供熱系統全面平衡調節技術

雷天鵬 余寶法

摘 要：在我國能源行業中，供熱是一項非常需要能源供給的行業，尤其是在我國的北方城市中，供熱系統非常關鍵，性能優良的供暖系統能夠保證人們平安并且舒服的過冬，能夠更好地進行工作和生活，因此在我國北方，供熱系統非常關鍵。該文分析了供熱系統過量供熱的原因，并且提出了熱網全網平衡控制方法、小區熱網噴射泵平衡技術、共享專家調度技術等。

關鍵詞：全網平衡控制；噴射泵；熱網

中圖分類號：TU833 文獻標志碼：A

0 前言

當前我國集中供熱仍然是主流，許多城市熱網的規模超過千萬平方米，甚至超過億平方米。這種大型熱網普遍存在著水力和熱力工況失調的問題，存在著熱源供熱量與熱網需熱量失調的問題。一方面供熱效果不夠理想，另一方面導致過量供熱。該文旨在探討如何解決供熱系統全面平衡調節問題，提出技術方案。

針對一次網，自1998年開始我們經過不斷地探索與實踐，總結了一套全網平衡控制方法，包括全自動實現均勻供熱與舒適供熱兼得以及供熱曲線優化、氣候補償、節能時鐘、故障分析、聯鎖保護等。

針對二次網，我們研發并生產了調節型水噴射泵產品（獲國家實用新型專利），安裝于樓棟或單元入口能夠解決二次網水平失調的問題，同時節約循環泵電耗30 %～50 %。

針對供熱運行調度，我們提出共享專家調度的思想，解決行業調度水平普遍偏低的問題，并將開展這方面的探索工作。

1 全網平衡控制

一次網的平衡控制實質是所有熱力站的協調控制，需要實現在熱源供熱能力充足時的舒適性供熱，在熱源供熱能力不足時均勻供熱。

舒適性供熱是指按照室外溫度的變化及時控制供熱量保證室內溫度達到指標要求，室外溫度可以通過熱力企業自己建立標準室外氣象點采集獲取，也可以通過與當地氣象部門聯系獲取，而獲取到的室外溫度還需要進行進一步的平滑處理后才能參與控制。

均勻性供熱是指全網中所有熱力站的供熱滿意度一致，以最不利環路熱力站的供熱參數作為依據，控制其他各個熱力站供熱溫度就可以達到均勻供熱的效果，但有時最不利環路熱力站的供熱效果太差，若按照它進行控制會導致所有站的供熱效果惡化，因此需要權衡這一因素，選擇次不利環路熱力站的供熱參數作為依據是比較實際的選擇。我們同時又增加了人工溫度修正的參數，調度人員可以根據具體的需要靈活參與到全網平衡控制中。

每個熱力站又有自己的特殊性，供熱溫控曲線不同，節能時鐘不同，全網平衡控制必須協調解決這個問題。我們在自控系統中，為每個熱力站設置了自己的溫控曲線和節能時鐘，調度人員可以通過修改相應的參數調整熱力站的供熱曲線和節能時鐘。我們還為每個熱力站設置了人工溫度修正參數，方便調度人員靈活參與每個熱力站的溫度調節。

2 噴射泵技術

小區熱網的失調問題是供熱行業普遍存在的痛點，一直沒有非常有效的手段來解決，冷熱不均、過量供熱、浪費與不足并存，供熱成本高，用戶滿意度低等問題普遍存在。根據經驗分析可以看出，忽略二次網阻力的影響引起的流量偏差在正負5 %。

由于二次網流量減小，二次網的沿程阻力大幅度減少，而噴射泵的阻力遠大于管網的阻力偏差，二網平衡問題解決。象當原有方案的管網阻力為6 m水柱時，噴射泵系統的管網阻力僅為1.5 m水柱，設計噴射泵時不需要考慮管網阻力因素進所引起的流量偏差僅為正負2.5 %。因此，調節型噴射泵能夠從根本上解決二網水力工況失調的問題。噴射泵系統阻力很大，調節噴射泵時對其他噴射泵的流量幾乎沒有影響，形成了噴射泵調節與所對應樓棟或單元入口的工況一一對應關系。這個特點可以使二網平衡調節工作大幅度簡化，哪里需要調節就調哪里。

2.1 調節型水噴射泵的主要功能

（1）安裝于樓棟或單元入口，具有混水的功能，能夠實現樓內系統大流量運行，熱力站和二次網系統小流量運行；

（2）二次網流量的減小，使得二次網阻力大幅度降低，熱網遠端與近端的資用壓頭差別大幅度減小，由于噴射泵噴嘴的阻力比熱網的阻力大得多，因此二次網的水力工況失調的問題大幅度緩解；

（3）噴射泵的閥權度很高，一方面噴射泵的調節特性非常好，另一方噴射泵的水力穩定性很好，噴射泵之間的水力耦合問題得以解決，噴射泵的調節與其所控制的樓棟或單元形成了一一對應的關系，平衡調節工作大幅度減少。

2.2 應用噴射泵調節技術的主要優勢

（1）減少（甚至消除）小區熱網的水力失調，減少（甚至消除）不熱戶，讓用戶滿意，改善民生。

（2）增加樓內循環水量、提高末端供熱系統循環壓頭，緩解樓內垂直失調問題。

（3）減少熱力站和二網流量，大幅度降低熱力站和二網阻力，擴大小區熱網供熱半徑。

（4）分系統改變流量、溫度等參數，解決混供（如地暖與片暖混供）問題。

（5） 降低熱力站和二網流量，節約循環泵電耗30 %～50 %。

（6）改善二網平衡節，減少過量供熱，節熱5 %～30 %。

2.3 噴射泵調節

調節型噴射泵的調節行程DN32-DN80為20 mm，DN100-DN125為40 mm。根據實際供熱建筑面積，在出廠時已經預先設定好了開度，一般不需要現場調節。我們設計時每個噴射泵都預留了調節余量，在進行現場微調時都具有調節空間。在實際供熱運行過程中，當出現用戶抱怨室內溫度過低時，需要到用戶家里實際測量用戶室溫，然后按照如下公式調節噴射泵開度：

調整后噴射泵的行程=噴射泵當前行程×20/當前用戶室內溫度

3 共享專家調度

供熱企業的調度應該是理論功底深厚、實踐經驗豐富、敬業精神極強的高端人才，然而整個供熱行業最稀缺的就是這樣的調度人才。好的調度是供熱系統安全和經濟運行的保障，也是供熱系統技術改造方案的重要依托，能夠為供熱企業帶來10 %以上的節能收益。只有走共享專家調度的技術路線，才能全面提升整個供熱行業的運行水平。熱網自控技術發展自20世紀80年代以來，為共享專家調度提供了基礎的技術保證，在現有的熱網自控的基礎上建設面向整個供熱行業專家調度平臺，匯集供熱行業的優秀技術人才，服務于整個供熱行業。我們致力于整合資源完成如下核心能力的建設。

（1）熱網自控系統建設和維護中心。為供熱公司提供標準化的PLC控制設備及儀表等產品，建設熱網自控系統，并且提供長期持續的維護服務。建設基于KS組態軟件的熱網全網平衡控制系統。

（2）供熱公司生產數據中心。建設供熱公司的生產運行數據中心，管理供熱公司的生產運行數據，提供云平臺的數據接口。

（3）供熱仿真云平臺。搭建基于云平臺的供熱系統仿真分析平臺，組織供熱行業專家提供供熱系統規劃、設計、改造、故障分析與應急預案等技術服務。

（4）全網平衡控制云平臺。構建基于云平臺的供熱系統全網平衡控制及故障診斷分析平臺，提供供熱系統全網平衡控制、溫控曲線優化、循環泵控制曲線優化、節能時鐘、分時分區控制、故障診斷分析等服務。

（5）面向供熱行業的生產運行專家調度中心。匯集供熱行業的供熱生產數據，組織行業專家提供供熱系統優化調度服務，建設成為服務整個供熱行業的專家調度中心。

4 結語

集中供熱系統仍然是我國供熱的主要形式，我們通過綜合利用熱網自控技術、全網平衡控制技術、噴射泵技術、專家調度技術、互聯網技術、物聯網技術等，消除不熱戶，消除過熱戶，實現節熱10 %～30 %，節電30 %～80 %，讓天空更蔚藍、讓冬天更溫暖。

參考文獻

[1]晉娜娜，田琦，王美萍，等.基于供熱調節方式的混水直連模式的適用性[J].華僑大學學報（自然科學版），2014（1）：72-75.

[2]徐書朋，賈玉清.某集中供熱系統運行調節方式分析[J].河北工程大學學報（自然科學版），2008（2）：78-79.