計算機(jī)監(jiān)控管理論文

1、計算機(jī)監(jiān)控管理論文 提要順序介紹了供暖用水鍋爐房、蒸汽-水和水-水換熱站及小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測控制及大中規(guī)模的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的監(jiān)測控制與管理。每部分內(nèi)容中先討論其測控及管理要求，然后討論與此要求相應(yīng)的測控點(diǎn)及相應(yīng)的硬件配置，最后再探討實(shí)現(xiàn)這些功能的一些軟件算法。 關(guān)鍵詞鍋爐房/計算機(jī)控制/供暖 AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatin

2、gnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions. Keywordscomputercontrol，heating，boiler 5.1供暖熱水鍋爐房內(nèi)監(jiān)測與控制的主要目的應(yīng)為： ·提高系統(tǒng)的安全性，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行； ·全面監(jiān)測并記錄各運(yùn)行參數(shù)，降低運(yùn)行人員工作量，提高管理水平； ·對燃燒過程和熱水循環(huán)過程進(jìn)行有效的控制調(diào)節(jié)，提高鍋爐效率，節(jié)省運(yùn)行能耗，并減少大氣污染。 對于熱水鍋爐

3、，可將被監(jiān)測控制對象分為燃燒系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩部分分別進(jìn)行討論。整個計算機(jī)監(jiān)測控制管理系統(tǒng)可按圖5-1形式由若干臺現(xiàn)場控制機(jī)（DCU）和一臺中央管理機(jī)構(gòu)成。各DCU分別對燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測控制，中央管理機(jī)則顯示并記錄這兩個系統(tǒng)的在線狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)供熱狀態(tài)況確定鍋爐、循環(huán)泵的開啟臺數(shù)，設(shè)定供水溫度及循環(huán)流量，協(xié)調(diào)各臺DCU完成各監(jiān)測控制管理功能。 511燃燒系統(tǒng)監(jiān)測與控制 圖5-1鍋爐房計算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng) 對于鏈條式熱水鍋爐，燃燒過程的控制主要是根據(jù)對產(chǎn)熱量的要求控制鏈條速度及進(jìn)煤擋板高度，根據(jù)爐膛內(nèi)燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內(nèi)的負(fù)壓度控制鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，從而既根據(jù)供暖的要求產(chǎn)生熱量，又

4、獲得較高的燃燒效率。為此需要監(jiān)測的參數(shù)有： ·排煙溫度：一般使用銅電阻或熱電偶來測量；再配之以相應(yīng)的溫度變送器，即可產(chǎn)生420mA或010mA的電流信號，通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計算機(jī)。 ·排煙含氧量：目前較多采用氧化鋯傳感器，可以對0.1%21%范圍內(nèi)的高溫氣體的含氧量實(shí)現(xiàn)較精確的測量，其輸出通過變送器后亦可轉(zhuǎn)換為420mA或010mA電流信號。 ·空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度：同上述測溫方法。 ·爐膛、對流受熱面進(jìn)出口、省煤器出口、空氣預(yù)熱器出口、除塵器出口煙氣壓力：測點(diǎn)可根據(jù)具體要求增減，一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器，再通過相應(yīng)的變送

5、器變?yōu)?20mA或010mA電流信號，接入DCU的AI通道。 ·一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)壓，空氣預(yù)熱器前后壓差：測量方法同上。 ·擋煤板高度測量：通過專門的機(jī)械裝置將其轉(zhuǎn)換為電阻信號，再變成標(biāo)準(zhǔn)電流信號，送入DCU的AI通道。 ·供水溫度及產(chǎn)熱量：由水系統(tǒng)的DCU測出后通過通訊系統(tǒng)送來。 燃燒系統(tǒng)需要控制調(diào)節(jié)的裝置為： ·爐排速度：由可控硅調(diào)壓，改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)速 ·擋煤板高度：控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，通過機(jī)械裝置帶動擋板運(yùn)動 ·鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量：調(diào)鼓風(fēng)機(jī)各風(fēng)室風(fēng)閥或通過變頻器調(diào)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ·引風(fēng)機(jī)風(fēng)量：調(diào)引風(fēng)機(jī)風(fēng)閥或通過變頻器高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 為了監(jiān)測上

6、述調(diào)節(jié)裝置是否正常動作，還應(yīng)配置適當(dāng)?shù)氖侄螠y試上述調(diào)節(jié)裝置的實(shí)際狀態(tài)。爐排速度和擋煤板高度可通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械機(jī)構(gòu)結(jié)合霍爾元件等位置探測傳感器來實(shí)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)則可以通過風(fēng)閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。 燃燒過程的控制調(diào)節(jié)主要包括事故下的保護(hù)，啟停過程控制，正常的燃燒過程調(diào)節(jié)三部分。 ·事故保護(hù)：這主要是由于某種原因造成循環(huán)水停止或循環(huán)量過小，以及鍋爐內(nèi)水溫太高，出現(xiàn)汽化。此時最重要的是恢復(fù)水的循環(huán)，同時制止?fàn)t膛內(nèi)的燃燒。這就需要停止給煤，停止?fàn)t排運(yùn)行。停止鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)。DCU接收水溫超高的信號后，就應(yīng)立即進(jìn)入事故處理程序，按照上述順序停止鍋爐運(yùn)行，并響鈴報警，通知運(yùn)

7、行管理人員，必要時還可通過手動補(bǔ)入冷水排除熱水，進(jìn)行鍋爐降溫。 啟?？刂疲簡狱c(diǎn)火一般都是人工手動進(jìn)行，但對于間歇運(yùn)行的鍋爐，封火暫停機(jī)和再次啟動的過程則可以由DCU控制自動進(jìn)行。封火過程為逐漸停止?fàn)t排運(yùn)動，停掉鼓風(fēng)機(jī)，然后停止引風(fēng)機(jī)。重新啟動的過程則是開啟引風(fēng)機(jī)，慢慢開大鼓風(fēng)機(jī)，隨爐溫升高慢慢加大爐排進(jìn)行速度。 正常運(yùn)行調(diào)節(jié)：正常運(yùn)行時的調(diào)節(jié)主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設(shè)定值，同時達(dá)到高燃燒效率，低排煙溫度，并使?fàn)t膛內(nèi)保持負(fù)壓。這時作為參照的測量參數(shù)有爐膛內(nèi)的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度（即煤層厚度）確定，鼓風(fēng)機(jī)則可以根據(jù)空氣預(yù)熱器進(jìn)出

8、口空氣的壓差判斷其相對的變化，此時可以調(diào)整控制量有爐排速度、煤層厚度（調(diào)整擋煤礦板高度）、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、各風(fēng)室風(fēng)閥、引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或風(fēng)閥。上述各調(diào)節(jié)手段與各可參照的測量參數(shù)都不是單一的對應(yīng)關(guān)系，因此很難用如PID算法之類的簡單控制調(diào)節(jié)算法。目前，控制調(diào)節(jié)效果較好的大都采用”模糊控制”方法或”規(guī)則控制”法，都是根據(jù)大量的人工調(diào)節(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)出的調(diào)節(jié)運(yùn)行方法。 當(dāng)燃燒充分時，鍋爐的出力主要取決于燃煤量，因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調(diào)節(jié)，煤層厚度與煤種有很大關(guān)系，爐膛內(nèi)燃燒狀況可以通過爐膛內(nèi)溫度分布及煤層風(fēng)阻來確定。燃燒充分時爐膛內(nèi)中部溫度最高，爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡，溫度降低。

9、鼓風(fēng)機(jī)則應(yīng)根據(jù)進(jìn)煤量的增減而增減送風(fēng)量，同時通過觀測排煙的含氧量最終確定風(fēng)量是否適宜。引風(fēng)機(jī)則可根據(jù)爐膛內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)決定運(yùn)行狀態(tài)，維持爐內(nèi)微負(fù)壓，從而既保證煤的充分燃燒，又不會使煙氣和火焰外溢。根據(jù)如上分析，可采用如下調(diào)節(jié)規(guī)則： 每h一次，根據(jù)爐膛內(nèi)溫度分布調(diào)整煤層厚度及爐排速度，最高溫度點(diǎn)后移，則將爐排速度降低5%，同時將擋煤板提高5%，當(dāng)最高溫度點(diǎn)前移時，則將爐排速度提高5%，同時將擋煤板降低5%。 每2h一次：若出水溫度高于設(shè)定值2以上，則將爐排速度降低5%，若出水溫度低于設(shè)定值2以上，則將爐排速度加大5%，加大和減小爐排速度的同時，還要相應(yīng)地將鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開大或減小。當(dāng)采用風(fēng)閥調(diào)整鼓風(fēng)量時

10、，則調(diào)整風(fēng)閥，觀察空氣預(yù)熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。 每15min一次：若排煙含氧量高于高定值，則適當(dāng)減少鼓風(fēng)同風(fēng)量（降低轉(zhuǎn)速或關(guān)小風(fēng)閥），若低于高定值，則增加鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量。 每15min一次：若爐膛負(fù)壓值偏?。ɑ蜃?yōu)檎龎海?，加大引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或開大風(fēng)閥，若負(fù)壓值偏大，則降低引風(fēng)機(jī)風(fēng)量。 以上調(diào)節(jié)規(guī)則中，所謂”合理的爐膛溫度分布”取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置，需通過具體運(yùn)行實(shí)測分析后，給出”合理”，”最高溫度前移”，”最高溫度后移”的判據(jù)，然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣，排煙含氧量的設(shè)定值，含氧量出現(xiàn)偏差時對鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的修正等參數(shù)也需要在鍋爐試運(yùn)行后，根據(jù)實(shí)際情況摸索，逐步確定

11、。當(dāng)然這幾個修正量參數(shù)也可以在運(yùn)行過程中通過所謂”自學(xué)習(xí)”的方法得到，在這里不做過多的討論。 512鍋爐房水系統(tǒng)的監(jiān)測控制 鍋爐房水系統(tǒng)的計算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證系統(tǒng)的安全性；對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計量和統(tǒng)計；根據(jù)要求調(diào)整運(yùn)行工況。 ·安全性保證：保證主循環(huán)泵的正常運(yùn)行和補(bǔ)水泵的及時補(bǔ)水，使鍋爐中循環(huán)水不會中斷，也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運(yùn)行的最主要的保證。 ·計量和統(tǒng)計：測定供回水溫度和循環(huán)水量，以得到實(shí)際的供熱量；測定補(bǔ)水流量，以得到累計補(bǔ)水量。供熱量及補(bǔ)水量是考查鍋爐房運(yùn)行效果的主要參數(shù)。 ·運(yùn)行工況調(diào)整：根據(jù)要求改變循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù)或改變循

12、環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整循環(huán)流量，以適應(yīng)供暖負(fù)荷的變化，節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)。 圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環(huán)水泵構(gòu)成的鍋爐房水系統(tǒng)示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。 2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點(diǎn)，從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量，最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計，一般可采用渦街式流量計。渦街式流量計投資較高，可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調(diào)節(jié)閥后面安裝壓力傳感器，根據(jù)測出的壓力p3，p4與鍋爐出口壓力p1之壓差，也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)整流量，可以使在2臺鍋爐都運(yùn)行時，流量分配基本一致，而當(dāng)?shù)拓?fù)荷工況下1臺鍋爐停止或封火，循環(huán)水泵

13、運(yùn)行臺數(shù)也減少時，自動調(diào)節(jié)流量分配，使運(yùn)行的鍋爐通過總流量的90%以上，封火的鍋爐僅通過總流量的5%10%，僅維持其不至于過熱。 圖5-2鍋爐房水系統(tǒng)原理及其測控點(diǎn) 溫度傳感器t3，t4，t5和流量傳感器F1一起構(gòu)成對熱量的計量。用戶側(cè)供暖熱量為，GF1cp(t3-t4)，其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加熱補(bǔ)水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經(jīng)常對其作統(tǒng)計分析，與煤耗量比較，既可檢查鍋爐效率的變化，及時發(fā)現(xiàn)鍋爐可能出現(xiàn)的問題，與外溫變化情況相比較，則又可以了解管網(wǎng)系統(tǒng)的變化及供熱系統(tǒng)的變化，從而為科學(xué)地管理供暖系統(tǒng)的運(yùn)行提供依據(jù)。 泵

14、14為主循環(huán)泵。壓力傳感器p1，p2則觀測網(wǎng)路的供回水壓力。安裝4臺泵時的一般視負(fù)荷變化情況同時運(yùn)行2臺或3臺水泵，留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環(huán)水泵時，如前幾講所述，不僅要能夠控制各臺泵的啟停，同時還應(yīng)通過測量主接觸器的輔助觸點(diǎn)狀態(tài)測出每臺泵的開停狀態(tài)。這樣，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某臺泵由于故障而突然停止運(yùn)行時，DCU即可立即啟動備用泵，避免出現(xiàn)因循環(huán)泵故障而使鍋爐中循環(huán)水停止流動的事故。流量傳感器F1也是觀察循環(huán)水是否正常的重要手段。當(dāng)外網(wǎng)由于某種原因關(guān)閉，盡管循環(huán)水泵運(yùn)行，但流量可以為零或非常小，此時也應(yīng)立即報警，通過計算機(jī)使鍋爐自動停止，同時由運(yùn)行值班人員立即手動開啟鍋爐的旁通閥V4，恢

15、復(fù)鍋爐內(nèi)的水循環(huán)。 泵5，6與壓力測量裝置p2，流量測量裝置F2及旁通閥V3構(gòu)成補(bǔ)水定壓系統(tǒng)，當(dāng)p2壓力降低時，開啟一臺補(bǔ)水泵向系統(tǒng)中補(bǔ)水，待p2升至設(shè)定的壓力值時，停止補(bǔ)水。為防止管網(wǎng)系統(tǒng)中壓力波動太大，當(dāng)未設(shè)膨脹水箱時，還可設(shè)置旁通閥V3來維持壓力的穩(wěn)定。長期使一臺補(bǔ)水泵運(yùn)行，通過調(diào)整閥門V3來維持壓力p2不變。補(bǔ)水泵5，6也是互為備用，因此DCU要測出每臺泵的實(shí)際啟停狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行的泵突然停止或需要啟動的泵不能啟動時，立即啟動另一臺泵，防止系統(tǒng)因缺水而放空。流量計F2用來計算累計的補(bǔ)水量，它可以是渦街流量計，也可以采用通常的冷水水表，或有電信號輸出的水表。 513鍋爐房的中央管理機(jī) 如

16、圖5-1所示，可采用一臺中央管理計算機(jī)與各臺DCU連接，協(xié)調(diào)整個鍋爐房及熱網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與管理。中央機(jī)主要工作任務(wù)為： ·通過圖形方式顯示燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)及外網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，記錄和顯示這些參數(shù)的長期變化過程，統(tǒng)計分析耗熱量、補(bǔ)水量、外溫及供回水溫度的變化。 ·根據(jù)外溫變化情況，預(yù)測負(fù)荷的變化，從而確定供熱參數(shù)，即循環(huán)水量及泵的開啟臺數(shù)、供水溫度、鍋爐運(yùn)行臺數(shù)。將這些決定通知相應(yīng)的DCU產(chǎn)生相應(yīng)原操作或修改相應(yīng)的設(shè)定值。負(fù)荷的預(yù)測可以根據(jù)測出的以往24h的平均外溫w來確定： (5-1) 式中為Q0設(shè)計負(fù)荷，t0為設(shè)計狀態(tài)下的室外溫度，Q為預(yù)測出的負(fù)荷?？紤]到建筑物和管網(wǎng)系統(tǒng)的

17、熱慣性，采用時間序列的方法來預(yù)測實(shí)際需要的負(fù)荷，可能要更準(zhǔn)確些。 式（5-1）中的負(fù)荷盡管每h計算一次，但由于是取前24h的平均外溫，因此它隨時間變化很緩慢。每hQ的變化Q僅為： （5-2） 其中tw,-tw,-24為兩天間同一時刻溫度之差，一般不會超過5，因此Q的變化總是小于Q的1%，所以不會引起系統(tǒng)的頻繁調(diào)節(jié)。 根據(jù)預(yù)測的負(fù)荷可以確定鍋爐的開啟臺數(shù)Nb：NbQ/q0，其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環(huán)水泵的開啟臺數(shù)。 要求的總循環(huán)量G=max（Q/(t·cp）Cmin)，其中Gmin為不產(chǎn)生垂直失調(diào)時要求的最小系統(tǒng)流量，t為設(shè)定的供回水溫差。由于多臺泵并聯(lián)時，總流量并

18、非與開啟臺數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計算機(jī)中預(yù)置一個開啟臺數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計算機(jī)中預(yù)置一個開啟臺數(shù)與流量的關(guān)系對應(yīng)表，由此可求出要求的運(yùn)行臺數(shù)。 ·分析判斷系統(tǒng)出現(xiàn)的故障并報警。鍋爐及鍋爐房可能出現(xiàn)的故障及由計算機(jī)進(jìn)行判斷的方法為： -水冷壁管或?qū)α鞴鼙苁鹿蚀藭r補(bǔ)水量迅速增加，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)壓力迅速由負(fù)壓變?yōu)檎龎骸?-水側(cè)升溫汽化事故此時鍋爐熱水出口溫度迅速提高，接近達(dá)到或超過出口壓力對應(yīng)的飽和溫度。 -鍋爐內(nèi)壓力超壓事故測出水側(cè)壓力突然升高，超過允許的工作壓力； -管網(wǎng)漏水嚴(yán)重測了水側(cè)壓力降低，補(bǔ)水量增大； -鍋爐內(nèi)水

19、系統(tǒng)循環(huán)不良測出總循環(huán)水量GF1減少很多，壓差p3-p1或p4-p1加大； -除污器堵塞測出總循環(huán)水量GF1減少，當(dāng)閥門V1、V2全開時壓差p3-p2、p4-p2仍偏小，說明壓力傳感器p2的測點(diǎn)至循環(huán)水泵入口間的除污器的堵塞。 -爐排故障測出的爐排運(yùn)動速度與設(shè)定值有較大差別； -引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵故障相應(yīng)的主接觸器跳閘，或所測出的空氣壓差或水循環(huán)流量與風(fēng)機(jī)、水泵的設(shè)計狀況有較大出入。 利用計算機(jī)根據(jù)上述規(guī)則及實(shí)測運(yùn)行參數(shù)不斷進(jìn)行分析判斷，即可及時發(fā)現(xiàn)上述事故或故障，并立即采取報警和停爐等相應(yīng)的措施，從而防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大或故障轉(zhuǎn)化為事故，提高運(yùn)行管理的安全性。 52蒸汽-水和水-水換熱站的

20、監(jiān)測與控制 對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區(qū)供熱的系統(tǒng)來說，換熱站的作用就同上一節(jié)的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。 圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應(yīng)的測控制元件。水側(cè)與圖5-2一樣，控制泵5、6及閥V2根據(jù)p2的壓力值補(bǔ)水和定壓；啟停泵14來調(diào)整循環(huán)水量；由t2，t3及流量測量裝置F1來確定實(shí)際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計量。 圖5-3蒸汽-水換熱站的測量與控制 蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)3可以選取用渦街流量計測量，它測出的為體積流量，通過t1和p3由水蒸氣性質(zhì)表可查出相應(yīng)狀態(tài)下水

21、蒸氣的比體積，從而由體積流量換算出質(zhì)量流量。為了能由t和p查出比體積，要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調(diào)節(jié)閥移至測量元件的前面，如圖5-3中所示，這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽，經(jīng)調(diào)節(jié)閥等焓減壓后，也可成為過熱蒸汽。 實(shí)際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個液位傳感器L1、L2靈敏度較高，則可在L2輸出無水信號后，停止凝水排水泵，當(dāng)L2再次輸出有水信號時，計算機(jī)開始計時，直到L1發(fā)出有水信號時，計時停止，同時啟動凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準(zhǔn)確標(biāo)定出，從而即可通過DCU對這兩個水位計的輸出信號得到一段時間內(nèi)的蒸汽平均質(zhì)量流量，代

22、替流量計F3，并獲得更精確的測量。當(dāng)然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機(jī)械式液位傳感器誤差較大，而應(yīng)采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。 加熱量由蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)閥V1控制。此時V1實(shí)際上是控制進(jìn)入換熱器的蒸汽壓力，從而決定了冷凝溫度，也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調(diào)節(jié)特性，可以根據(jù)要求的加熱量或出口水溫確定進(jìn)入加熱器的蒸汽壓力的設(shè)定值。調(diào)整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達(dá)到這一設(shè)定值。與直接根據(jù)出口水溫調(diào)整閥門的方式相比，這種串級調(diào)節(jié)的方式可獲得更好的調(diào)節(jié)效果。 供水溫度t3的設(shè)定值，循環(huán)泵的開啟臺數(shù)或要求的循環(huán)水量的確定，可以同上一節(jié)一樣，根據(jù)前24h的外溫平均值

23、查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環(huán)水量。供水溫度的設(shè)定值t3,set可由調(diào)整后測出的循環(huán)水量G、要求的熱量Q及實(shí)測回水溫度t2確定： t3,set=t2+Q/（cp·G） 隨著供水溫度t3的改變，t2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時相應(yīng)地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設(shè)定值一致。 對于一次網(wǎng)為熱水的水-水換熱站，原則上可以按照完全相同的方式進(jìn)行，如圖5-4。取消二次供水側(cè)的流量計F1，僅測量高溫?zé)崴畟?cè)的流量F3，再通過即可和到二次側(cè)的循環(huán)水量，一般高溫水溫差大，流量小，因此將流量計裝在高溫側(cè)可降低成本。測量高溫水側(cè)供回水壓力p3、p4可了解高溫側(cè)水網(wǎng)的壓力分布狀

24、況，以指導(dǎo)高溫側(cè)水網(wǎng)的調(diào)節(jié)。 圖5-4水-水換熱站的測量與控制 調(diào)整電動閥門V1改變高溫水進(jìn)入換熱器的流量，即可改變換熱量?？梢园凑涨笆龇椒ù_定二次側(cè)供水溫設(shè)定值，由V1按此設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)。在實(shí)際工程中，高溫水網(wǎng)側(cè)的主要問題是水力失調(diào)，由于各支路通過干管彼此相連，一個熱力站的調(diào)整往往會導(dǎo)致鄰近熱力站流量的變化。另外，高溫水側(cè)管網(wǎng)總的循環(huán)水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配，于是往往造成外溫降低時各換熱站都將高溫側(cè)水閥V1開大，試圖增大流量，結(jié)果距熱源近的換熱站流量得到滿足，而距熱源遠(yuǎn)的換熱站流量反而減少，造成系統(tǒng)嚴(yán)重的區(qū)域失調(diào)。解決這種問題的方法就是采用全網(wǎng)的集中控制，由管理整個高溫水網(wǎng)

25、的中央控制管理計算機(jī)統(tǒng)一指定各熱力站調(diào)節(jié)閥V1的閥位或流量，各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網(wǎng)送來的關(guān)于調(diào)整閥門V1的命令，并按此命令進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。高溫水側(cè)面管網(wǎng)的集中控制調(diào)節(jié)。將在一下節(jié)中詳細(xì)介紹。 53小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測與調(diào)節(jié) 小區(qū)熱網(wǎng)指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網(wǎng)的監(jiān)測調(diào)節(jié)。小區(qū)熱網(wǎng)的主要問題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內(nèi)過熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計算機(jī)系統(tǒng)的中心任務(wù)就是掌握小區(qū)各建筑物的實(shí)際供暖狀況，并幫助維護(hù)人員解決冷熱不均問題。 測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測，但實(shí)際系統(tǒng)中尤其是對住宅來說，很難在各房間安裝溫度傳

26、感器。比較現(xiàn)實(shí)的方法就是測量回水溫度，根據(jù)各支路回水溫度的差別，就可以估計出各支路所負(fù)責(zé)建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調(diào)整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認(rèn)為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點(diǎn)可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑，可選在設(shè)備夾層中幾個主要支路的回水干管上。 要解決冷熱不均問題就需要對系統(tǒng)的流量分配進(jìn)行調(diào)整，在各支路上都安裝由計算機(jī)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)的電動調(diào)節(jié)閥成本會很高，同時一旦各支路流量調(diào)節(jié)均勻，在無局部的特殊變化時，系統(tǒng)應(yīng)保持冷熱均勻的狀態(tài)，不需要經(jīng)常調(diào)整。因此可以在各支路上安裝手動調(diào)節(jié)閥，通過計算機(jī)監(jiān)測和指導(dǎo)與人工手動調(diào)節(jié)相配合的

27、方法實(shí)現(xiàn)小區(qū)供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和管理。為便于人工手動調(diào)節(jié)，希望各支路的調(diào)節(jié)閥有較準(zhǔn)確的開度指示。目前國內(nèi)推廣建研院空調(diào)所等幾個單位研究開發(fā)流量調(diào)配閥，有準(zhǔn)確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準(zhǔn)確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計算機(jī)指導(dǎo)下的人工調(diào)節(jié)。 根據(jù)上述討論，計算機(jī)系統(tǒng)要測出各支路的回水溫度，并將其統(tǒng)一送到供暖小區(qū)的中央管理計算機(jī)中進(jìn)行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式： 集中十余個回水溫度測點(diǎn)設(shè)置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設(shè)的局部網(wǎng)或通過調(diào)制解調(diào)器經(jīng)過電話線與小區(qū)的中央管理聯(lián)接。當(dāng)這十幾個溫度相互距離較遠(yuǎn)時，溫度傳感器至DCU之間的

28、電纜的鋪設(shè)有時就有較大困難，溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯(lián)至一臺DCU的測溫點(diǎn)相距不太遠(yuǎn)時適用。 采用內(nèi)部裝有單片機(jī)的智能式溫度傳感器，可以連接通訊網(wǎng)通訊或通過調(diào)制解調(diào)器搭用電話線連至中央管理計算機(jī)。這樣，可以在距測點(diǎn)最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調(diào)制解調(diào)器的溫度變送器，通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器，再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設(shè)備每套價格可在10001500元人民幣之間。如果每10003000m2建筑安裝一個回水溫度測點(diǎn)，則平均每m2供暖建筑投資在0.501元間。 小區(qū)的中央管理計算機(jī)采集到各點(diǎn)的回水溫度后，可在屏幕上通過圖形方式顯

29、示，使運(yùn)行管理人員對當(dāng)時的供熱狀況一目了然。還可根據(jù)各支路間回水溫度的差別計算各支路閥門需要的調(diào)整量。對于一般的帶有閥位指示的調(diào)節(jié)閥，這種分析只能采用某種基于經(jīng)驗(yàn)的規(guī)則判斷法，下面為其一例： 找出溫度最高的10%支路的平均溫度max，溫度最低的10%支路和的平均溫度min，全網(wǎng)平均回水溫度。 若max-min 若max->2，將溫度最高的10%支路閥門都關(guān)小，與相比溫度每高1關(guān)小3%5%； 若max- 根據(jù)上面的分析結(jié)果，計算機(jī)顯示并打印出需要調(diào)節(jié)的支路及其調(diào)節(jié)量。運(yùn)行管理人員根據(jù)計算機(jī)的輸出結(jié)果到現(xiàn)場進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。在供暖初期每3天左右進(jìn)行一次這種調(diào)節(jié)。一般經(jīng)過68次即可使一個小區(qū)基本實(shí)

30、現(xiàn)均勻供熱。 采用流量調(diào)配閥時可以使調(diào)節(jié)效率更高，效果更好。此時需要將現(xiàn)場各流量調(diào)配閥的實(shí)際開度、流量調(diào)配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區(qū)管網(wǎng)的連接關(guān)系圖輸入中央管理計算機(jī)，有專門的算法可以根據(jù)調(diào)整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網(wǎng)的阻力特性及熱用戶的熱力特性，從而可較準(zhǔn)確地給出各流量調(diào)本閥需要調(diào)整的開度4，每次調(diào)整后，調(diào)整人員需將實(shí)際上各調(diào)節(jié)閥的調(diào)整程度輸入計算機(jī)。計算機(jī)進(jìn)而計算了下一次需要的調(diào)整量，像這樣一次高速可間隔25d。模擬分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一般只要進(jìn)行34次調(diào)節(jié)，即可使各支路的回水溫度調(diào)整到相互間差值都在3以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)較好的均勻供熱8。 目前，許多供熱公司和有關(guān)管理部門開始提出裝設(shè)

31、熱量計，以按照實(shí)際供熱量收供暖費(fèi)，各種采用單片計算機(jī)的熱量計相應(yīng)出臺。這種熱量計多是由一臺轉(zhuǎn)子式流量計和兩臺溫度傳感器配一臺單片計算機(jī)構(gòu)成。轉(zhuǎn)子式流量計每流過一個單元流量即發(fā)出一個脈沖，由單片機(jī)測出此脈沖，得到流量，再乘以當(dāng)時測出的供回水溫差，即可行到相應(yīng)的熱量，由單片要對此熱量值進(jìn)行累計和其它統(tǒng)計分析就成為熱量計。目前的單片機(jī)稍加擴(kuò)充就可以具有通訊功能，通過調(diào)制解調(diào)器將它與電話線連接，就能實(shí)現(xiàn)熱量計與小區(qū)供暖的中央管理機(jī)通訊。這樣，不但各用戶的用熱量能夠及時在中央管理機(jī)中反映，各用戶的回水溫度狀況還能隨時送到中央管理計算機(jī)中，從而可以對網(wǎng)的不平衡發(fā)問進(jìn)行分析，給出熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)方案。這樣，將熱量

32、計、通訊網(wǎng)與小區(qū)中央管理計算機(jī)三者結(jié)合，就可以全面實(shí)施小區(qū)熱網(wǎng)的熱量計量、統(tǒng)計與管理、運(yùn)行調(diào)節(jié)分析三部分功能，較好地解決小區(qū)熱網(wǎng)的運(yùn)行、管理與調(diào)節(jié)。 54熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱網(wǎng)的計算機(jī)監(jiān)控管理 熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱網(wǎng)可以分成兩部分：熱源至各熱力站間的一次網(wǎng)，熱力站至各用戶建筑的二次網(wǎng)。后者的控制調(diào)節(jié)已在前幾節(jié)討論，本節(jié)討論熱源至各熱力站間的一次網(wǎng)的監(jiān)控管理。 一次網(wǎng)有蒸汽網(wǎng)和熱水網(wǎng)兩種形式，對于蒸汽網(wǎng)，各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站，一次網(wǎng)的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準(zhǔn)確計量，這在前面也已討論。下面主要研究熱水網(wǎng)的監(jiān)測控制調(diào)節(jié)。 若忽略熱網(wǎng)本身的慣性，則系統(tǒng)各時刻和熱力站換熱量之和總是等

33、于熱源供出的總熱量，此外各熱力站一次網(wǎng)循環(huán)水量之和又總是等于熱源循環(huán)泵的流量，不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠，其輸出到熱網(wǎng)的熱量都不是完全由各熱力站的調(diào)節(jié)決定，而是由熱電廠本身的調(diào)節(jié)來決定，取決于進(jìn)入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調(diào)節(jié)輸出熱量時很難準(zhǔn)確了解各熱力站對熱量的需求，同時還要兼顧發(fā)電的要求，不能完全根據(jù)各熱力站需要的熱量調(diào)整，于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實(shí)際需求的熱量之和一致，這樣，就導(dǎo)致控制調(diào)節(jié)上的一些矛盾。 為簡單起見，假設(shè)熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0，如圖5-5，若此熱量大于各熱力站需要的熱量，則各熱力站二次側(cè)調(diào)節(jié)紛紛關(guān)小。以減小流量。由此使總

34、流量相應(yīng)減少，導(dǎo)致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調(diào)節(jié)閥的關(guān)小并不能使總熱量減少，而只是根據(jù)網(wǎng)的特性及各熱力站調(diào)節(jié)特性的不同，有的熱力產(chǎn)流量減少的多，使得供熱量有所減少；有的熱力站流量減少的幅度小，則供熱量反而電動閥加。同樣，如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時，各熱力站的調(diào)節(jié)閥紛紛開大，使流量增加，由此導(dǎo)致供回水溫差減小。熱力站1，2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度，供熱量的需求得以滿足，但由于流量增大，泵的壓力降低，干管壓降又減小，導(dǎo)致3，4的資用壓頭大幅度下降，閥門開大后，流量也增加不多，甚至還要下降，這樣，供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側(cè)閥

35、門的調(diào)節(jié)實(shí)際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調(diào)節(jié)，而不是對熱量的調(diào)節(jié)，如果各熱力站都是這樣獨(dú)立地根據(jù)自己小區(qū)的供熱需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，而熱電廠又不做相應(yīng)的配合，則整個熱網(wǎng)不可能調(diào)整控制好。實(shí)際上熱電廠也會進(jìn)行一些相應(yīng)的調(diào)節(jié)，例如發(fā)現(xiàn)t供升高時會減少蒸汽量，t供降低時會增加蒸汽量，但Q0總是不可能時刻與各熱力站總的需求量一致，上述矛盾是永遠(yuǎn)存在的。 圖5-5熱電廠與各熱力站之間的平衡 因此，就不宜對各個熱力站按照第5.1、5.2節(jié)中的討論的，根據(jù)外溫獨(dú)立調(diào)節(jié)。既然各熱力站一次側(cè)閥門的調(diào)節(jié)只解決熱量的分配比例，那么對它們的調(diào)節(jié)亦應(yīng)該根據(jù)對熱量的分配比例來調(diào)節(jié)。一種方式是如果認(rèn)為供熱量應(yīng)與供熱面積成正比，

36、則測出每個熱力站的瞬時供熱量，根據(jù)各熱力站的供熱面積，計算每個熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關(guān)小調(diào)節(jié)閥，對q偏小的則開大調(diào)節(jié)閥，這樣不斷修正，直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認(rèn)為各散熱器內(nèi)的平均溫度相同，房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側(cè)的供回水平均溫度，因此可以各熱力站二次側(cè)供回水平均溫度調(diào)整成一致目標(biāo)，統(tǒng)一確定熱力站二次側(cè)供回水平均溫度的設(shè)定值，根據(jù)此設(shè)定值與實(shí)測供回水平均溫度確定開大或關(guān)小一次側(cè)調(diào)節(jié)閥。按照這一思路，對各熱力站的調(diào)節(jié)以達(dá)到熱量的平均分配為目的，以實(shí)現(xiàn)均勻供熱。熱電廠再根據(jù)外溫變化，統(tǒng)一對總的供熱量進(jìn)行調(diào)整，以保證供熱效果并且不浪費(fèi)熱量。由于整個熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物效果并不浪費(fèi)熱量。由于整個熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物均處在同一外溫下，因此，一旦系統(tǒng)調(diào)整均勻，對各熱和站調(diào)節(jié)閥的調(diào)整很少，熱源的總的供熱以數(shù)隨外溫改變，各熱力站的調(diào)節(jié)閥則不需要隨外溫而變