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浅谈自动控制系统在集中供热中的应用

太原市热力集团有限责任公司  刘琪

摘要:本文简述了城市热网调节现状和存在的问题,从热力站、调度室中心的调节控制和能源管理等方面,阐述了自控系统在集中供热中的应用,分析了自控系统应用中常见问题,并提出一些建议。

关键词:集中供热,自控系统,热力管网,水力平衡,调控

引言:

        我国幅员辽阔,气候条件复杂多样,冬季由于天气温度差异较大,尤其是北方地区室外温度较低,人们对供暖的需求很大。由于采暖用户众多,老旧供热系统热利用率低,热网平衡调节难度大、运行稳定性差,供热能力极为有限,单一的人工调控技术成为制约集中供热发展的瓶颈。随着科学技术的不断发展,自动控制技术被逐步、广泛应用于集中供热领域,使得热网系统的调节控制更加快速、准确、可靠。

1  城市热网调节的状况和问题

        集中供热过程通常是一种单输入多输出(现多源并网运行的系统也很常见)的非线性变化的传热过程,其动态特性随着运行工况的变化而大幅度变化,且各个环节的动态特性差异很大。由于供热系统本身具有连续性、滞后性、非线性和不确定性等特性,故难以建立精确的数学模型,使传统控制理论的应用受到极大限制。

1.1  供热管线长、设备多,整体调控难度大。

        集中供热系统虽在工程设计阶段已进行水力平衡设计,但是工程本身的施工质量、管路走向、供热面积及热用户分布等问题与实际运行情况相比往往会有很大出入。加之供热系统本身热惰性大,属于滞后系统,对其参数调节时,流量调节阀不宜连续快速调节,避免产生大幅震荡,使调节参数出现上下反复波动的现象。尤其供暖初期,热源输出不稳定、热用户分布不均衡等问题给管网系统带来极大考验,因此仅利用单一的人工调控方式,无法实现全网水力平衡调节一步到位的快速精准调控。

1.2  供热区域覆盖面广,热用户众多,室内温度调节难掌控。

        冬季采暖期分为初寒期、严寒期和末寒期三个阶段,随着室外气温的不断变化,室内温度需做相应的调节,就要求供热的参数也需要跟随其变化。通常情况下,各个换热站运行值班人员很难及时了解掌握热用户的室内温度及其变化规律,加之运行人员对热网调控经验参差不齐,仅依赖运行人员对所属供热区域实行流量温度操控时,热用户的用热需求往往处于一种被动的状态。根据资料显示,热力站近端供热区域会出现热量超标情况,而热力站末端供热区域则往往会出现热量供给不足,用户室温不达标的问题,导致大量的资源浪费和供热效果不理想。

2  自控系统在集中供热中的应用

        时至今日,我公司已历经24个采暖期的运行和发展,共管辖一次供热管网近1000km,所属热力站1400余座,总供热面积突破1.4亿㎡,占到全市主城区可供面积的70%以上。自动控制技术已应用于相关系统的控制与调节,运用光纤、无线、VPN组网等现代化通讯技术,解决了热源及各换热站运行参数的远程采集传输,使用先进且符合现状供热环境的水力平衡软件,实现全网水力平衡,为安全稳定供热提供强有力的保障,在保证热源高效运行的同时,大幅提高了供热质量。

2.1   热力站自控系统

        针对集中供热工程中热力站分布不均匀、随机性强等特点,为了进一步提高供热效益,我公司采用专为应用于热源、热力站供热参数远程传输监控的具有高度专业化、集成化、灵活性和扩展性的自动化控制系统。通过该系统应用,可及时掌握热源参数及热力管网供回水的准确数据,如流量、热量、温度、压力、阀门开度等,以光纤传输的形式,将数据远程传送至中控室,为热网整体调节和平稳运行提供有力数据支持,合理的利用和调配热量,使供热管网运行更加安全、平稳。

2.2   调度中心自控系统

        供热调度自动化系统是在调度中心建立一个供热运行远程监控管理和信息发布平台,运用先进的控制软件对热源、热网及各热力站的运行状态、运行参数,进行全方位自动监视、调节和全网平衡控制,保证热网系统的供热质量和安全,为供热管网的宏观调控和精细化管理提供决策依据。

2.3   自控系统在能源管理方面的应用

        通过对自控系统采集的供热参数进行认真分析,加强热网调控,,实现节能降耗。以公司一供热为例,原一电厂设计供热能力仅1000万平方米,通过自控系统,加大对一电热网的全网平衡调节,以及实施能源精细化管理,供热面积达到1100多万平方米。2012-2013年采暖季,在超负荷运行并出现极寒天气的情况下,实现节热率5.6%,节电率7.8%,节能降耗成绩显著。同时,供热室温达标率达99%以上,而投诉率仅为以往的77.9%

        由于采用自动化控制技术,实现了降低生产成本和能耗,给企业带来直接经济效益的同时,为环境保护、节能减排做出贡献。

3   自控系统应用中常见问题

        热网实现自动控制调节是保证热网正常运行的基础,下述问题应在自控系统应用中及时发现和解决。

3.1  自控系统投入运行初期,部分热力站控制系统频繁出现故障,多数是因检测装置或数据通信线路抗干扰性差,应及时予以解除。

3.2  各类仪表由于热网水质或质量不达标,,运行时出现电动阀自动锁死、检测数据偏差大等问题,使自控系统无法正常工作,应及时进行更换并加强水质处理。

3.3  自控系统的设置与现状热网运行不能有机结合,造成具备自控系统却不能实现其良好作用的情况。

3.4  我国城市集中供热管理多数存在着热源管理与热网管理脱节,难以对供热系统源网实现全方位的调节,降低了节能降耗水平。

4   建议

4.1  加强调度中心的生产调度职能。供热期间,根据室外温度变化情况,调度中心应及时调整热源供热量,同时对所辖热力站进行全网水力平衡调节,使热量分配更加合理均衡,保证源、网、站稳定、高效地运行,提高热网输送效率,保障热用户的安全稳定供热,降低供热运行成本。

4.2  大力推进无人值守热力站改造实施。随着城镇集中供热的快速发展,使用远程监控管理系统对热力站实施更科学、更规范的监控管理,解决了人员留守问题,降低了供热运行成本。

4.3  大面积实施热用户室温检测自动采集系统,可及时有效地掌握热用户室温情况,为准确分析热网运行工况并调节供热参数提供第一手资料。

4.4  结合各个热网情况和自动控制程度,制定热网运行方案和供热应急预案等,有条不紊地组织好供热运行。遇紧急情况,根据供热设施故障的大小,启动应急预案,最大限度地保障安全稳定供热。

参考文献

[1]王珊珊;胡思琪;浅谈自动化集控系统在集中供热管理中的使用情况[J].节能,2016,(10).

[2]徐丽莎;徐宇航;浅谈自动化控制系统的实际操作方式[J].自动化应用,2016,(7).

[3].李思议;吴汉元;浅谈自动化控制及绿色节能使用措施.[J].大河供热,2016.03):32-36.  

作者简介

刘琪1983.2- ,女 ,山西太原人 ,本科,高级工程师  ,主要从事集中供热技术工作。 

联系电话13934226350

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