集中供热机组全自动控制方法研究

摘要：现阶段，我国的工业化建设迅速，在工业物联网时代，“互联网+”技术的引进有助于从系统工程层面提升集中供热系统的生产、运行、管理和服务水平。为集中供热领域提出一套“互联网+”智能供热系统，将集中供热物理系统和信息系统深度融合，形成“数字孪生”新型应用模式。以“热源—热网—热力站—用户热力输送”为主线，采用B/S架构，形成由数据感知层、数据采集层、数据访问层、业务逻辑层、表示层与终端访问层组成的智能供热系统。在某源网一体基层热电企业实现了“互联网+”智能供热平台示范建设应用，建设了全网水力平衡分析、源网一体化协同调度、能耗统计与分析、经营收费管理、客户服务管理等子系统模块，在供热指标能耗降低、经营成本节约、工作效率提高和服务质量提升方面取得了显著成效。

关键词：集中供热机组;全自动控制;方法研究

引言

随着城市化建设的不断完善，越来越多的原有小区供热方式被集中供热方式替代。相比于小区供热方式，大型城市集中供热方式不仅能够最大程度提升能源利用效率，还能够有效减少大气污染，进而可以为生产运营节省开支，优化管理，且更易于实现科学管理，更重要的是能够提升供热质量。

1重要性

当前，我国集中供热事业飞速发展。2018年的全国集中供热面积相比1990年增长了35倍。近十年来，热电联产机组应用规模持续扩大，目前占比达到37%，其中系统热源类型正由单一结构向多源互补转变，热网运行工况趋于復杂多变，热用户服务标准日益提高。目前，在国内基层热力企业的实际生产运营中，存在智能化水平整体偏低、管理方式较为粗放等问题：一是一部分集中供热系统尚未实现对重要参数的远传远控，缺乏对在线诊断与实时分析的数据支撑，水力失调和冷热不均的情况时有发生;二是由于缺乏对数据采集和数据共享的保障，智能热网实施前后的指标经济性、运营时效性难以评估;三是收费客服系统功能不完善，热用户服务不能满足互联网信息化时代要求;四是在已建立的供热运行管理平台中，热源、热网、热力站与用户之间存在信息壁垒，运行调节策略大多基于局部系统考虑，未能实现源网协同控制。

2城市供热系统节能的问题

2.1集中供热系统中的锅炉运行热效率偏低

现阶段，城市供热系统在使用过程中存在的主要问题在于供热系统中的锅炉运行热效率偏低，据调查显示，我国民用建筑锅炉的热运行效率远远低于国家标准，锅炉热运行效率偏低往往会导致资源的浪费，不能保证集中供暖系统运行的效率和质量。据分析可知，影响集中供暖系统中锅炉运行热效率的主要因素为燃料自身的质量较差，我国集中供暖系统中使用的原料普遍为质量较差的原煤，这些燃料本身存在较大的杂质，在燃烧的过程中存在燃烧性能较差的问题，不能很好的满足集中供暖锅炉燃烧的需要。

2.2供热管网输送效率低

供热管网输送效率低也影响着城市供热自动化节能减排的效率。供热管网热输送效率的计算方法为：计划由管网输送的热量总和减去在输送过程中损失掉的热量总和，在此基础上除以真正获得的热量总和，得到的数据即为供热管网的输送效率。现阶段，我国对于供热管网输送效率有着明确的要求，但在供热管网实际输送过程中表现出的问题在于输送效率远远低于国家标准，导致供热管网效率低的主要原因在于供热管网自身结构存在的问题，例如热保温损失、水力失调或者存在热泄漏的问题。

3优化措施分析

3.1负荷控制方案

热水锅炉的负荷计算存在3个变量：出水流量、出水温度和回水温度。其中，回水温度属于外部边界参数，无法通过机组进行调节，因此负荷控制方案设计只需要考虑出水流量和出水温度这两个变量。但由此计算出的机组负荷需求并不能够直接表征锅炉出力，所以无法作为锅炉主控的设定值。本文引入焓值这一中间变量，先计算锅炉出水焓值与锅炉给水焓值的差值，并将其与负荷控制构成串级调节回路。主调回路（负荷控制回路）维持负荷稳定并响应热网侧变负荷需求;副调回路（焓值控制回路）快速响应主调回路的锅炉负荷需求，并通过前馈与负反馈的调节方式进行锅炉负荷的输出。输出结果为0～100，通过不同的函数折算传递给下面的风量、煤量、床温、氧量等子调节回路进行调节.

2.2供热管网分层管控技术的应用

供热管网分层管控技术能够在使用的过程中实现对于热量管理体系的分层，现阶段往往将热量管理体系分为三层。其中第一层管理也就是热力站管理，在进行调控的过程中由管理人员进行数据信息的收集和监控，同时，及时发现其中的异常数据，并进行相应数据的传输。此外，通过运用调控中心的计算机系统还能实现针对数据的收集和处理，从而根据实际需求来进行数据相关命令的发布，以此来保证按照热量需求进行分配，这样就大大提高了供热的效率和资源运用的有效性。第二层管理的核心主要为监控分站，使用监控分站来实现对下属区域中各个热力站的实际运行状况的监督和管理。最后一层是中控室，主要运用流程在于：首先由下位机来实现控制指令的接收，控制指令主要通过监控分站的转发到达下位机，这种运行方式能有效提高下位机的运行安全性，在使用的过程中满足热量调控的目标。在下位机中主要运用到的调控方式为PLC控制器，这一控制器的主要功能在于进行信号测量、完成控制操作和进行预警。其中，信号测量主要表现在运用下位机能实现对指令的读取，主要包括的数据为一二次供热管网中的供热参数。此外是完成控制操作，在这一操作过程中往往运用到单回路控制的方式，在这一过程中运用下位机来提高热量调控的科学性。最后是进行预警，这一功能主要为了保证供热系统运行的安全性，控制器在使用的过程中对管网数据进行监控，如果在监控过程中发现，例如管网压力、泵的启停、水箱液位变化等，则会通过发出报警信号的方式来进行提示，从而由相应的技术人员进行故障检修，以此来保证供热系统使用的稳定性和安全性。

结语

随着能源互联网技术的快速发展，先进的互联网信息化技术与集中供热系统的融合愈发深入，应用更为广泛。在“互联网+”智能供热系统的加持下，在满足基层企业供热数据远传、运行远控的基础上，未来可进一步“做实底层，激活云端”，进一步促进基层供热企业节能降耗、提质增效，实现热力“产—输—配—售”全过程精细化、标准化、智能化管理，稳步提高客户服务水平，用“互联网+”智能化先进应用满足客户需求，提升企业供热运行效率和品牌价值。

参考文献

[1]华电电力科学研究院有限公司.热电联产供热节能改造典型案例[M].北京：中国电力出版社，2020.

作者简介：乔红军，出生年月：1977.9.4，性别：男

民族：汉，籍贯：山西泽州，学历：大专，毕业院校：太原重型机械学院，研究方向：供热工程，职称/职务：经理

（中石化新星双良地热能热电有限公司 山西 太原 030032）