淺析計(jì)量供熱的調(diào)節(jié)技術(shù)及控制系統(tǒng)

1、淺析計(jì)量供熱的調(diào)節(jié)技術(shù)及控制系統(tǒng) 淺析計(jì)量供熱的調(diào)節(jié)技術(shù)及控制系統(tǒng) 1、前言 根據(jù)可持續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略的節(jié)能需要和現(xiàn)行供熱收費(fèi)體制的改革需要。計(jì)量供熱已被列入供熱事業(yè)開(kāi)展舶重要議事日程，推廣計(jì)量供熱的根本目的是理順供熱事業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的供求關(guān)系，表達(dá)“熱的商品屬性，并激發(fā)熱用戶和供熱運(yùn)行管理單位節(jié)能的源動(dòng)力。 計(jì)量供熱的調(diào)節(jié)手段是溫控閥，節(jié)能是以溫控閥的技術(shù)節(jié)能和住戶的行為節(jié)能來(lái)實(shí)現(xiàn)。溫控閥的調(diào)節(jié)機(jī)理是通過(guò)調(diào)整流經(jīng)散熱器的水流量從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度；對(duì)于某一穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的熱力系統(tǒng)，其中任一溫控閥的動(dòng)作都將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響使之偏離原穩(wěn)態(tài)并通過(guò)其他溫控閥和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使系統(tǒng)獲得一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，因此，計(jì)

2、量供熱的調(diào)節(jié)機(jī)理本身就是變流量。筆者認(rèn)為這種人為劃分變流量和定流量系統(tǒng)是一個(gè)誤導(dǎo)，所謂定流量系統(tǒng)只是一種調(diào)節(jié)技術(shù)不完備條件下的過(guò)渡性表述。 2、運(yùn)行調(diào)節(jié)和計(jì)量供熱的關(guān)系 21運(yùn)行調(diào)節(jié) 熱水供暖系統(tǒng)根據(jù)室外氣象條件的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為運(yùn)行調(diào)節(jié)，運(yùn)行調(diào)節(jié)的目的在于使用戶散熱設(shè)備的放熱量與用戶熱負(fù)荷的變化相適應(yīng)。集中運(yùn)行調(diào)節(jié)的方法主要為質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)和分段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)，質(zhì)調(diào)節(jié)是保持熱用戶的循環(huán)水量不變，通過(guò)改變系統(tǒng)供水溫度來(lái)調(diào)節(jié)熱負(fù)荷；量調(diào)節(jié)是保持熱用戶的供水溫度不變，通過(guò)改變系統(tǒng)循環(huán)水量來(lái)調(diào)節(jié)熱負(fù)荷。從節(jié)能機(jī)理來(lái)分析，質(zhì)調(diào)節(jié)可節(jié)煤，量調(diào)節(jié)可節(jié)煤和節(jié)電。運(yùn)行調(diào)節(jié)是基于室外天氣溫度而節(jié)能的調(diào)節(jié)手段

3、。 22計(jì)量供熱 計(jì)量供熱的調(diào)節(jié)手段是溫控閥，溫控閥的作用原理是通過(guò)波紋管膜盒感知室內(nèi)溫度變化而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的水流量，其節(jié)能依據(jù)為溫控閥本身的技術(shù)節(jié)能和熱用戶的行為節(jié)能。根據(jù)溫控閥調(diào)節(jié)即為變流量系統(tǒng)的表述，量調(diào)節(jié)是惟一適應(yīng)計(jì)量供熱的運(yùn)行調(diào)節(jié)技術(shù)。 2.3運(yùn)行調(diào)節(jié)和計(jì)量供熱的關(guān)系 計(jì)量供熱與運(yùn)行調(diào)節(jié)的目的相同，調(diào)節(jié)機(jī)理類(lèi)似，尤其是技術(shù)節(jié)能，唯一區(qū)別在于運(yùn)行調(diào)節(jié)基于室外溫度而計(jì)量供熱基于室內(nèi)溫度，只有行為節(jié)能才是運(yùn)行調(diào)節(jié)所面臨的新問(wèn)題。 根據(jù)運(yùn)行調(diào)節(jié)和計(jì)量供熱的變化規(guī)律分析，室外溫度的變化居于主導(dǎo)地位，因此，供熱調(diào)節(jié)控制應(yīng)抓住主要矛盾，建立以運(yùn)行調(diào)節(jié)(含技術(shù)節(jié)能)為主、行為節(jié)能為輔

4、的根本調(diào)控模式。 3、量調(diào)節(jié)技術(shù) 31運(yùn)行調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)技術(shù) 量調(diào)節(jié)技術(shù)需要根據(jù)每天每時(shí)刻的室外溫度進(jìn)行計(jì)算以確定當(dāng)時(shí)的供暖循環(huán)流量，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，調(diào)節(jié)手段精密，因此，鍋爐系統(tǒng)控制必須由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。在調(diào)整流量的方法中，考慮到變頻調(diào)速器具有良好的節(jié)電效果，應(yīng)采用變頻調(diào)整器作為量調(diào)節(jié)的控制手段。 量調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)程序?yàn)椋焊鶕?jù)室外溫度確定當(dāng)時(shí)的熱負(fù)荷，依據(jù)量調(diào)節(jié)公式得到當(dāng)時(shí)鍋爐或換熱站的循環(huán)流量及回水溫度的計(jì)算值，調(diào)節(jié)水泵頻率使循環(huán)流量及回水溫度的計(jì)算值，調(diào)節(jié)參量為鍋爐或換站的出水溫度回水溫度的設(shè)定值與實(shí)測(cè)值的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)確定當(dāng)時(shí)的循環(huán)流量；熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)方式為：根據(jù)回水溫度計(jì)算值與實(shí)測(cè)的差值調(diào)節(jié)爐排

5、轉(zhuǎn)速；依據(jù)風(fēng)煤比方式調(diào)整鼓引風(fēng)機(jī)頻率式開(kāi)度 量調(diào)節(jié)的循環(huán)量是不斷變化的，每個(gè)熱力人口(直接供暖)或換熱站(間接供暖)的調(diào)控方式應(yīng)根據(jù)流量分配或回水溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)整流量分配：在每個(gè)熱力人口或換熱站安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的控制信號(hào)和流量信號(hào)輸送至鍋爐房控制室，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的循環(huán)流量確定每個(gè)熱力入口或換熱站的分配流量，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量至分配值；控制回水溫度：在每個(gè)熱力入口或換熱站安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和回水溫度檢測(cè)儀表，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的控制信號(hào)和回水溫度輸送至鍋爐房控制室，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)時(shí)計(jì)算回水溫度與實(shí)測(cè)回水溫度的差值，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量使回水溫度至計(jì)算值。 32計(jì)量供熱采用量調(diào)節(jié)技

6、術(shù)的必要性 321計(jì)量供熱需要提高供水溫度 實(shí)行計(jì)量供熱所面臨的問(wèn)題為：供暖費(fèi)用與供熱量掛鉤，熱用戶具有自主選擇室內(nèi)溫度的權(quán)利，家中有老人或病人的用戶所需要的室內(nèi)溫度必然大于18度，現(xiàn)有供暖系統(tǒng)是以室內(nèi)溫度18度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，暖氣片設(shè)置不能提供室內(nèi)溫度超過(guò)18度的供熱量；計(jì)量供熱的一種熱表形式是蒸發(fā)式熱分配計(jì)：供熱量是根據(jù)熱分配計(jì)內(nèi)的液體蒸發(fā)量來(lái)表達(dá)的，由于液體蒸發(fā)溫度是定值，因此，對(duì)供水溫度要求有一個(gè)下限，否那么將影響計(jì)量供熱分配計(jì)量熱的準(zhǔn)確性和公正性。綜上所述，計(jì)量供熱要求供熱系統(tǒng)和調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)具有較高供水溫度的特性。 3.2.2現(xiàn)有供暖系統(tǒng)和調(diào)節(jié)方式不能滿足計(jì)量供熱的要求 近幾年來(lái)，由

7、于節(jié)能建筑的興建和傳統(tǒng)的供暖設(shè)計(jì)偏于保守，設(shè)計(jì)參數(shù)為9570度的供暖系統(tǒng)在最冷天只需供到70多度就完全可以滿足室內(nèi)溫度18度的要求，大流量小溫差的運(yùn)行方式提高供水溫度已成為不可能，同時(shí)，質(zhì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在室外溫度較高的情況下必然造成供水溫度過(guò)低。 3.3適應(yīng)計(jì)量供熱的量調(diào)節(jié)技術(shù) 3.3.1壓力或壓差控制不適合我國(guó)供暖特點(diǎn) 目前，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者對(duì)于變流量控制系統(tǒng)推薦采用供水壓力或供回水壓差控制，這兩種方式都以最不利環(huán)路作為控制點(diǎn)、這兩種控制方法在國(guó)外已很成熟，但我國(guó)開(kāi)展與國(guó)外不盡相同，國(guó)外的居住規(guī)模和供熱規(guī)模特點(diǎn)為：以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，供熱網(wǎng)龐大，多同時(shí)供給生活熱水，流量變化較大，但居民區(qū)較分散，規(guī)模較小，

8、我國(guó)的特點(diǎn)是：以鍋爐供暖為主，獨(dú)立鍋爐房供熱規(guī)模較大，單純供熱，多采用間接供暖，居民區(qū)域集中。因此，壓力或壓差控制方式未必適應(yīng)我國(guó)供暖規(guī)模和系統(tǒng)特點(diǎn)，我們應(yīng)探索適合我國(guó)供暖特點(diǎn)的供熱調(diào)節(jié)控制方式。 3.3.2量調(diào)節(jié)是直觀反映需熱量且充分節(jié)能的調(diào)節(jié)技術(shù) 對(duì)于供熱調(diào)節(jié)控制，從技術(shù)手段分析，越直接其可靠性越大，越間接其準(zhǔn)確性越小，壓力或壓差控制是根據(jù)調(diào)整溫控閥導(dǎo)致熱力入口的系統(tǒng)阻力變化，依據(jù)壓力或壓差與系統(tǒng)阻力的變化規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)，與需熱量并無(wú)直接關(guān)系。 3.4回水溫度控制技術(shù) 供熱調(diào)節(jié)控制的根本模式應(yīng)以運(yùn)行調(diào)節(jié)為主、行為節(jié)能為輔，因此，回水溫度應(yīng)根據(jù)運(yùn)行調(diào)節(jié)的要求進(jìn)行設(shè)定?；厮疁囟瓤刂萍夹g(shù)是根據(jù)回水

9、溫度變化來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)以控制系統(tǒng)流量，控制標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)當(dāng)時(shí)的室外溫度和量調(diào)節(jié)公式所確定的回水溫度，其技術(shù)措施為： 3.4.1集中控制 在供熱系統(tǒng)每個(gè)獨(dú)立熱力入口安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和回水溫度檢測(cè)儀表，將回水溫度信號(hào)反應(yīng)到鍋爐房控制室，調(diào)節(jié)依據(jù)為量調(diào)節(jié)計(jì)算回水溫度與該熱力入口實(shí)測(cè)回水溫度的差值，以此驅(qū)動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作。 3.4.2局部控制 局部控制是一種粗放型調(diào)節(jié)，是以犧牲節(jié)電潛力減少設(shè)備初投資的過(guò)渡方式。選用溫度控制流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)，回水溫度的設(shè)定值可根據(jù)。 4量調(diào)節(jié)設(shè)定參數(shù) 4.1室外溫度 針對(duì)我國(guó)供暖特點(diǎn)，龐大的供暖系統(tǒng)導(dǎo)致熱情性較大，如以適時(shí)的室外溫度作為調(diào)節(jié)依據(jù)，必然形成熱滯后使用戶室內(nèi)溫度偏離

10、實(shí)際使用需要，因此，應(yīng)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)的室外溫度和人的活動(dòng)規(guī)律設(shè)定室外溫度變化曲線，為了防止熱負(fù)荷和循環(huán)流量波動(dòng)過(guò)大影響鍋爐運(yùn)行效率和系統(tǒng)水力平衡，筆者推薦采用上、下限平均溫度的計(jì)算方法，相應(yīng)計(jì)算公式如下： twg、twd為天氣預(yù)報(bào)的最高溫度和最低溫度 (1)室外平均溫度twp：(twg十twd)2 (2)上限平均溫度twpg：(twg+twd)2 (3)下限平均溫度twpd；(twg十twd)2 此種計(jì)算方法只考慮室外溫度，未能如實(shí)反映天氣變化情況，因此，應(yīng)在下雨、下雪及三級(jí)以上大風(fēng)的條件下，對(duì)上、下限平均溫度各降低一度來(lái)進(jìn)行修正。 考慮中午太陽(yáng)直射得熱和人的活動(dòng)規(guī)律，根據(jù)筆者的運(yùn)行實(shí)踐，推薦采用的室外溫度分布曲線如下：5：009：00和17：002l：00采用下限平均溫度：10：00-15：00和22：003：00采用上限平均溫度；為防止鍋爐升溫過(guò)快爐膛后部帶火，升溫時(shí)間定為兩小時(shí)，15：0017：00和3： 005：00為升溫時(shí)間，9：0010：00和21：00 22：00為降溫時(shí)間 4.2出水溫度和循環(huán)水泵調(diào)節(jié)頻率下限 在應(yīng)用變頻調(diào)速器調(diào)整循環(huán)水泵時(shí)，隨著頻率的降低，減少流量的同時(shí)揚(yáng)程也在降低，為保證鍋爐出水壓力不低于運(yùn)行要求，水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率不能無(wú)限制地降低，另從鍋爐運(yùn)行的平安性考慮，出水溫度不宜過(guò)高以提高停電時(shí)的自保能力。根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐，筆者推薦量調(diào)