热力换热站能量控制与调节系统探讨

李家企

【摘要】对热力换热站能量控制系统来说，其控制参数为二次网供回水平均温度，操作量为二次循环水流量，补偿信号为室外温度。二次网供回水平均温度随室外温度而变化，变化率（补偿度）可调，供回水平均温度给定的初始值可调，执行器是一用一备的变频调速循环水泵，变频下限限幅可调。与传统的能量控制系统相比，只要控制参数选择合理，就能确保运行稳定可行且可以实现节能经济的目的。

【关键词】热力系统;热力换热站;能量控制与调节

热力平衡调节需要的热量由热力换热站通过二次网供给。热力换热站能量调节实质上是按照热用户需要的热量调节热力换热站输出的热量，或者说热力换热站根据负荷变化改变输出的热量。这是热力换热站能量调节的宗旨。同时，热量输送载体二次网流量也需要随着负荷变化，以便实现节能，这是热力换热站能量调节的主要目的。

1 热力换热站能量调节方式

1.1二次循环水泵

一是多台相同规格型号水泵并联。按照负荷变化改变水泵运行台数。这种方法的优点是简单可靠，缺点是总装机容量大，多台水泵并联运行效率下降，占地多。另外，水泵启动电流大（软启除外），对电网有一定冲击。二是多台不同规格型号水泵并联。按照负荷变化改变水泵运行台数。这种方法不宜采用，不仅总装机容量大，占地多，而且多台不同规格水泵并联运行效率很低。三是多台相同规格型号水泵并联，其中一台变频调速。这种方法的优点是降低了频调设备造价。但总装机容量大，占地多，相当于几台大泵与一台小泵并联运行，运行效率降低。四是多台相同规格型号水泵并联，每台变频调速。设计者的初衷是力求多台并联消耗运行状态同步，以提高水泵运行效率。这种方法不但总装机容量大，占地多，一次投资很大，而且即使多台水泵同步运行，部分负荷下并联运行的水泵效率更低。

1.2控制方式

一是通过手动控制。不同规格型号水泵手动切换，或对多台并联运行的相同规模型号或不同规格型号水泵手动台数控制。二是通过台数自动控制。对多台并联运行的相同规格型号水泵自动台数控制。三是通过台数与变频调速相结合自动控制。多台相同规格型号水泵并联，其中一台泵变频调速。四是通过并联运行的多台相同规格型号水泵分别变频控制。多台相同规格型号水泵并联，每台水泵均变频调速控制，这是一种不节能、不经济、技术上不合理的控制方式。

1.3控制参数

一是根据压力控制。二是根据供水温度控制。三是根据回水温度控制。四是根据供回水平均温度控制。

由于热力换热站能量调节是根据负荷变化改变热力换热站输出的热量，所以，热力换热站能量调节系统应该是一个输出量随负荷变化的随动调节系统。笔者认为，以供回水平均温度为控制参数，具有室外温度补偿，执行器是一用一备的变频调速循环水泵的热力换热站能量控制系统较为合理。

2 热力换热站能量控制系统控制参数选择

热力换热站能量控制系统控制参数选择至关重要，最理想的控制参数是热用户室内平均温度，但很难找到能够代表热用户室内平均温度的测点。而热力换热站的输出信号就是热用户的输入信号，热用户的输入信号需要随负荷变化，即要保持一定的室内温度，热力换热站输出的热量必须随负荷变化。而供暖负荷发生变化的主要因素是室外温度因此，上述问题实质上是寻找能够准确反映热力换热站输出热量多少的输出信号。该信号随室外温度变化，以满足热用户对室内温度的要求。这个输出信号即为热力换热站能量控制系统较为理想的控制参数。要想使热用户保持所需要的室内温度，只要热力换热站二次网供回水平均温度随室外温度）变化即可。在供热系统运行期间，只有供回水平均温度能够准确的反映热力换热站供出的热量，因此，应该选择供回水平均温度作为控制参数。而供水温度或回水温度与室外温度函数关系是不确定的，换言之，单独调节供水温度或回水温度不能保证热用户要求的室内温度。选择供水温度或回水温度作为控制参数是不合理的。

3 热力换热站能量控制系统操作量选择

热力换热站能量调节控制系统操作量选择也非常重要。控制系统操作量可以选择二次网流量、一次网流量或二者兼之。二次网流量通过循环水泵台数控制、多台相同规格型号循环水泵并联中一台泵变频调速控制、一用一备变频调速泵控制、调节阀控制。次网流量改变通过调节阀实现，进而达到热力换热站交网能量调节的目的。选择二次网流量网作为热力站能量控制系统操作量，并使用一用一备的变频调速泵控制，是一种较好的控制方案。这种控制方案可以较好地满足热力换热站能量调节的要求，还可以达到二次网流量输送系统节能的主要目的。二次网流量变化时换热器传热系数随之变化，而且换热器一、二次侧均具有热量的自平衡，所以，换热器一、二次侧热量能够平衡。换热器一次側面无需增设调节阀。换热器一次侧设调节阀不仅增加投资，而且一次网阻力增大。二次网供回水平均温度随室外温度而变化。二次网供回水平均温度初始结合实际定值和补偿可根据实际情况调整。

4 热力换热站能量控制系统

具有室外温度补偿的供回水平均温度控制系统与其他控制方式相比具有以下特点：一是与台数控制方式相比，装机容量小，可连续调节，水泵运行效率高，节能效果明显，启动电流小，占地少。二是与台数变频调速联合控制方式相比，其特点同上。台数与变频调速相结合相当于几台大泵与一台小泵并联运行，运行效果较差，尤其是变频泵流量较小时，效果更差，难以显示变频泵的优势。三是与用调节阀改变一次流量控制方式相比，系统简单、可靠、经济。换热器一次侧安装调节阀没有必要，只要一次网输出的总热量能够按照负荷变化以等比例分配给各热力站即可。各热力换热站间平衡由初调节完成。四是与根据压力、供水温度、回水温度控制方式相比，系统运行稳定可靠。

只要一次网供给热力换热站的热量足够，具有室外温度补偿的供回水平均温度控制系统是热力换热站能量调节较为理想的控制系统。

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