集中供熱自動化系統在供熱管網中的應用

李浩東

(太原市西山煤電集團供熱公司，山西太原 030053)

幾十年的鍋爐供熱于2006年徹底結束了，取代它的是既節約能源、供熱穩定，又保護環境、安全舒適的熱電聯產集中供熱。西山煤電集團公司投巨資建設集中供熱2004年4月27日開工，經兩年多的建設，于2006年11月9日整體調試運行完成并投入正式運行。總共22個換熱站，系統總供熱能力為350萬m2，集中供熱系統的總高差是222 m，總管線長17.76 km。由于系統的高差比較大，目前西山熱網系統在全國供熱系統中是管道壓力最高的系統(2.5 MPa)，運行和維護的難度都特別大。集中供熱與鍋爐供熱相比，它的優越性主要集中表現在:有較好的經濟效益。能大量的消化煤矸石等劣質煤，與鍋爐相比節省煤炭且熱效率高，有良好的環境效益。西山是我國主要的產煤地區之一，由于技術的落后，觀念意識的淡薄，環境一直比較差，污染物主要來源于煤炭直接燃燒所產生的二氧化碳和煙塵。集中供熱的鍋爐有較完善的除塵設備，每年可減少煙塵排放980.05 t，減少二氧化硫排放360.84 t，能有效降低西山地區的大氣污染，有很好的社會效益。集中供熱對于方便人民生活，緩解用電緊張，改善生活環境，實現循環經濟發展創造了很好的條件。

由清華同方股份有限公司和北京亞控科技發展有限公司共同開發設計的城市集中供熱系統自控方案能夠更加直觀、迅速的時刻監控西山煤電集團各個換熱站的運行情況以及站內的下列各項數據:

1)一次熱網的供、回水壓力、溫度及流量，二次熱網的供、回水壓力、溫度及流量;站外溫度;一次熱網的自動控制閥、回水加壓泵運行情況，閥位開度、頻率設定及反饋，二次熱網的循環泵運行臺數及頻率數;二次熱網的補水泵運行情況及頻率數;軟化水的儲水量及水位。

2)對站內的一些控制操作和站內運行故障的及時發現并排除，以免對換熱站內的換熱設備造成更大的損害，造成冬季供熱中斷，影響用戶的冬季取暖。

圖1為集中供熱系統原理圖，熱力站屬于間連型熱力站，一次網系統和二次網系統均為各自獨立的系統，供熱介質并不混合，通過換熱板片進行熱量的傳遞，這樣的優點是能保證熱電廠的熱介質始終保證在一個封閉的環境內，使之不損耗，保證了熱源的穩定性。換熱站與操作員站的通訊方式為電話撥號，通過遠傳通訊而實現控制。

圖2中由于本地區的地勢為左(西)高右(東)低，所以站內分別設計為兩種情況:

1)一次熱網的回水主管安裝自動控制閥的換熱站有:1號站～7號站;

2)一次熱網的回水主管安裝回水加壓泵的換熱站有:8號站～22號站。用鼠標單擊站名即彈出站內畫面。

圖1 集中供熱系統原理圖

圖2 西山煤電熱網自控系統平面圖

站內通過安裝的壓力傳感器、溫度傳感器等儀表將壓力、溫度、流量等數據及時傳到監控中心，便于工作人員監測。當畫面中的泵體閃爍時，即表示為故障，應當迅速采取措施，及時排除故障。在加壓泵的下面有兩個不同顏色的按鈕，可以在兩個泵之間進行調換。當設定頻率或關閉加壓泵時，應首先使站內界面下面的“操作畫面”按鈕由灰色變為黑色，進入圖3，找到要設置的站名或機組名，將其自動控制改為手動控制。

若想進入操作畫面，應先進行登陸，見圖4。

然后在下線站內界面中單擊當前泵的設定框，出現加壓泵設定，進行頻率設定操作。

在站內畫面中的右下角，“操作畫面”旁還有“歷史曲線”“日報表”“*號機組”“關閉”按鈕。

圖3 操作畫面

當單擊“歷史曲線”按鈕時，可以用不同顏色的曲線來表示換熱站內的各項數據變化，隨意顯示想要的曲線圖。曲線顯示窗口的橫坐標為時間(24 h)，縱坐標為數據標量。在橫坐標的兩端各有一個可移動的標塊，移動它時能準確的得到想要的某一時間的數據(精確到每一秒)。

圖4 登陸畫面

當單擊“*號機組”按鈕時，會切換到另一個機組。

當單擊“關閉”按鈕時，會關閉當前畫面。

在系統平面圖中的右下角有“全網數據”的兩個按鈕，能看到站內所有機組的一次、二次壓力和溫度，如表1所示。

表1 全網數據

根據二次側的供、回水溫度的平均值作為本站的目標溫度，用間連熱網的全網平衡軟件進行自動調節一次網的控制閥開度和回水加壓泵的頻率，間連熱網全網平衡軟件通過OPC(服務器)方式從組態軟件中獲得相關數據，這些數據包括熱力站內的二次網供水溫度、二次網回水溫度、一次網電動閥門的反饋值和設定值(一次網分布式變頻泵頻率的反饋值和設定值)等參數，熱源的溫度、壓力、流量等參數。同時用戶通過配置文件“后臺配置文件.MDB”輸入熱網的其他信息。軟件根據獲得的參數信息，采用一定的控制算法，控制一次網電動閥門(一次網分布式變頻泵)的動作，從而減小熱網的水平失調度，達到均勻供熱的目的，以便讓其產生最大的熱效率。《西山煤電熱網自控系統》通過一年的使用，使我們比以往的鍋爐供熱節省了大量的人力、物力、財力，并且高效環保，通過全網平衡軟件自動調節可以迅速解決管網供熱的不平衡。我們通過監測站內的一些數據(壓力及補水泵頻率)能及時發現部分管網的重大失水現象以及失水區域，使我們節省了大量的時間和一些不必要的勞動，作到有的放矢，大大的提高了工作效率。

［1］清華同方.熱網自控方案［Z］.2006.

［2］清華同方.間連熱網全網平衡軟件使用手冊(第2版初稿)［Z］.2006.