动态调控在热力站的应用研究.pdf

2023年9 月计算机应用文摘第39 卷第17 期动态调控在热力站的应用研究刘春士（太原市热力集团有限责任公司小店第一供热分公司，太原0 30 0 0 0)摘要：文章以某地8 井热力站为研究对象，设计了动态调控系统，并对该系统的温度控制情况和节能效果进行了分析研究。关键词：热力站；动态调控系统；温度；节能LIU Chunshi中图法分类号：TU995Research on application of dynamic control in thermal power stations(Xiaodian No.1 Heating Branch,Taiyuan Thermal Power Group Co.,Ltd.,Taiyuan 030000,China)Abstract:The article takes the 8#thermal power station in a certain area as the research object,designs a dynamic control system,and analyzes and studies the temperature control situation andenergy-saving effect of the system.Key words:thermal power station,dynamic regulation system,temperature,energy conservation1引言随着低碳环保理念的不断推行，我国各行业对绿色环保的关注度也越来越高,尤其是供热产业 。为了进一步降低供热系统的能源消耗,各地热力站正在广泛应用自动化技术,其中,动态自动调控系统是最主要的一种应用形式。动态调控系统主要根据室温、管网压力等参数来调节热力站的供水流量。动态调节虽然可以有效降低热力站的能耗，但存在着降低供热系统运行平稳性的风险,甚至可能影响用户的居住舒适性。因此,在保障用户取暖需求的同时降低热力站的能源消耗成为供热行业内人员需要思考的问题 2 2动态调控系统的结构设计及其功能动态调控系统在热力站中的应用主要旨在实现热力站的自动化控制，以在保证供热温度的基础上降低热力站的能源消耗。本次动态调控系统的设计以某地8#热力站为背景,具体结构如图1 所示。根据图1所示，本次设计的动态调控系统包含温度传感器、压力传感器、电动调节阀、手动阀门、循环泵以及中央控制器等组件。该系统的设计旨在实现以下几个功能：(1)能够采集二次管网的压力、温度、流量等数值；文献标识码：A(2)能够根据二次管网反馈的压力、温度等数值，自动调节电动阀门、循环泵、补水泵等设备，确保二次管网中的水力和热力处于平稳状态；（3)能够将采集到的信号以及各设备的自动控制状态显示在人机交互界面上；（4)能够实现自动与手动的瞬时切换。温度传感器压力传感器流量计循环泵板式换热器图1动态调控系统结构设计图3自动控制器的选型及软件程序的设计3.1自动控制器的选型本次设计选用的自动控制器型号为MOX601-5002,由澳大利亚M0X公司生产。与上一代50 0 4控制器相比,该控制器增加了穴余功能,并配备了一个电动调节阀阀门&一接一次网供水管网接一次网回水管网过滤器接二次网回水管网补水泵接补给水箱?接二次网供水管网76连接亢余设备的光纤口，以及符合IEC安全标准的网络端口。M0X601-5002自动控制器采用模块化结构设计，各模块的功能可自由组合和扩展。该控制器包含CPU模块、电源模块、接口模块以及余模块，在动态调控系统设计中，不同的模块具有不同的功能。综合对某地8#热力站的控制情况分析，该控制器完全能够胜任现场的自动化操作。3.2车软件程序设计3.2.1二次供热管网供水温度控制的逻辑程序本次设计的动态调控系统旨在实现热力站的自动化控制。在系统运行过程中，首先，温度传感器会采集二次供热管网中介质的温度。然后，系统会将该温度数值与预先设定的目标温度进行比较。接下来，系统将比较差值用于控制程度计算,并得出一次管网上电动阀门的开合程度调整数值。随后,该调整数值将传递给执行机构以调节阀门,从而改变进入换热器的热水量，实现对二次供热管网供水温度的自动化调节。3.2.2回水压力控制的逻辑程序在供热系统回水压力的自动控制过程中,动态调控系统首先会采集回水管内部的压力值,然后将其与预先设定的回水压力值进行对比，以调控补水泵的运行频率。当实际测得的压力值小于设定压力值时，动态调控系统通过控制变频器提高输出功率，从而增大补水泵的运行速度；反之,若实际压力值高于设定值，则降低变频器的输出功率，从而减缓补水泵的运行速度，实现对回水管网内部压力的动态调控3.2.3循环水泵压差控制某地8#热力站原本拥有三台循环控制泵,分别为1#、2#、3#循环泵,其中1#、2#两台循环泵长时间运转，3#循环泵作为备用泵。当1#循环泵启动后，自动控制器利用压力传感器采集循环管路内部压力，并与预设值进行比较。若所测得的管路内部压力大于预设值，则控制器会自动调节1#循环泵的变频器,降低输出功率,从而减小1#循环泵的转速，以保持循环管内压力与预设压力值的平衡。若1#循环泵启动后，自动控制器所采集到的管路内部压力小于预设值，则增大控制1#循环泵的变频器输出功率。若经过增大输出功率后仍未能达到预设压力值，此时将1#循环泵切换至工频运行。随后，利用变频器启动2#循环泵，并逐渐增加变频器输出功率，以逐步提高2#循环泵的转速，直至管路内的反馈压力值与预设压力值相匹配。此时，2#循环泵保持稳定运行。3.2.4补水箱液位控制补水箱内配备了电动液位计。当液位计检测到水箱内部水量与预设值保持一致时，调节阀会关闭。计算机应用文摘然而,如果液位计检测到内部水量低于预设值，调节阀将被打开，开始向补水箱补水,直至液位达到预设要求。3.3供热系统温度控制程序设计本次设计的动态调控系统本质上是以PLC为基础的闭环控制系统，具体控制系统图如图2 所示，图中方框内的部分主要由PLC 控制器控制。例如,在供热系统温度控制过程中，将二次供水温度作为控制对象,具体执行控制机构为电动阀门。在具体执行过程中,通过调节一次供水管网的电动阀门开合度来实现一次供水管网水流量的控制，从而达到二次供水温度的调控目标。编制执行程序时，将最高温度设定为100，最低温度设定为0，二次供水温度的预设值设置为7 0。系统利用温度传感器采集二次管网内水温和室外温度，并将其以电信号的方式传递给AI模块。随后,经过A/D转换得到数字量,再与预设温度(7 0）做差值。系统将得到的差值输入到PID控制算法中,计算得到操作值,即一次管网电动阀门的开合度。该操作值转换为电信号，用于控制电动阀门的转动，从而实现二次供水温度的自动化调节。给定值e(t)SPi.PLC.4动态调控在热力站的应用效果分析4.11供热效果分析热力站的主要目标是为用户提供舒适的室温。因此,在动态调控过程中,需要保持供热的均衡性,以避免室温出现过大的波动。某地8#热力站主要为某小区提供热源。本次设计的动态调控系统主要应用在2 0 2 1一2 0 2 2 年度的供热季。在此之前，供热是通过手动控制的方式进行的。本文将改造前的供热情景称为情景一,改造后的供热情景称为情景二。图3展示了整个小区在供热季期间的室内温度情况。如图3所示，在动态调控改造之前，整个小区中有2 6.7 6%的房间的室温处于2 0.0,2 0.5）之间，而24.44%的房间室温在（2 0.5，2 1.0 之间。尽管20 2 1之间的房间数量超过小区总房间数的50%,但仍存在过冷和过热的问题。其中,室温高于22的房间占2.44%，低于18 的房间占1.30%。应用动态调控系统后，这种情况得到显著改善。改造后，有2 3.16%的房间的室温处于19.5,2 0.0）之间，而2 1.7 5%的房间室温在 2 0.0,2 0.5)之间。总体来2023年第17 期u(t)实际值PID控制器AOAI图2 PLC闭环控制系统图执行机构检测元件被控对象P13.962023 年第17 期看，相比改造之前，改造后过热房间在小区中的占比降低为1.8 4%，过冷房间也降低到了0.7 6%。改造后，小区整体室温呈现正态分布，最高点相比改造前向左偏移,这也表明动态调控系统在热力站中的应用能够有效提高室内温度的均衡性，,从而减少过热和过冷现象的发生。3025%20151050图3某小区室内温度情况4.2节能效果分析节能降耗是热力站改造的重要目的之一,本次节能分析需要将供暖季的耗热量整合在同一水平下，以确保耗热量具有可比性。在整合过程中所执行的修正公式为：Q=Qq(20-tz)/(tn-tz)式中,Q。代表不同供暖期实际耗热量，单位为GJ/（m年）；Q代表不同供暖期修正耗热量，单位为GJ/（m.年）;tn代表不同供暖时期室内累计平均温度,单位为;t，代表不同供暖时期室外平均温度,单位为;t，代表设计室外空气综合评价温度，单位为。计算机应用文摘经过整合分析，我们可以得出具体的能耗情况，如表1 所列。表1两种情景下的能耗情况室外平均室内平均时间温度()温度(）（GJ/(m3.年)）（%）20202021年供热季2.9120212022年供热季4.03情景一m-20情景二温度（）77耗热量节能率20.380.3220.040.27根据表1可知，在应用动态调控措施后，热力站的耗热量明显降低，节能率相较改造之前提高了13.96%。由此可见，动态调控自动化控制系统的应用具有良好的节能效果。(b)5结束语222在本研究中，对热力站动态调控系统设计了整体结构，以实现相关功能；针对某地8#热力站的实际情况，选择MOX601-5002自动控制器并设计相应的软件逻辑程序；分析动态调控系统改造前后的温度控制情况和耗能情况，可见改造后小区室内温度更加均衡，并且节能率提高了13.9 6%。参考文献：1王杰,张大安,王北松，等.基于实测数据的供热系统动态(1)控制仿真 J.建筑热能通风空调,2 0 2 1,40(7：10-14.2张永军,刘思源，江华，等.供热系统综合能效动态模拟及分析 J.区域供热,2 0 2 0(3)：57-6 4.作者简介：刘春士（19 8 1一），大专,助理工程师,研究方向：热力自动控制。