城市集中供热全网平衡软件介绍

区域供热２００６．３期一、常用的控制方法城市集中供热自动控制系统中对一次网电动阀门的调节一般采用如下的三种方法：１、各热力站单独控制如图一所示，各热力站根据外温情况，调整一次网侧的电动阀门Ｖ１，以改变流过热交换器的一次侧水量，从而使得热交换器二次侧出口的水温达到设定值。从原理上，只要给出合理的外温与二次网供水温度之间的关系式，通过电动阀门的调节，能够使用户侧采暖达到要求。然而在系统的实际运行中存在以下问题：１．当室外温度发生较大的突然变化时，容易使一次网产生振荡。２．建筑物存在较大的热惯性，采用这种控制方法时，要对外温进行处理，处理的数学模型建立难度大，即图一中的“气象补偿仪”的数学模型建立难度大。２、固定各热力站流量以供热面积为标准收费，根据各热力站面积计算各个热力站的设计流量，在各热力站安装流量计，调节一次网供水阀，使一次网侧进入热力站的流量在任何时候均为设计流量。根据外温变化，集中对热源的出口温度进行调节，这是一种根据我国热网管理模式提出的控制模式，不存在采用第一种控制方法的而存在的振荡问题。然而，这种控制方法也存在不足之处：由于各热力站实际供热面积很难与标称面积或收费面积一致，即使统计出的面积准确，由于建筑类型朝向、保温等情况不同，单位面积的热负荷也不可能相同；对热源的运行工况要求很高，尤其是对流量的要求，必须保证总的供水流量比较稳定；单个

城市集中供热全网平衡软件介绍清华同方股份有限公司崔耀华【摘要】在国内的城市集中供热系统中，目前大部分系统存在热源不够，近端的热力站供热效果很好，甚至存在浪费的现象，而末端的热力站供热效果差，有时连供热基本要求都不能达到。根据国内城市集中供热系统的现状，清华大学提出了全网平衡的热网自动控制思想来解决一次网存在的失调问题。清华同方股份有限公司根据上述的控制思想编制了一套全网平衡软件，此软件在几十个项目中得到了应用，大大地提高了热网的供热效果，同时达到了节能的目的，为用户创造了效益。【关键词】全网平衡软件城市集中供热供热效果节能

图一各热力站单独控制原理图２４－－区域供热２００６．３期热力站工况的变化（一次侧流量的变化）会影响到临近几个热力站的运行工况发生变化，影响这些热力站的供热效果；对流量传感器的精度要求很高。３、最不利端压差控制这是北欧各国普遍采用的控制方式，热网的主循环泵采用变速泵，根据最末端测出的供回水压差控制泵的转速，使该压差能维持于要求的数值之内。各热用户侧可根据要求自动调节流量，满足各自的用热要求。采用这种方式，如果同时能够维持对热源的出口温度要求，理论上能够满足各种情况。某个用户需要加大流量，以增加供热量，因而开大阀门时，干管流量增大，压降增大，末端压差降低，其他各用户流量降低，此时，热网的主循环泵相应增加转速，总流量增大，使末端压差恢复到设定值，这时，各用户流量也会基本上回到设定值。因此，只要热网的主循环泵能及时调整，系统即能保持正常。如果是以热量向最终用户收费，则可以采用这样的方式进行。任何一个热力站随时都可以通过开大阀门而加大流量，增加热量。这就是北欧各热网普遍采用此方式的原因。然而，如果是按建筑面积收费，为了节省总供热量，热网不应该以充分满足各热用户的需求为调节目的，而应该以满足采暖建筑的基本采暖要求的前提下，尽可能减少总供热量为目标。总供热量愈少，经济效益愈高。这样，再采用这种以充分满足各个热用户的要求为原则，仅靠调主循环泵转速来维持末端压差的方式就不是适宜了，至少还需要某种对各热用户的控制机制作为补充，来尽可能降低各热用户的供热量，以达到节省总的供热量的目的。根据上述三种控制方法存在的缺点及国内目前热网的运行特点，清华同方提出了城市集中供热网的全网平衡控制思想，这种控制思想将热源与热网的控制分开进行，全网平衡控制主要是针对热网的一次网，其控制目标使每个热力站的供热效果基本一致，冷热均平。二、全网平衡软件的功能全网平衡软件是位于城市集中供热ＳＣＡＤＡ系统之上的一个控制管理软件。此软件能够应用于间连网、混水网和直连网的全网平衡。软件其主要功能包括：数据交换功能、平衡效果评价功能、负荷预测功能、阀位自动跟踪功能、平衡方式选择功能等。软件在整个控制系统的位置如下图：

数据交换功能全网平衡软件可以通过ＯＰＣ或者ＤＤＥ的数据交换方式从组态软件中获得相关数据。组态软件的ＯＰＣ或者ＤＤＥ工作在服务器端方式，而全网平衡软件中的ＯＰＣ或者ＤＤＥ工作在客户端方式。全网平衡软件从组态软件中获得的数据包括热力站内的一次网供回水温度、一次网供回水压力、二次网供回水温度、二次网供回水压力、一次网电动阀门的反馈值和设定值等参数；热源出口的供回水温度、压力、流量等参数；室外温度。同时用户可以通过配置文件输入其它的信息，如热力站的面积、名称、所属的支线、控制方式等。同时全网平衡软件将运行得到的结果反馈给组态软

图二全网平衡软件系统位置图２５－－区域供热２００６．３期

件和现场的控制器，输出的数据包括每个热力站的一次网电动阀门的设定值、全网的失调度、全网的均方差、全网的目标温度、整个热网的负荷需求等。平衡效果评价功能全网平衡软件通过其数据交换功能从组态软件中获得相关的数据后，通过一定的控制算法得到每个热力站的一次网电动阀门的设定值，同时将一次网电动阀门的设定值发送到相应的热力站，通过调节每个热力站的一次网电动阀门的开度来调节热力站二次侧的供回水温度，从而达到使每个热力站的二

图四全网平衡软件的参数显示和设定界面

图三全网平衡软件的主界面２６－－区域供热２００６．３期

阀位自动跟踪功能城市集中供热系统在运行过程中，难免会出现某个或几个热力站运行不正常的情况发生，如热力站停电、站内设备出现故障等，当这样的热力站在恢复正常运转的初期，本热力站的控制效果不会很理想。热网是一个惯性很大的系统，考虑到系统运行的这个特点，全网平衡软件采用的控制方法是慢调节的方法。当上述现象发生后，如果单独依赖系统自身恢复全网的平衡，平衡时间会比较长。为了避免上述情况的发生，全网平衡软件提

供阀位自动跟踪功能。操作员可以通过组态软件对一次网电动阀门进行手动调节，全网平衡软件能够记忆手动调节的阀门位置，在下次进行全网的调控时在此基础上进行调节。这样在自控不太理想或有工况变化的情况下，能够进行手动干预，缩短系统的反应时间，提高系统的反映速度。平衡方式选择功能在全网平衡软件中，用户可以选择进行全网平衡功能和不进行全网平衡功能。当选择了进行全网平衡功能后，全网的二次网供回水平均温度的目标值可以自动计算、手动给定、由外温确定三种方式。当选择了自动计算方式后，全网的二次网供回水平均温度的目标值由软件自动计算，且根据热网的情况实时变化；当选择了手动给定方式后，全网的二次网供回水平均温度的目标值由操作员手

次侧供回水平均温度趋于一致的目的。对平衡的调节效果软件提供热网每条支路及整个热网的均方差和失调度等评价指标，同时可以提供每条支路的二次侧供回水平均温度的排行榜，整个热网二次侧供回水平均温度最高和最低的热力站及热力站所属的支线编号、所有站的详细排行等功能。负荷预测功能全网平衡软件通过ＯＰＣ或者ＤＤＥ方式从

组态软件中获得相关数据，这些数据包括：室外温度，热源出口的供水流量、供水温度、回水温度等。全网平衡软件实时的通过室外温度的时间序列算法进行热网所需负荷预测给热源的运行提供指导。

图五全网前十名、后十名的排行界面图六负荷预测界面

２７－－区域供热２００６．３期图七二次网温度设定值与室外温度的曲线图下建议：１、应在供热行业内利用各种方式全面开展供热知识普及教育，尤其是基础知识的普及和提高，迅速提高供热人员的技术素质和思想素质。２、应在全国范围内掀起一个校核循环水泵功率，改造循环水泵型号的节电高潮，可以大量节约供热系统电耗。３、在供热管网中全面普及利用自力式流量控制阀优化水力工况的工作，从根本上解决普遍存在的冷热不均问题。４、认真贯彻建设部２１８号公告，在城镇供热管网中推广“直埋热水管道无补偿敷设技术”，降低热网投资、提高热网运行的安全性和可靠性。５、在已具备多个热源或热电联产与区域锅炉房并有的城镇中，推广节能效果好、运行调节方便、安全性强的多热源联合供热技术和可自动优化水力工况的环状管网技术，使我国的供热技术水平步入世界先进行列。

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动给定；当选择了由外温确定方式后，全网的二次网供回水平均温度的目标值由外温确定，二次网温度设定值与室外温度的对应关系提供在线修改方式，以满足在系统运行当中对关系曲线的修改。严格意义上讲，只有当目标温度的方式为自动计算时，才能为全网平衡的方式。当进行全网平衡功能时，每个热力站可以选择为参与全网控制或不参与全网控制。当选择了不参与全网平衡功能时，所有的热力站都不进行平衡控制，无论本热力站的控制方式是控制或非控制方式。另外，每个

热力站可以有自己的权重值，以满足特殊站的特殊要求。三、软件应用情况此软件在几十个相关项目中得到应用，项目中热力站的个数从几个到一百多个不等，热网的面积覆盖从几十万平方米到两千多万平方米，热网的类型覆盖间连网、混水网和直连网。通过此软件的运行，解决了许多城市集中供热网多年来存在的一次网的失调问题，提高了热网供热效果，为用户创造了很好的经济和社会效益。

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