一、引言             
      唐山市熱力總公司下設(shè)市區(qū)供熱公司供熱面積為：695萬平方米，共有熱力站25座。采用唐山市發(fā)電廠抽汽機(jī)組進(jìn)行供熱，供熱額定功率為：300MW。由于不斷擴(kuò)供，各熱力站的一次水量存在著嚴(yán)重的水力失調(diào)。公司為解決此問題引進(jìn)了德國(guó)西門子公司自動(dòng)控制設(shè)備，安裝在離熱源廠最近的河西線和龍澤南線各熱力站，其中有10個(gè)直供混水熱力站和8個(gè)間供熱力站。自控過程為：采集室外溫度T0，按調(diào)節(jié)曲線Tc=A-K×T0計(jì)算理論二次供水溫，控制自動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制一次水量，使二次實(shí)際供水溫度趨于調(diào)節(jié)曲線算出來的理論二次供水溫。

二、第一種控制模式：按室外溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的自控模式
      間供站自控曲線采用：Ｔ2g=57-1.6×T0；直供混水站考慮到一次水量的變化會(huì)引起二次水量的變化，采用了控制二次供、回水溫度平均值的調(diào)節(jié)曲線：Tc=48-1.5×T0。其中的參數(shù)57、-1.6、48、-1.5可根據(jù)各熱力站的二次水量和熱負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)修正。在實(shí)際調(diào)試和運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)這樣的問題：二次供水溫度的波動(dòng)范圍比較大（如圖一），可以達(dá)到15°C。在下午2點(diǎn)室外溫度最高時(shí)，自控閥會(huì)發(fā)出尖叫聲，甚至?xí)霈F(xiàn)瞬時(shí)關(guān)閉。特別是直供混水站，此時(shí)用戶反應(yīng)好像突然停熱，較大的壓力波動(dòng)直接作用于散熱器，散熱器時(shí)常跑水，為此直供熱力站自控一直沒有正常投入使用，間供站自控的使用也不很理想。我們對(duì)出現(xiàn)這一結(jié)果的原因作了如下分析：首先是熱源電廠采用定流量的中央質(zhì)調(diào)節(jié)，由每天的一個(gè)平均室外溫度確定一個(gè)不變的一次供水溫度。一天24小時(shí)內(nèi)在一次線供水溫度不變的情況下，二次供、回水溫度的平均值Tc的較大變化完全由一次水量的變化形成，這樣引起一次水量的較大波動(dòng)，近而引起二次水量的較大波動(dòng)，可達(dá)到50%。其次是當(dāng)二次管網(wǎng)較大時(shí)，二次回水溫度嚴(yán)重滯后，此時(shí)二次回水溫度比理論回水溫度高的多。為達(dá)到理論Tc值，還要把T2g降低，這樣就必須把一次水量關(guān)小一些，引起二次水量的近一步減少。因?yàn)閴毫ψ兓橇髁孔兓钠椒剑詨毫ψ兓瘯?huì)更加劇烈，同時(shí)直供站的供熱時(shí)間較長(zhǎng)，管道及換熱器片老化，造成了熱用戶的跑水事故。為找到解決問題的方法，我們作了這樣分析：首先能否通過減小調(diào)節(jié)曲線T2g=57-1.6×T0中的斜率1.6來減小T2g的波動(dòng)來解決T2g波動(dòng)較大的問題呢？就某一天來說可以這么做，我們可以同時(shí)修正57和1.6來達(dá)到這一天的要求，如當(dāng)室外氣溫T0波動(dòng)10℃，T2g波動(dòng)16℃，如1.6改為0.5時(shí)，T2g的波動(dòng)變?yōu)?℃，在一天中這樣的波動(dòng)是可以的。但當(dāng)我們考查整個(gè)采暖季時(shí)，室外平均溫度T0從5℃~
      -10℃變化時(shí)，T2g只有7.5℃的變化，這樣的變化對(duì)整個(gè)采暖季來說太小了。當(dāng)把57變大，變大時(shí)能滿足冷時(shí)的T2g，但熱時(shí)的T2g又太高；當(dāng)把57變小時(shí)，熱時(shí)T2g合適，冷時(shí)T2g就不夠。在一天中要求T2g隨T0波動(dòng)小和在一個(gè)采暖季要求T2g隨T0變化大的矛盾是不能通過修正57和1.6這兩個(gè)參數(shù)得到解決的。

三、第二種控制模式：按室外24小時(shí)的平均溫度調(diào)節(jié)的自控模式
      正是為了解決按室外溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的第一種自控模式在調(diào)節(jié)和運(yùn)行中出現(xiàn)的問題而提出了這一模式。

既然通過修正供熱曲線T2g=57-1.6×T0中的57和1.6不能解決在一天中T2g要求隨T0較小波動(dòng)，而在一個(gè)采暖季要求較大波動(dòng)的矛盾，那么是否可以通過修正室外溫度T0來解決這一矛盾呢？考慮室外氣溫變化在24小時(shí)內(nèi)的周期性，采用連續(xù)24小時(shí)的平均室外溫度作為T2g=57-1.6×T0中的T0輸入，就能濾掉24小時(shí)的室外氣溫瞬時(shí)波動(dòng)（如圖一）。同時(shí)24小時(shí)室外平均溫度又能準(zhǔn)確反應(yīng)室外氣溫在整個(gè)采暖季的室外變化（如圖二）。首先考慮到直供混水站二次回水溫的延時(shí)性的影響和24小時(shí)室外平均溫度使T2g波動(dòng)不大，就取消了直供站的控制二次線供、回水平均值的控制曲線，直供站和間供站都采用了直接控制二次供水溫度的控制曲線。接著在原來間供站的控制程序中，新增加了24個(gè)存貯變量T1，T2，……T24，在調(diào)試時(shí)把當(dāng)天的室外平均溫度通過面板給這24個(gè)變量賦初值，比如供熱開始時(shí)可以令T1=T2=......=T24=5℃，當(dāng)室外溫度傳感器采集一個(gè)室外溫度T0時(shí)，就把T1的值用T0的值替換，并計(jì)算Tpj=（T1+T2+……+T24）/24，把Tpj的值作為供熱曲線T2g=57-1.6×T0中的T0值來計(jì)算二次供水控制溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。經(jīng)過一個(gè)小時(shí)后采集的室外溫度T0替換T2的值，以此類推，這樣經(jīng)過24小時(shí)后，輸入供熱曲線T2g=57-1.6×T0中的T0值，就是24小時(shí)的室外溫度平均值了。由于修正是在原有程序中增加一小部分程序，原有程序不變，同時(shí)又合并了直供混水站和間供站的供熱曲線，因此24小時(shí)平均室外溫度的供熱模式很快調(diào)試完成。通過今年的實(shí)際運(yùn)行，各熱力站自控運(yùn)行平穩(wěn)，反應(yīng)較好，解決了采用第一種自控模式出現(xiàn)的問題。圖三為2006年1月及2月初非自控站68#-1站實(shí)際二次供水溫，自控站68#-2實(shí)際二次供水溫度及熱源實(shí)際一次供水溫度隨室外平均溫度T0的變化曲線圖。從圖可以看出自控站比非自控站能更好的隨室外溫度變化而調(diào)節(jié)，整個(gè)的自控站二次平均供水溫比非自控站二次平均供水溫有所下降，有一定的節(jié)能效果。

四、第一種自控模式和第二種自控模式的比較
      4．1 對(duì)一次線大網(wǎng)水力穩(wěn)定性及運(yùn)行安全的影響比較
      采用第一種模式時(shí)，室外溫度在一天24小時(shí)內(nèi)波動(dòng)較大時(shí)，二次供水溫波動(dòng)較大有15℃，

這樣自控在24小時(shí)內(nèi)就會(huì)使一次線流量產(chǎn)生30%-40%的流量波動(dòng)，由此引起的壓力波動(dòng)會(huì)更加劇烈，這樣會(huì)對(duì)一次線管網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行造成威脅。而采用第二種模式時(shí)，二次供水溫度在一天內(nèi)變化較小，T2g變化較小，一次線水量變化也不大，有利于一次網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
      4．2 對(duì)非自控站的影響比較
      采用第一種自控模式時(shí)，在一天24小時(shí)內(nèi)熱源一次供水不變，自控站自控閥的開與關(guān)正好造成非自控站一次水量的減和增，也就是在一天24小時(shí)內(nèi)室外溫度最低時(shí)，自控站所得的熱量是非自控站失去的熱量，這樣造成非自控站的反向調(diào)節(jié)。而采用第二種自控模式時(shí)，使用24小時(shí)的平均溫度，這和非自控站使用的日平均溫度基本合拍。

      4．3 對(duì)室溫的影響比較
      雖然理論上第一種自控模式按室外溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，但是二次供水溫度的變化在二次管網(wǎng)的遠(yuǎn)、近端會(huì)相差幾小時(shí)反應(yīng)出二次供水的變化，因此按實(shí)時(shí)T0的精確調(diào)節(jié)是不能實(shí)現(xiàn)的。由于建筑物的熱惰性和傳熱的延時(shí)性，同時(shí)由于室外氣溫一天24小時(shí)內(nèi)的周期性，室外氣溫在24小時(shí)內(nèi)波動(dòng)對(duì)室內(nèi)溫度的影響很有限，只有1℃～2℃。只有室外溫度在幾天內(nèi)連續(xù)升高或降低時(shí)，才能造成室內(nèi)溫度的明顯波動(dòng)（如圖三），因此在24小時(shí)內(nèi)供熱系統(tǒng)隨室外氣溫的大幅度、高頻次的調(diào)節(jié)意義不大。
      4．4 延時(shí)性分析比較
      采用第二種模式時(shí)，T2g對(duì)T0有12小時(shí)的延時(shí)，這是因?yàn)槭彝饽硶r(shí)刻的平均溫度應(yīng)該是過去12個(gè)小時(shí)和將來12個(gè)小時(shí)的平均溫度，而24小時(shí)的平均溫度是過去23個(gè)小時(shí)的溫度中現(xiàn)在的T0的平均溫度，因此有12個(gè)小時(shí)延時(shí)。但是，熱源一次線溫度隨室外氣溫T0的變化亦有延時(shí)且大于12小時(shí)。這樣第二種自控模式的延時(shí)正好和熱源一次水溫度延時(shí)合拍。當(dāng)有一個(gè)T0較大向下的變化趨勢(shì)時(shí)，首先延時(shí)一段時(shí)間后，自控站第一個(gè)升溫到頂，接著是熱源一次線供水溫度升溫到頂，最后是非自控站升溫到頂。如果采用第一種自控模式T2g對(duì)T0的變化立即升溫，而此時(shí)T1g還沒有升溫，這樣就會(huì)造成熱力站的失調(diào)。因此第二種自控模式12小時(shí)的延時(shí)性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致是有利的。-- 唐山市熱力總公司 劉靜順