分布式变频供热系统运行调节过程策略技术分析

　　 一、概述
　　分布式变频供热系统相对于传统供热系统而言，在运行与控制方面具有一些显著的特点。首先分布式变频系统是一个彻底的变流量系统，一次网流量是一个逐时变化的参数，其运行调节必须依赖于热网监控系统，实现对供热系统的中央监测、统一调度、现场控制、故障诊断，从而保证分布式变频系统的稳定和节能运行。
　　以乌鲁木齐新联热力有限公司为例，该公司位于乌鲁木齐新市区经济开发区内，紧邻地窝堡机场，供热面积约217万平方米，热源部分有燃煤锅炉4台，分别为40t/h燃煤锅炉一台，65t/h燃煤锅炉一台，80t/h燃煤锅炉一台，130t/h燃煤锅炉一台，共有间联换热站33个。一次管网形式为支状管网，从锅炉房出去后即分为南北两路，分别为DN500管径和DN600管径。
　　该公司供热区域和面积较为稳定，为了节约运营成本，提高公司效益，2010年6月对供热系统进行了分布式变频改造。主要改造内容包括：
　　● 锅炉房配套工艺改造，从主循环泵并联模式调整为一炉一泵模式，循环泵仅负责克服锅炉房内部循环阻力，并设置均压管。
　　● 根据水力工况计算结果，对33个换热站全部增设一次网回水加压泵并配置变频调节装置。
　　● 建立一套完整的热网监控系统，实现对锅炉房、33个换热站的远程监控。
　 　二、监控系统组成
　　分布式变频热网监控系统主要由监控调度中心、锅炉房监控系统、换热站监控系统三大部分组成：
　　监控调度中心通过宽带网络对锅炉房、换热站的实时运行参数进行统一监测，并可以实现全网调度和远程控制。
　　锅炉房监控系统建立在锅炉原有DCS系统之上，主要是增加均压管前后的监控点，实现对锅炉房内外流量和温度实时监测，并增加锅炉循环泵与鼓引风之间的联锁保护功能。主要监控点包括锅炉总进水管流量计、温度、压力远传仪表，在锅炉总出水上安装温度、压力远传仪表，在外网总供水上安装流量计，温度、压力远传仪表，在外网总回水上添加流量计、温度、压力远传仪表，具体如图1所示。
　　换热站监控系统实现每个换热站一次网供水温度、压力，一次网回水流量、温度、压力，二次网供水流量、温度、压力，二次网回水温度、压力等参数的监测，并同时对一次网循环泵、二次网循环泵、补水泵进行变频调节控制，控制原理如图2所示。自动控制实现一次网循环泵变频控制一次网供水流量，完成对二次网温度的控制，二次网循环泵变频定压实现对二次网流量的控制，补水泵变频定压控制二次网的回水压力稳定。
　　 三、系统运行策略
　　3.1 温度/热量控制
　　分布式变频系统的节能主要通过提高锅炉出水温度，增大供回水温差，减小外网流量来实现。分布式变频系统运行时，由于天气等原因，各换热站的需热量会发生变化，各站一次网加压泵变频装置也应作相应调整，即通过改变一次网加压泵的频率来调节二次网热用户的供热量。同时在锅炉房供回水温差一定的前提下，就需要锅炉房的流量发生变化，因此锅炉房循环泵的变频装置也应做适当调整。所有这些调控均可通过热网监控中心完成，以实现对系统的运行控制。
　　锅炉房运行控制策略一般由DCS系统完成，此处不再详细说明。这里仅就换热站运行控制策略做详细说明。
　　在换热站运行中，换热站热量控制主要是实现室外温度补偿的供热量和需热量一致的调节。在现场运行控制策略中有四种方法，用户可以根据需要自行选择：直接固定二次网供水温度法、带室外气候补偿的二次网供水温度经验调节法、流量/热量控制法、分时段修正法。
　　直接固定二次网供水温度法，即不管室外温度如何变化，二次网的供水温度均保持不变。
　　室外温度补偿(经验法)，即随室外温度变化，改变二次供水温度的设定值，并以该设定值作为调节目标控制一次网回水加压泵频率。这里产生一个经验调节曲线(可以由用户自行更改二次供水温度数据)。当室外温度进入模糊区时，二次供水温度的设定值保持不变，这主要是为了稳定变频器的频率，保护电机。
　　流量/热量控制法就是设定换热站瞬时流量/热量不超过某一个设定值，这种方法需要以前的供热运行数据积累，根据以前的经验值，设定当前运行值。
　　分时段修正法用于以下几种场合：有的建筑物白天有人晚上基本无人，如学校等可以分时段运行;即使在相同的室外温度情况下，晴天、雨天、雪天、风力大小等等，建筑物的耗热量是不同的，因此二次网的供水温度值应设定不同值。所谓修正是指分时段运行场合的二次网供水温度与设定值之间的偏差，这样可以更加经济运行。
　　在新联热力供暖运行初期阶段，有一个二次网水力工况平衡阶段，为了避免采暖用户大范围投诉，热源和换热站先采用定流量的保守运行方案。根据热源总供水温度来调整各个换热站热负荷。首先运行一台40t/h燃煤锅炉，并根据室外温度的变化逐渐提高锅炉出水温度。当炉温升到最大值，回水温度仍然偏低时，投运65t/h锅炉，