熱網換熱站監控方案的選擇

曹 宇 田思慶,2*

(1.佳木斯大學機械工程學院，黑龍江 佳木斯 154007; 2.佳木斯大學信息電子技術學院，黑龍江 佳木斯 154007)

通常熱源、熱力管網和換熱站這三部分組成熱網系統。熱源一般包括區域供熱鍋爐房和熱電聯產機組，主要提供熱介質蒸汽或熱水。一個區域供熱鍋爐房至少要包括2臺鍋爐，鍋爐的容量一般為40 t/h或以上，循環流化床鍋爐為鍋爐常用爐型，蒸汽或熱水為主要輸出介質。

由于區域鍋爐房的燃煤鍋爐小且效率低，很難滿足國家節能減排號召。且隨著城市供熱面積的逐步擴大，熱網用戶對熱源供熱能力的要求也在提高，區域鍋爐房已經很難滿足熱網用戶對于熱力的需求。在這種情況下，熱電連產機組供熱則成為集中供熱的主力軍，通過利用汽輪機的抽氣或排氣，通過板式換熱器加熱一次側介質，再由熱力管網將熱量輸送到換熱站。且隨著熱電聯產機組容量的進一步擴充，其供熱能力和效率也會越來越高，非常符合現今的發展需求。

熱力管網主要用于將鍋爐產生的熱源輸送到各熱力站，它可以是蒸汽管網或熱水管網。熱力管網主要分為一次管網和二次管網。換熱站內部設有板式換熱器，一次管網和二次管網的熱水在板式換熱器內部進行熱量交換，這是水水換熱，另有氣水換熱。一般情況下，一次管網是輸送循環鍋爐或者熱電廠高溫熱水或蒸汽的管網，二次管網是最終進入熱網用戶的管網。一次管網的熱水經過換熱站的板式換熱器把熱量傳送給二次管網，再由二次管網送給熱用戶。

換熱站則用于向熱網用戶提供熱量。其根據熱網遠程監控系統發送的特別指令，針對不同熱網用戶的需求進行供熱，是熱網遠程監控系統最重要的執行機構，它的好壞直接影響著整個供熱系統。

1 熱網系統的工作過程

本課題所設計的熱網系統，首要是為了滿足熱網用戶對于室內溫度的需求，實現城市熱網遠程監控任務，節省勞動力。熱網系統的總體流程圖如圖1所示。

熱網系統按照功能由三個部分組成，如圖1的3個虛線框所示，第一部分是熱網的供熱源，它主要為熱網用戶提供充足的熱水；第二部分是溫控區，主要是對熱水進行再次處理，然后分配到各個換熱站；第三部分是換熱站，主要是給熱網用戶提供充足的熱水，使熱網用戶的室內溫度達到一個相對平衡的狀態。供熱源傳遞的熱水經過一次管網輸送至各個換熱站，在換熱站中經板式換熱器將熱水進行循環加熱，而循環泵則通過二次管網將熱水送至各個小區熱網用戶。本論文主要針對于熱網換熱站部分。

2 熱網換熱站部分

讓一次管網的高溫高壓熱水經過板式換熱器，將熱能傳遞到二次循環水管網，最后把二次管網熱傳輸到熱網用戶，這就是熱網換熱站的主要工作。熱網控制系統原理圖如圖2所示，換熱站工作流程:開始→比例閥開度變化→控制器→根據控制規則，調整頻率→變頻器→補水泵→結束。

3 城市熱網換熱站的監控方案

熱網換熱站智能監控系統可以實現以下三點功能:

1)可以按照系統經常采用的方式，對各監測站點逐一進行數據的采集、分析、處理。完成供熱管網高效、穩定的運行，使供熱均勻，保證供熱效果。

2)操作室大屏可直接顯示供熱站一、二次供回水溫度，室外溫度，一、二次供回水壓力，一、二次網的熱水流量，變頻泵的狀態等。

3)數據通信方式。采用GPRS-DTU實現換熱站與數據中心的遠程連接。

3.1 二次管網供水溫度控制系統

二次管網供水溫度的高低決定了熱網用戶室內溫度的高低，其設定值可根據室外溫度進行調整，城市供暖部分曲線如表1所示。

表1 采暖季部分溫度調節曲線表

換熱站的基本控制方法就是保證二次管網供水溫度保持在一個相對恒定的設定值，控制元件是溫控區一次管網調節閥，其閥門控制一次管網的供水流量。將預設定溫度作為給定值，測量計算的溫度值作為反饋值，閥門的開度作為輸出值，一定保證好二次供水的溫度恒定。通過控制調節閥的開度來控制二次管網供水的流量，進而控制二次管網的溫度。二次管網供水溫度調節的控制流程圖如圖3所示。

3.2 二次管網供水壓力控制系統

為了保證熱網供熱時的穩定，一、二次管網運行時，水壓一定不能出現大幅度的波動，必須保持穩定。循環泵是二次管網供水壓力的控制元器件，其主要是通過循環泵的轉速來實現對二次管網供水壓力的控制。將設定好的給定值二次管網供水壓力，反饋值測量壓力值，輸出值循環泵的轉速，來保證二次管網供水壓力的恒定。當二次管網供水壓力反饋值小于給定值時，提高循環泵的工作效率，否則就降低其工作頻率。通過調節，循環泵的頻率維持恒定，二次管網的供水壓力等于設定值。二次管網供水壓力控制系流程圖如圖4所示。

3.3 二次管網回水壓力控制系統

為了保證熱網系統供熱的穩定性，一次、二次管網運行的時候水壓一定不能出現大幅度的波動，水壓一定要保證穩定。補水泵是二次管網回水壓力的控制元件，主要是通過控制補水泵的頻率來實現二次管網回水壓力的調節。當變頻器輸出頻率增大時，水泵的轉速就會加快，補水量也會增大，壓力就會升高；當變頻器的輸出功率減小，水泵的轉速就會減慢，補水量也會減小，壓力就會降低。通過控制變頻器，進而控制循環泵，當壓力偏高，就打開壓力調節閥，卸掉一部分水；當壓力偏低時，打開壓力調節閥，通過補水泵補充一部分水。二次管網回水壓力的控制流程圖如圖5所示。

4 結語

本論文通過簡要介紹熱網系統的整體結構，并對換熱站部分進行詳細介紹。最后，分別從二次管網供水溫度、二次管網供水壓力、二次管網回水壓力這三個方面來確立熱網換熱站的監控方案，據實際操作結果表明，該監控方案簡單易操作，非常實用。

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