集中供热系统热网控制策略的初步探讨

1、集中供热系统热网控制策略的初步探讨【摘要】本文介绍了集屮供热系统热网的特点，并从热源控制和热 网控制分别展开说明。【关键词】集中供热系统热网控制策略中图分类号：tu995文献标识码：a文章编号：一、刖§1、关于城市集中供热控制系统现状目前我国城市集中热网大多建于上世纪末，运行调节以质调节（改变 锅炉房供冋水温度）并结合量调节（改变热网总循环流量）为主。由于热 网建设初期整体自控水平较低，且我国近些年城市发展速度较快，许多城 市热网大都经历若干次扩容，再加上新兴的热用戸调节手段的需求（热计 量等措施），导致目前国内人多数城市热网系统总体调节手段较为混乱， 调节效果也较差，既造成了能源浪

2、费，又使得一些用户的供热质量得不得 保障。2、集中供热系统热网具有以下特点：（-）由于二次网热用户间彼此关联，使热网具有强耦合的特点；（-）由于建筑物和系统设备的热惯性，热传递和热交换的滞后效 应，使得热网具有大惯性、大滞后的特点；（三）由于负荷会随着外界环境（气象、地理因素）的变化而变化,使热网被控对象呈现时变性的特点;（四）由于散热器和流量调节阀等设备存在非线性，使热网具有非 线性特点。二、集屮供热网由于结构复杂、分布面广，因此对其生产过程的控制 往往具有滞后的特点，实现智能控制集中供热网，一方面保证供热，即保 证热源可以根据外界温度的变化进行智能化调整，按照所需温度来进行口 我调控。另一

3、方面，述要实现对热力站的阀门进行自动控制，以调整整个 热网的流量分配，保证供热的稳定性与均衡性。因此，对集中供热网的智 能控制方法的研究，需要从热源控制与热网控制开始。1、热源控制顾名思义，对热源的控制就是指调整热源的总体供热量，以期在外界 温度发生变化或者负荷发生变动时，热源能够及时调整自身的供热量，满 足用户的需求。进行热量调整的第一步就是对供热负荷的预测,这样才具 备调整供热系统的依据。供热系统的供热量的调整可被称为热力工况，分 为稳态与动态的调节。稳态调节是热力工况的理想状况，但是实际运行中, 受到设备特性、建筑物物理特点以及外界气温、fi照等口然环境条件的变 化，这一状态很难实现。基

4、于上述考虑，我们需要对供热系统的热惰性进 行进一步认识，以预测系统的热负荷以动态调节一次网的供回水的温度。 只冇实现了热力工况的动态调节这一状态，才能在日照条件不同、散热设 施特性与数量不同、建筑物的物理条件不同的情况下，根据实际情况调整 热源的总共热量。实现了动态调节的状态，对于供热质量的提升、能源的 节约很有价值。2、热网控制热网控制方案：集中供热系统的控制调节一般分两步进行，首先是热 网运行初期的均匀供热调节（初调节），即对一次网流量调节阀门进行调 节，以保证热网流量分配符合设计工况，调好后通常保持不变；供暖期间, 则进行按需供热调节，使一次侧水温或一次网总流量能跟随室外温度的变 化做动

5、态的调整。对于间接连接式供热系统，目前采用的调节方式较多：a补偿法与比例法：在国外（尤其是丹麦、瑞典、德国等国）被普遍 采用，是一种基于流量调节的全网控制方案，对热源的燃烧控制及该基础 上的供回水压差控制、热入口的流量控制、热用户的室内恒温控制等四方 面的控制效果较好，能较好地解决热力工况的失调问题。但其需耍配备多 种先进的调节设备和传感器，所需的投资大、对硬件方面的要求较高，并 不适合我国现阶段的国情。b. 手动调节方法有：预定计划法、阻力系数法等，由于其计算量较 大、实地调节复朵，只适用于自动化程度不高的小型系统；c. 模拟分析法和模拟阻力法等基于模型的调节方法虽能实现对热网 的机理分析，

6、可直接得到流量值，但山于供热系统精确的数学模型很难得 出，不易达到控制精度，控制难度较大。因此，国内主要采用的是不基于模型的控制方案，对于间接连接集中 供热系统，该方案的设计思想是通过对温度的调节实现全网热力的均匀分 配：将整个系统分为热网和热源两个相对独立的部分，前者通过负荷预测, 对一次网流量进行调节，即调整热源的总供热量，使在同一外源温度条件 下各二次网热用户的室内温度趋于一致，实现均匀供热；而为了达到用户 室温设计要求，后者于热源处控制总的供回水温度及总的循环流量，消除 用户之间的水平热力失调，实现按需供热。显然，与欧洲发达国家的控制 方案相比，不基于模型的温度调节方法比较适合我国硬件

7、方面尚不够完善 的国情。对热网的控制表现在两个方面，一个是对一次网进行量的调节， 一个就是对二次网进行质的调节。(-)对一次网进行量的调节在设计一次网的调节方案时，一方面要实现供求的平衡，保证总的供 热量与总的需热量、热源之间实现匹配与契合，另一方面还要做到保证各 个热力站都能获得其所需求的热量。一次网的调节以热力站对总的热负荷 的预测为基础，以总负荷来引导热源供热，实现按照热负荷来调整热源的 供热量。具体来说，首先要对调节阀进行调整，保证一次热水能够实现热 源的设定的供热量，口不同的热源与热负荷之间达到最佳的平衡。其次， 还要实现各个热力站之间的热量匹配，在调整其入口阀门的开合度的基础 上，

8、对热力网的热力分布进行调整。此外，在进行热量匹配的时候，应当 注意最不利环路热力站应当具备满足热负荷的能力，所有热源的换热器应 将一次水出口水温设置为相同的值。(-)对二次网进行质的调节对二次网的质的调节，是要以全体用户的使用特点、热负荷以及供热 的不同情况，在全网的范围内对热量在二次网上进行整体分配，以使用户 的室温均能保持在合适的范围内。此外，二次网的质调节还能促进不同热 力站z间供热效果趋于一致化，防止不同热力站的水平出现失衡，以实现 供热的稳定性与均衡性。在实践中，对二次网进行质调节的方法主要有温 度调节法、模拟阻力法以及模拟分析法等。温度调节法的工作原理是以热 源系统的热力工况为基础

9、，后两种方法的则以热源系统的水利工况为基 础。温度调节法以全网实际供热的情况为依据，对热力站的用户流量进行 调节，进而使得热力站之间的供回水温度保持一致。温度调节法由于将系 统可能出现的供热量不足的情况纳入考虑范围，因而具有保证用户的绝对 供热效果、实现均匀供热的特点。温度调节法的实践也较为简单，仅仅需 要对温度进行测量，耗费的人力、物力较少。但是没温度调节法也有其固 有的缺陷，就是供热系统的热惯性会导致温度变化具有显著的滞后性。因 此，应当对温度调节法进行改进，设计温度变化的周期并定期向温度调节 系统法出信号，实现温度调节的预先性。三、结论目前我国城市集中供热系统控制调节水平仍较低，但随着供热调节理 论研究的深入以及我国自控水平的提高，应结合质调节、量调节、负荷预 测及末端调节等措施，通过动态调节供热量、循环流量及末端用户自控调 节等综合手段,从整体上对集中供热控