郭佳肖

（洛陽熱力有限公司 河南洛陽 471000）

熱力站自動控制策略及方案研究

郭佳肖

（洛陽熱力有限公司 河南洛陽 471000）

在我國社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的時代背景下，全國各地區(qū)熱力站的數(shù)量也逐漸增多，作為城市供熱的重要基礎(chǔ)，熱力站的建設(shè)質(zhì)量不僅與人們的生活質(zhì)量聯(lián)系密切，同時也與城市建設(shè)質(zhì)量息息相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的熱力站控制方式也逐漸改進(jìn)和創(chuàng)新，目前，大多數(shù)熱力站都是采用的自動控制管理系統(tǒng)，本文就針對熱力站自動控制策略及方案進(jìn)行了研究。

熱力站；自動控制；策略；方案

21世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)化、信息化的時代，社會各行各業(yè)都離不開各種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，熱力站的建設(shè)也是如此，傳統(tǒng)的人工控制方法已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展的需要了，必須引進(jìn)各種新技術(shù)對傳統(tǒng)控制模式進(jìn)行改革，建立一個自動化、智能化的控制系統(tǒng)。這樣不僅能促進(jìn)熱力站運(yùn)行效率的提升，同時也有利于節(jié)約供熱能源，加快實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

1 熱力站的自動控制策略

1.1 熱網(wǎng)的自動控制策略

1.1.1 供熱量的均勻分配

供熱量的均勻分配對熱力站的運(yùn)行效果具有重要影響，當(dāng)供熱量能滿足用戶需求時，說明熱量的分配是均勻的，當(dāng)供熱量不能滿足用戶需求，出現(xiàn)用戶之間爭搶熱量的情況時，說明熱量的分配是不科學(xué)、不均勻的。要實(shí)現(xiàn)供熱量均勻分配，可采取以下幾種方法：①強(qiáng)化自動控制系統(tǒng)軟件的功能，確保該系統(tǒng)能對供熱量進(jìn)行均勻分配，并對不均勻的情況及時作出調(diào)整。②限制用戶的流量，該方法在國外發(fā)達(dá)國家運(yùn)用比較廣泛，只需在供熱系統(tǒng)上安裝流量限制閥便能實(shí)現(xiàn)對用戶使用量的控制。③裝配平衡閥，在電控閥開到最大時，平衡閥可自動調(diào)節(jié)用戶的熱流量。

1.1.2 供熱量的宏觀調(diào)控

傳統(tǒng)的供熱量調(diào)節(jié)方式只能滿足傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的需求，而對于自動控制系統(tǒng)來說是不適用的，主要原因在于自動控制時的供熱參數(shù)變化較快，調(diào)節(jié)的頻率也比較高。這就需要對供熱量采取宏觀調(diào)控的策略，也就是通過利用房間的熱慣性，使系統(tǒng)的熱力工況不會在短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅度變化，從而確保供熱系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定工作。

1.2 熱源的自動控制策略

1.2.1 單熱源的自動控制

單熱源的自動控制主要包括中央量的控制和中央質(zhì)的控制，量的控制應(yīng)當(dāng)采取精調(diào)節(jié)的方法，質(zhì)的控制則應(yīng)當(dāng)采取粗調(diào)節(jié)的方法，同時，熱源的供熱量必須滿足熱網(wǎng)對熱量的要求，通常情況下，通過判定最不利環(huán)路的位置，并計算其壓力差能實(shí)現(xiàn)對單熱源供熱量的有效控制。該方法的理論依據(jù)是熱力工況與熱網(wǎng)水力的匹配情況能通過熱用戶的熱力工況和水力工況直接反映出來。

1.2.2 多熱源的自動控制

要實(shí)現(xiàn)對多熱源的自動控制，首先必須選擇最佳的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式，一般來說，多熱源的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式主要包括并網(wǎng)運(yùn)行和摘網(wǎng)運(yùn)行兩種，并網(wǎng)運(yùn)行一般采用定速泵對熱源高峰進(jìn)行調(diào)節(jié)，其具有水壓穩(wěn)定、容量大等優(yōu)點(diǎn)。摘網(wǎng)運(yùn)行一般比較適用于小區(qū)域的供熱，因?yàn)槠湔{(diào)峰熱源的容量較小，供熱能力偏低。在確定聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式之后，應(yīng)當(dāng)對各熱源的投運(yùn)順序進(jìn)行合理規(guī)劃，并優(yōu)化供熱參數(shù)和水力工況。

2 熱力站自動控制方案

2.1 選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行調(diào)節(jié)方式

目前，我國大多數(shù)熱力站都是采用的分布式變頻供熱方法，對于這類熱力站來說，應(yīng)當(dāng)采用變頻調(diào)速的控制方法：①應(yīng)確保熱力系統(tǒng)的機(jī)械閥門開度保持原狀，各管路的曲線特征也應(yīng)不變；②采用對電路頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法來使電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度發(fā)生變化，從而改變水泵的工作曲線，若管路系統(tǒng)保持不變，則應(yīng)采用變頻水泵對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，即改變循環(huán)流量的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，在實(shí)施過程中，應(yīng)確保一次側(cè)熱媒的溫度固定不變，只改變一次側(cè)熱媒的流量，這樣才能提高熱媒參數(shù)的準(zhǔn)確性。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，為了保證供暖工作的順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)對水力工況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并進(jìn)行適時調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)流量的穩(wěn)定性。對于二次熱網(wǎng)來說，應(yīng)當(dāng)采用改變水溫的方式進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)。綜合上述分析，熱力站自動控制的理論依據(jù)就是在保證室內(nèi)溫度相對穩(wěn)定的條件下，通過對一次熱網(wǎng)進(jìn)行量調(diào)節(jié)及對二次熱網(wǎng)進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。

2.2 自動控制原理

熱力站的自動控制過程較為復(fù)雜，其工作原理可概括如下：①熱網(wǎng)的供水和回水溫度信號會通過傳感器傳遞到控制器，同時，室外溫度傳感器的信號也會傳輸?shù)娇刂破?；②控制器會根?jù)相關(guān)公式，對供水和回水溫度值進(jìn)行調(diào)整，若實(shí)際溫度與設(shè)定溫度之間的差別較大，則應(yīng)當(dāng)根據(jù)差值的大小，對循環(huán)水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)；③應(yīng)調(diào)節(jié)熱交換器的循環(huán)水流量，使回水的平均溫度接近正常值。

2.3 自動控制的算法

對于熱力站的自動控制來說，常用的兩種控制方法是模糊控制和采用PID控制器控制的方法，對于模糊控制來說，其主要思想理念是具有啟發(fā)性的語言和知識決策規(guī)范，它采用模擬人工控制的方法，對系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，具有適應(yīng)性強(qiáng)、參數(shù)變化小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對于滯后系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的控制來說比較適用。PID控制一般在工業(yè)控制過程中采用，他的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、靜差小。但是，對于非線性系統(tǒng)來說，該控制方法則不太適用，在熱力站中采用PID控制器進(jìn)行自動控制：①應(yīng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，這樣才能保證供水溫度的精確性。若將上述兩種方法綜合起來利用，即通過PID控制器對換熱器進(jìn)行響應(yīng)；②再利用模糊控制法進(jìn)行分析和決策，這樣就能充分發(fā)揮出兩種方法的優(yōu)勢，達(dá)到最佳的控制效果。

2.4 科學(xué)確定被控參數(shù)

確定被控參數(shù)是制定熱力站自動控制方案的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，在所有被控參數(shù)中，用戶的室內(nèi)溫度是重要的參數(shù)之一，回水溫度、供水溫度、系統(tǒng)流量以及當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速、日照、室內(nèi)外溫差等都會對用戶室內(nèi)溫度產(chǎn)生影響，每一個供熱系統(tǒng)的室內(nèi)溫度都有明確規(guī)定，該溫度值的設(shè)定是對上述所有因素的綜合考慮，室外溫度的設(shè)定往往是根據(jù)冬季供暖室外的溫度來確定的，在熱力站的實(shí)際運(yùn)行中，大多數(shù)時間的實(shí)際室外溫度都比設(shè)計的室外標(biāo)準(zhǔn)溫度高，正是由于這一原因，供熱系統(tǒng)的供水和回水溫度也會受到影響，這就要求在供暖期間，必須以室外溫度的變化為依據(jù)，對熱媒參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，一般來說，室外溫度和系統(tǒng)的供水、回水平均溫度之間是成單值函數(shù)的關(guān)系，也就是說，室外溫度一旦發(fā)生變化，系統(tǒng)的回水溫度和供水溫度也會隨之出現(xiàn)變動，這時只需對供、回水的溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整就能使室內(nèi)溫度保持在正常范圍之內(nèi)，從而確保供熱的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

2.5 自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

對于采用Fuzzy-PID控制器的自動控制系統(tǒng)過來說，其主要包含兩個部分：①基于模糊推理的參數(shù)校正部分；②普通的PID控制部分。該控制結(jié)構(gòu)的主要工作原理是：采用對偏差e和偏差變化率ec進(jìn)行檢測的方法，將檢測結(jié)果輸入到模糊控制器中，然后根據(jù)模糊推理法，運(yùn)用相關(guān)公式對PID的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算和修正，這樣就能使控制參數(shù)符合要求。

3 結(jié)語

總而言之，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，熱力站的運(yùn)行要求也越來越高，傳統(tǒng)的熱力站控制模式亟待改革，要實(shí)現(xiàn)熱力站的自動控制，必須從熱網(wǎng)、熱源等方面采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，注重對供熱量的分配及供熱系統(tǒng)運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)，并制定科學(xué)的自動控制方案，根據(jù)自動控制原理，全面掌握自動控制的算法，設(shè)定合理的被控參數(shù)，這樣才能更好更快地實(shí)現(xiàn)熱力站自動控制的目標(biāo)。

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1004-7344（2016）06-0322-02

2016-2-10