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用24小时平均室外温度作热力站自动控制参数简析

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-08-31  浏览次数:270
核心提示:唐山市热力总公司采用连续24小时的平均室外温度作为T2g=57-1.6×T0中的T0输入,就能滤掉24小时的室外气温瞬时波动。同时24小时室外平均温度又能准确反应室外气温在整个集中供热采暖季的室外变化...
一、引言             
      唐山市热力总公司下设市区供热公司供热面积为:695万平方米,共有热力站25座。采用唐山市发电厂抽汽机组进行供热,供热额定功率为:300MW。由于不断扩供,各热力站的一次水量存在着严重的水力失调。公司为解决此问题引进了德国西门子公司自动控制设备,安装在离热源厂最近的河西线和龙泽南线各热力站,其中有10个直供混水热力站和8个间供热力站。自控过程为:采集室外温度T0,按调节曲线Tc=A-K×T0计算理论二次供水温,控制自动调节阀控制一次水量,使二次实际供水温度趋于调节曲线算出来的理论二次供水温。
二、第一种控制模式:按室外温度实时调节的自控模式
      间供站自控曲线采用:T2g=57-1.6×T0;直供混水站考虑到一次水量的变化会引起二次水量的变化,采用了控制二次供、回水温度平均值的调节曲线:Tc=48-1.5×T0。其中的参数57、-1.6、48、-1.5可根据各热力站的二次水量和热负荷进行相应修正。在实际调试和运行中发现这样的问题:二次供水温度的波动范围比较大(如图一),可以达到15°C。在下午2点室外温度最高时,自控阀会发出尖叫声,甚至会出现瞬时关闭。特别是直供混水站,此时用户反应好像突然停热,较大的压力波动直接作用于散热器,散热器时常跑水,为此直供热力站自控一直没有正常投入使用,间供站自控的使用也不很理想。我们对出现这一结果的原因作了如下分析:首先是热源电厂采用定流量的中央质调节,由每天的一个平均室外温度确定一个不变的一次供水温度。一天24小时内在一次线供水温度不变的情况下,二次供、回水温度的平均值Tc的较大变化完全由一次水量的变化形成,这样引起一次水量的较大波动,近而引起二次水量的较大波动,可达到50%。其次是当二次管网较大时,二次回水温度严重滞后,此时二次回水温度比理论回水温度高的多。为达到理论Tc值,还要把T2g降低,这样就必须把一次水量关小一些,引起二次水量的近一步减少。因为压力变化是流量变化的平方,所以压力变化会更加剧烈,同时直供站的供热时间较长,管道及换热器片老化,造成了热用户的跑水事故。为找到解决问题的方法,我们作了这样分析:首先能否通过减小调节曲线T2g=57-1.6×T0中的斜率1.6来减小T2g的波动来解决T2g波动较大的问题呢?就某一天来说可以这么做,我们可以同时修正57和1.6来达到这一天的要求,如当室外气温T0波动10℃,T2g波动16℃,如1.6改为0.5时,T2g的波动变为5℃,在一天中这样的波动是可以的。但当我们考查整个采暖季时,室外平均温度T0从5℃~
      -10℃变化时,T2g只有7.5℃的变化,这样的变化对整个采暖季来说太小了。当把57变大,变大时能满足冷时的T2g,但热时的T2g又太高;当把57变小时,热时T2g合适,冷时T2g就不够。在一天中要求T2g随T0波动小和在一个采暖季要求T2g随T0变化大的矛盾是不能通过修正57和1.6这两个参数得到解决的。
三、第二种控制模式:按室外24小时的平均温度调节的自控模式
      正是为了解决按室外温度实时调节的第一种自控模式在调节和运行中出现的问题而提出了这一模式。既然通过修正供热曲线T2g=57-1.6×T0中的57和1.6不能解决在一天中T2g要求随T0较小波动,而在一个采暖季要求较大波动的矛盾,那么是否可以通过修正室外温度T0来解决这一矛盾呢?考虑室外气温变化在24小时内的周期性,采用连续24小时的平均室外温度作为T2g=57-1.6×T0中的T0输入,就能滤掉24小时的室外气温瞬时波动(如图一)。同时24小时室外平均温度又能准确反应室外气温在整个采暖季的室外变化(如图二)。首先考虑到直供混水站二次回水温的延时性的影响和24小时室外平均温度使T2g波动不大,就取消了直供站的控制二次线供、回水平均值的控制曲线,直供站和间供站都采用了直接控制二次供水温度的控制曲线。接着在原来间供站的控制程序中,新增加了24个存贮变量T1,T2,……T24,在调试时把当天的室外平均温度通过面板给这24个变量赋初值,比如供热开始时可以令T1=T2=......=T24=5℃,当室外温度传感器采集一个室外温度T0时,就把T1的值用T0的值替换,并计算Tpj=(T1+T2+……+T24)/24,把Tpj的值作为供热曲线T2g=57-1.6×T0中的T0值来计算二次供水控制温度进行调节。经过一个小时后采集的室外温度T0替换T2的值,以此类推,这样经过24小时后,输入供热曲线T2g=57-1.6×T0中的T0值,就是24小时的室外温度平均值了。由于修正是在原有程序中增加一小部分程序,原有程序不变,同时又合并了直供混水站和间供站的供热曲线,因此24小时平均室外温度的供热模式很快调试完成。通过今年的实际运行,各热力站自控运行平稳,反应较好,解决了采用第一种自控模式出现的问题。图三为2006年1月及2月初非自控站68#-1站实际二次供水温,自控站68#-2实际二次供水温度及热源实际一次供水温度随室外平均温度T0的变化曲线图。从图可以看出自控站比非自控站能更好的随室外温度变化而调节,整个的自控站二次平均供水温比非自控站二次平均供水温有所下降,有一定的节能效果。
四、第一种自控模式和第二种自控模式的比较
      4.1 对一次线大网水力稳定性及运行安全的影响比较
      采用第一种模式时,室外温度在一天24小时内波动较大时,二次供水温波动较大有15℃,这样自控在24小时内就会使一次线流量产生30%-40%的流量波动,由此引起的压力波动会更加剧烈,这样会对一次线管网的稳定安全运行造成威胁。而采用第二种模式时,二次供水温度在一天内变化较小,T2g变化较小,一次线水量变化也不大,有利于一次网的安全稳定运行。
      4.2 对非自控站的影响比较
      采用第一种自控模式时,在一天24小时内热源一次供水不变,自控站自控阀的开与关正好造成非自控站一次水量的减和增,也就是在一天24小时内室外温度最低时,自控站所得的热量是非自控站失去的热量,这样造成非自控站的反向调节。而采用第二种自控模式时,使用24小时的平均温度,这和非自控站使用的日平均温度基本合拍。
      4.3 对室温的影响比较
      虽然理论上第一种自控模式按室外温度实时调节,但是二次供水温度的变化在二次管网的远、近端会相差几小时反应出二次供水的变化,因此按实时T0的精确调节是不能实现的。由于建筑物的热惰性和传热的延时性,同时由于室外气温一天24小时内的周期性,室外气温在24小时内波动对室内温度的影响很有限,只有1℃~2℃。只有室外温度在几天内连续升高或降低时,才能造成室内温度的明显波动(如图三),因此在24小时内供热系统随室外气温的大幅度、高频次的调节意义不大。
      4.4 延时性分析比较
      采用第二种模式时,T2g对T0有12小时的延时,这是因为室外某时刻的平均温度应该是过去12个小时和将来12个小时的平均温度,而24小时的平均温度是过去23个小时的温度中现在的T0的平均温度,因此有12个小时延时。但是,热源一次线温度随室外气温T0的变化亦有延时且大于12小时。这样第二种自控模式的延时正好和热源一次水温度延时合拍。当有一个T0较大向下的变化趋势时,首先延时一段时间后,自控站第一个升温到顶,接着是热源一次线供水温度升温到顶,最后是非自控站升温到顶。如果采用第一种自控模式T2g对T0的变化立即升温,而此时T1g还没有升温,这样就会造成热力站的失调。因此第二种自控模式12小时的延时性对整个系统的协调一致是有利的。-- 唐山市热力总公司 刘静顺
 
 
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