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用24小時平均室外溫度作熱力站自動控制參數簡析

放大字體  縮小字體 發布日期:2012-08-31  瀏覽次數:350
核心提示:唐山市熱力總公司采用連續24小時的平均室外溫度作為T2g=57-1.6×T0中的T0輸入,就能濾掉24小時的室外氣溫瞬時波動。同時24小時室外平均溫度又能準確反應室外氣溫在整個集中供熱采暖季的室外變化...
一、引言             
      唐山市熱力總公司下設市區供熱公司供熱面積為:695萬平方米,共有熱力站25座。采用唐山市發電廠抽汽機組進行供熱,供熱額定功率為:300MW。由于不斷擴供,各熱力站的一次水量存在著嚴重的水力失調。公司為解決此問題引進了德國西門子公司自動控制設備,安裝在離熱源廠最近的河西線和龍澤南線各熱力站,其中有10個直供混水熱力站和8個間供熱力站。自控過程為:采集室外溫度T0,按調節曲線Tc=A-K×T0計算理論二次供水溫,控制自動調節閥控制一次水量,使二次實際供水溫度趨于調節曲線算出來的理論二次供水溫。
二、第一種控制模式:按室外溫度實時調節的自控模式
      間供站自控曲線采用:T2g=57-1.6×T0;直供混水站考慮到一次水量的變化會引起二次水量的變化,采用了控制二次供、回水溫度平均值的調節曲線:Tc=48-1.5×T0。其中的參數57、-1.6、48、-1.5可根據各熱力站的二次水量和熱負荷進行相應修正。在實際調試和運行中發現這樣的問題:二次供水溫度的波動范圍比較大(如圖一),可以達到15°C。在下午2點室外溫度最高時,自控閥會發出尖叫聲,甚至會出現瞬時關閉。特別是直供混水站,此時用戶反應好像突然停熱,較大的壓力波動直接作用于散熱器,散熱器時常跑水,為此直供熱力站自控一直沒有正常投入使用,間供站自控的使用也不很理想。我們對出現這一結果的原因作了如下分析:首先是熱源電廠采用定流量的中央質調節,由每天的一個平均室外溫度確定一個不變的一次供水溫度。一天24小時內在一次線供水溫度不變的情況下,二次供、回水溫度的平均值Tc的較大變化完全由一次水量的變化形成,這樣引起一次水量的較大波動,近而引起二次水量的較大波動,可達到50%。其次是當二次管網較大時,二次回水溫度嚴重滯后,此時二次回水溫度比理論回水溫度高的多。為達到理論Tc值,還要把T2g降低,這樣就必須把一次水量關小一些,引起二次水量的近一步減少。因為壓力變化是流量變化的平方,所以壓力變化會更加劇烈,同時直供站的供熱時間較長,管道及換熱器片老化,造成了熱用戶的跑水事故。為找到解決問題的方法,我們作了這樣分析:首先能否通過減小調節曲線T2g=57-1.6×T0中的斜率1.6來減小T2g的波動來解決T2g波動較大的問題呢?就某一天來說可以這么做,我們可以同時修正57和1.6來達到這一天的要求,如當室外氣溫T0波動10℃,T2g波動16℃,如1.6改為0.5時,T2g的波動變為5℃,在一天中這樣的波動是可以的。但當我們考查整個采暖季時,室外平均溫度T0從5℃~
      -10℃變化時,T2g只有7.5℃的變化,這樣的變化對整個采暖季來說太小了。當把57變大,變大時能滿足冷時的T2g,但熱時的T2g又太高;當把57變小時,熱時T2g合適,冷時T2g就不夠。在一天中要求T2g隨T0波動小和在一個采暖季要求T2g隨T0變化大的矛盾是不能通過修正57和1.6這兩個參數得到解決的。
三、第二種控制模式:按室外24小時的平均溫度調節的自控模式
      正是為了解決按室外溫度實時調節的第一種自控模式在調節和運行中出現的問題而提出了這一模式。既然通過修正供熱曲線T2g=57-1.6×T0中的57和1.6不能解決在一天中T2g要求隨T0較小波動,而在一個采暖季要求較大波動的矛盾,那么是否可以通過修正室外溫度T0來解決這一矛盾呢?考慮室外氣溫變化在24小時內的周期性,采用連續24小時的平均室外溫度作為T2g=57-1.6×T0中的T0輸入,就能濾掉24小時的室外氣溫瞬時波動(如圖一)。同時24小時室外平均溫度又能準確反應室外氣溫在整個采暖季的室外變化(如圖二)。首先考慮到直供混水站二次回水溫的延時性的影響和24小時室外平均溫度使T2g波動不大,就取消了直供站的控制二次線供、回水平均值的控制曲線,直供站和間供站都采用了直接控制二次供水溫度的控制曲線。接著在原來間供站的控制程序中,新增加了24個存貯變量T1,T2,……T24,在調試時把當天的室外平均溫度通過面板給這24個變量賦初值,比如供熱開始時可以令T1=T2=......=T24=5℃,當室外溫度傳感器采集一個室外溫度T0時,就把T1的值用T0的值替換,并計算Tpj=(T1+T2+……+T24)/24,把Tpj的值作為供熱曲線T2g=57-1.6×T0中的T0值來計算二次供水控制溫度進行調節。經過一個小時后采集的室外溫度T0替換T2的值,以此類推,這樣經過24小時后,輸入供熱曲線T2g=57-1.6×T0中的T0值,就是24小時的室外溫度平均值了。由于修正是在原有程序中增加一小部分程序,原有程序不變,同時又合并了直供混水站和間供站的供熱曲線,因此24小時平均室外溫度的供熱模式很快調試完成。通過今年的實際運行,各熱力站自控運行平穩,反應較好,解決了采用第一種自控模式出現的問題。圖三為2006年1月及2月初非自控站68#-1站實際二次供水溫,自控站68#-2實際二次供水溫度及熱源實際一次供水溫度隨室外平均溫度T0的變化曲線圖。從圖可以看出自控站比非自控站能更好的隨室外溫度變化而調節,整個的自控站二次平均供水溫比非自控站二次平均供水溫有所下降,有一定的節能效果。
四、第一種自控模式和第二種自控模式的比較
      4.1 對一次線大網水力穩定性及運行安全的影響比較
      采用第一種模式時,室外溫度在一天24小時內波動較大時,二次供水溫波動較大有15℃,這樣自控在24小時內就會使一次線流量產生30%-40%的流量波動,由此引起的壓力波動會更加劇烈,這樣會對一次線管網的穩定安全運行造成威脅。而采用第二種模式時,二次供水溫度在一天內變化較小,T2g變化較小,一次線水量變化也不大,有利于一次網的安全穩定運行。
      4.2 對非自控站的影響比較
      采用第一種自控模式時,在一天24小時內熱源一次供水不變,自控站自控閥的開與關正好造成非自控站一次水量的減和增,也就是在一天24小時內室外溫度最低時,自控站所得的熱量是非自控站失去的熱量,這樣造成非自控站的反向調節。而采用第二種自控模式時,使用24小時的平均溫度,這和非自控站使用的日平均溫度基本合拍。
      4.3 對室溫的影響比較
      雖然理論上第一種自控模式按室外溫度實時調節,但是二次供水溫度的變化在二次管網的遠、近端會相差幾小時反應出二次供水的變化,因此按實時T0的精確調節是不能實現的。由于建筑物的熱惰性和傳熱的延時性,同時由于室外氣溫一天24小時內的周期性,室外氣溫在24小時內波動對室內溫度的影響很有限,只有1℃~2℃。只有室外溫度在幾天內連續升高或降低時,才能造成室內溫度的明顯波動(如圖三),因此在24小時內供熱系統隨室外氣溫的大幅度、高頻次的調節意義不大。
      4.4 延時性分析比較
      采用第二種模式時,T2g對T0有12小時的延時,這是因為室外某時刻的平均溫度應該是過去12個小時和將來12個小時的平均溫度,而24小時的平均溫度是過去23個小時的溫度中現在的T0的平均溫度,因此有12個小時延時。但是,熱源一次線溫度隨室外氣溫T0的變化亦有延時且大于12小時。這樣第二種自控模式的延時正好和熱源一次水溫度延時合拍。當有一個T0較大向下的變化趨勢時,首先延時一段時間后,自控站第一個升溫到頂,接著是熱源一次線供水溫度升溫到頂,最后是非自控站升溫到頂。如果采用第一種自控模式T2g對T0的變化立即升溫,而此時T1g還沒有升溫,這樣就會造成熱力站的失調。因此第二種自控模式12小時的延時性對整個系統的協調一致是有利的。-- 唐山市熱力總公司 劉靜順
 
 
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