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摘 要：分析了供热系统动态调节的必要性，提出供热系统动态调节方案和供热系统动态调节自控技术措施。
关键词：动态调节；变流量控制；数据采集
1、引言
在我国，建筑能耗在能源消费结构中有相当的比重，设计热负荷供暖室外计算温度根据历年平均不保证5天的日平均温度计算。现实状况下的供暖热负荷是根据室外温度而动态变化的，在大多时候是非满负荷运行的。通过对供暖管网在不同工况下采取质量综合调节的节能运行方案，对节能降耗、减排工作有很强的经济效益和环保效益。
2、供热系统动态调节的必要性
供热系统随室外气温变化变流量运行节约电能是相当可观的。 室外气候变化直接影响室内采暖负荷的变化， 室外气温高则采暖负荷减小，供给的流量也应该减小。 室外气温低，采暖负荷增加，供给的流量增大。由于循环泵的耗电量与循环泵的流量之间呈三次方的关系，根据公式： N1/N2 =G13/G23 ，N1、N2对应改变流量前、 后的功率G1、G2水泵的流量。
采用变流量的调节运行方式与定流量运行方式相比循环泵耗电量的比例分别为：
N1/100%=80%3 /100%3 N1=51.2%
从以上的分析可以看出： 当采用定流量运行时，循环泵的耗电量是 100% ，当采用变流量的运行方式时，减少流量 20% ，循环水泵的 耗 电 量 是 定 流 量 时 的 51.2% ，节电是48.8% ，这个数据从原理上给节能运行提供了理论上的数据依据。 理论计算和实际工程略有差距，但节电效果仍然是可观的，变流量调节节电潜力是巨大的。
3、供热系统动态调节方案
一次网调节控制：根据室外温度 ， 一次网供回水平均温度按照事先建立的供热量曲线调节一级网电动调节阀开度， 从而改变一次网进换热器的流量 ， 保证二次网所需要的换热量。热网监控站人员也可以根据各热力站上传数据所，反映的整个热网的负荷需求 ， 随时手动远程设定阀门开度 ， 实现各换热站负荷的宏观调控， 保证整个热网的整体平衡。电机手 / 自动控制可实现相互无扰切换。
二次网循环泵变频控制：根据二次网供回水压差 ， 计算并确定循环泵的最节能运行的频率区间 ， 在此区间内根据预置供热量曲线、室外温度及流量，调整循环泵调速进行量调 ， 配合锅炉的质调满足二次网热量需求 ， 并记录不同室外温度条件下各热力站总需热量，总结出指导以后循环泵运行的热量曲线。
根据室外温度、温度补偿曲线、一、二级网供回水压差、一、二级网供回温度、一、二级网热量（流量），调节一级网电动调节阀开度、二级网循环水泵电机运行参数；闭环控制，其主要功能如下：
a） 一级网的最大流量限制
b） 一级网的最大热量限制
c）二级网的回水温度限制
d） 一、二级网供回水温差限制
e） 根据室外温度、温度补偿曲线，调节一、二级网供热负荷，控制一级网电动调节阀开度、二级网循环水泵转速。
f） 根据一、二级网供回水温差，控制一、二级网循环水泵转速。
g） 根据二次网供回水压差，控制二级网循环水泵转速，以保证热网的水力、热力平衡，达到节能、高效的最优化运行。
h）根据二次回水压力，控制补水泵转速达到定压目的。
i） 二次供水温度超高报警、联锁功能。
j） 二次回水压力过低，自动开放补水功能以及补水箱液位的监测报警等。
4、供热系统动态调节自控技术
4.1通信方式
通讯网络用以连接中央控制室和各现场控制机，实现数据传递。本工程拟采用固定光纤系统进行通讯。热力站压力、温度、流量（热量）、一级网电动调节阀开度、泵的运行状态等数据上传至中央控制室，并接受中央控制室的控制指令。
4.2主要硬件设备及软件的配置方案
热网热量测量选用超声波热量计。补水流量测量选用电磁流量计。
测量软化水箱液位测量选用电容投入式液位变送器。一、二级热网、补水压力测量选用压力变送器。一、二级热网温度测量选用PT100热电阻温度。
室外温度测量选用一体化温度变送器。为了适应集中供热信息管理的需要，提高供热系统的自动化水平，提高供热系统的现代科学管理水平，应建立热网集中监控系统，收集该热网各热力站方面温度、压力、流量、热量、开关量等参数的采集、测量及控制的关键工艺参数，通过无线或光线网络的通讯方式，实时地把热力站各项工艺参数传到监控中心，初步实现热力站无人值守。為公司调度和管理部门提供资源调配依据。
热网控制采用分散型控制系统，现场控制机布置在热网各热力站内，中央控制站设在热源厂控制中心，能够与热源厂DCS控制系统通过通讯交换相关数据。
热网控制由中央管理工作站和若干个远程终端站（现场控制机）组成。中央管理工作站是全系统的中枢，负责从各现场控制机采集数据，通过计算分析显示、储存并向各现场控制机发出具体的控制命令，实现对全网的检测、控制和管理。
4.3监控系统
以中央管理工作站为核心，采用集散式控制结构，包括以下几部分：
· 中央管理工作站
· 通讯网络
· 现场控制机
· 传感器、变送器及变频调速机构等
上述设备与被控对象及相应软件组成一套完整的控制系统。
热网运行管理软件安装在作为监控中心的服务器上，该服务器将采集现场控制机的数据，监测现场控制机的运行情况并指导操作员进行操作。服务器定期从现场控制机采集数据以保证其数据库不断更新。服务器还向现场控制机发送控制和参数设置指令。操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到子站运行的数据并向子站下达指令。基本功能如下：
实时监测热网运行状态，运行参数的设定，运行分析以及调度热源实现全网的供热均衡、水力平衡；
可通过网络浏览器在所需地点实现所有监控管理功能，远程访问与参数浏览；
实现对各热力站的二级网循环水泵电机运行启停、补水泵电机启停等。
实现对各热力站的一级网电动调节阀开度调节，实现全网的供热均衡、水力平衡。
实现对各热力站的二级网循环水泵电机运行状态信号、补水泵电机运行状态信号等监测。
提供对运行分析和参数预测所需的各种温度、压力和流量分配的图表以及生成标准的水压图，对同类参数进行分析比较；
监控中心统一发送室外温度指导各热力站的优化运行；
实时接收各热力站的报警信息，提示操作人员进行报警处理。记录报警信息，形成报警日志；
显示工艺流程图画面及动态运行参数，根据用户权限管理的不同，可对现场进行远程控制和设定调整；
热力站数据监测和企业的信息管理系统相融合；
操作员可及时了解监控系统内的所有生产设备运行状况，主要可以：以通讯网络自动采集各个换热站的实时数据，按操作员发出的指令控制现场变频器；
以网络的方式，将实时数据按一定时间（可设置）转存到网络数据服务器。提供的标准数据接口ODBC/OPC，将数据提供给第三方应用（如关系数据库、办公自动化、自动调度系统、地理信息系统及管理信息等系统）。
5、结语
供暖系统的节能运行方案应该是一个系统工程，系统动态调节运行方案的实施，主要依托于运行策略和自控设备，直接影响供热系统的节能效果，后期需对设备投入产出的经济性应进行分析比较，合理确定方案。
关键词：动态调节；变流量控制；数据采集
1、引言
在我国，建筑能耗在能源消费结构中有相当的比重，设计热负荷供暖室外计算温度根据历年平均不保证5天的日平均温度计算。现实状况下的供暖热负荷是根据室外温度而动态变化的，在大多时候是非满负荷运行的。通过对供暖管网在不同工况下采取质量综合调节的节能运行方案，对节能降耗、减排工作有很强的经济效益和环保效益。
2、供热系统动态调节的必要性
供热系统随室外气温变化变流量运行节约电能是相当可观的。 室外气候变化直接影响室内采暖负荷的变化， 室外气温高则采暖负荷减小，供给的流量也应该减小。 室外气温低，采暖负荷增加，供给的流量增大。由于循环泵的耗电量与循环泵的流量之间呈三次方的关系，根据公式： N1/N2 =G13/G23 ，N1、N2对应改变流量前、 后的功率G1、G2水泵的流量。
采用变流量的调节运行方式与定流量运行方式相比循环泵耗电量的比例分别为：
N1/100%=80%3 /100%3 N1=51.2%
从以上的分析可以看出： 当采用定流量运行时，循环泵的耗电量是 100% ，当采用变流量的运行方式时，减少流量 20% ，循环水泵的 耗 电 量 是 定 流 量 时 的 51.2% ，节电是48.8% ，这个数据从原理上给节能运行提供了理论上的数据依据。 理论计算和实际工程略有差距，但节电效果仍然是可观的，变流量调节节电潜力是巨大的。
3、供热系统动态调节方案
一次网调节控制：根据室外温度 ， 一次网供回水平均温度按照事先建立的供热量曲线调节一级网电动调节阀开度， 从而改变一次网进换热器的流量 ， 保证二次网所需要的换热量。热网监控站人员也可以根据各热力站上传数据所，反映的整个热网的负荷需求 ， 随时手动远程设定阀门开度 ， 实现各换热站负荷的宏观调控， 保证整个热网的整体平衡。电机手 / 自动控制可实现相互无扰切换。
二次网循环泵变频控制：根据二次网供回水压差 ， 计算并确定循环泵的最节能运行的频率区间 ， 在此区间内根据预置供热量曲线、室外温度及流量，调整循环泵调速进行量调 ， 配合锅炉的质调满足二次网热量需求 ， 并记录不同室外温度条件下各热力站总需热量，总结出指导以后循环泵运行的热量曲线。
根据室外温度、温度补偿曲线、一、二级网供回水压差、一、二级网供回温度、一、二级网热量（流量），调节一级网电动调节阀开度、二级网循环水泵电机运行参数；闭环控制，其主要功能如下：
a） 一级网的最大流量限制
b） 一级网的最大热量限制
c）二级网的回水温度限制
d） 一、二级网供回水温差限制
e） 根据室外温度、温度补偿曲线，调节一、二级网供热负荷，控制一级网电动调节阀开度、二级网循环水泵转速。
f） 根据一、二级网供回水温差，控制一、二级网循环水泵转速。
g） 根据二次网供回水压差，控制二级网循环水泵转速，以保证热网的水力、热力平衡，达到节能、高效的最优化运行。
h）根据二次回水压力，控制补水泵转速达到定压目的。
i） 二次供水温度超高报警、联锁功能。
j） 二次回水压力过低，自动开放补水功能以及补水箱液位的监测报警等。
4、供热系统动态调节自控技术
4.1通信方式
通讯网络用以连接中央控制室和各现场控制机，实现数据传递。本工程拟采用固定光纤系统进行通讯。热力站压力、温度、流量（热量）、一级网电动调节阀开度、泵的运行状态等数据上传至中央控制室，并接受中央控制室的控制指令。
4.2主要硬件设备及软件的配置方案
热网热量测量选用超声波热量计。补水流量测量选用电磁流量计。
测量软化水箱液位测量选用电容投入式液位变送器。一、二级热网、补水压力测量选用压力变送器。一、二级热网温度测量选用PT100热电阻温度。
室外温度测量选用一体化温度变送器。为了适应集中供热信息管理的需要，提高供热系统的自动化水平，提高供热系统的现代科学管理水平，应建立热网集中监控系统，收集该热网各热力站方面温度、压力、流量、热量、开关量等参数的采集、测量及控制的关键工艺参数，通过无线或光线网络的通讯方式，实时地把热力站各项工艺参数传到监控中心，初步实现热力站无人值守。為公司调度和管理部门提供资源调配依据。
热网控制采用分散型控制系统，现场控制机布置在热网各热力站内，中央控制站设在热源厂控制中心，能够与热源厂DCS控制系统通过通讯交换相关数据。
热网控制由中央管理工作站和若干个远程终端站（现场控制机）组成。中央管理工作站是全系统的中枢，负责从各现场控制机采集数据，通过计算分析显示、储存并向各现场控制机发出具体的控制命令，实现对全网的检测、控制和管理。
4.3监控系统
以中央管理工作站为核心，采用集散式控制结构，包括以下几部分：
· 中央管理工作站
· 通讯网络
· 现场控制机
· 传感器、变送器及变频调速机构等
上述设备与被控对象及相应软件组成一套完整的控制系统。
热网运行管理软件安装在作为监控中心的服务器上，该服务器将采集现场控制机的数据，监测现场控制机的运行情况并指导操作员进行操作。服务器定期从现场控制机采集数据以保证其数据库不断更新。服务器还向现场控制机发送控制和参数设置指令。操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到子站运行的数据并向子站下达指令。基本功能如下：
实时监测热网运行状态，运行参数的设定，运行分析以及调度热源实现全网的供热均衡、水力平衡；
可通过网络浏览器在所需地点实现所有监控管理功能，远程访问与参数浏览；
实现对各热力站的二级网循环水泵电机运行启停、补水泵电机启停等。
实现对各热力站的一级网电动调节阀开度调节，实现全网的供热均衡、水力平衡。
实现对各热力站的二级网循环水泵电机运行状态信号、补水泵电机运行状态信号等监测。
提供对运行分析和参数预测所需的各种温度、压力和流量分配的图表以及生成标准的水压图，对同类参数进行分析比较；
监控中心统一发送室外温度指导各热力站的优化运行；
实时接收各热力站的报警信息，提示操作人员进行报警处理。记录报警信息，形成报警日志；
显示工艺流程图画面及动态运行参数，根据用户权限管理的不同，可对现场进行远程控制和设定调整；
热力站数据监测和企业的信息管理系统相融合；
操作员可及时了解监控系统内的所有生产设备运行状况，主要可以：以通讯网络自动采集各个换热站的实时数据，按操作员发出的指令控制现场变频器；
以网络的方式，将实时数据按一定时间（可设置）转存到网络数据服务器。提供的标准数据接口ODBC/OPC，将数据提供给第三方应用（如关系数据库、办公自动化、自动调度系统、地理信息系统及管理信息等系统）。
5、结语
供暖系统的节能运行方案应该是一个系统工程，系统动态调节运行方案的实施，主要依托于运行策略和自控设备，直接影响供热系统的节能效果，后期需对设备投入产出的经济性应进行分析比较，合理确定方案。