暖通空調(diào)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制管理-供暖系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理.doc

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暖通空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制管理---- 供暖系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理 提要　 順序介紹了供暖用水鍋爐房、蒸汽----水和水----水換熱站及小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測(cè)控制及大中規(guī)模的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制與管理。每部分內(nèi)容中先討論其測(cè)控及管理要求，然后討論與此要求相應(yīng)的測(cè)控點(diǎn)及相應(yīng)的硬件配置，最后再探討實(shí)現(xiàn)這些功能的一些軟件算法。 　 關(guān)鍵詞 　鍋爐房/計(jì)算機(jī)控制/供暖 Abstract　 Discusses the requirements for monitoring and management of the scopes from boiler houses for heating, steam-water and water-water heat exchangers, small scale heating networks to large scale district heating, the related hardware configuration and the approaches to realise the required functions. Keywords　 computer control， heating， boiler 5.1 供暖熱水鍋爐房?jī)?nèi)監(jiān)測(cè)與控制的主要目的應(yīng)為： 　　提高系統(tǒng)的安全性，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行； 　　全面監(jiān)測(cè)并記錄各運(yùn)行參數(shù)，降低運(yùn)行人員工作量，提高管理水平； 　　對(duì)燃燒過(guò)程和熱水循環(huán)過(guò)程進(jìn)行有效的控制調(diào)節(jié)，提高鍋爐效率，節(jié)省運(yùn)行能耗，并減少大氣污染。 　　對(duì)于熱水鍋爐，可將被監(jiān)測(cè)控制對(duì)象分為燃燒系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩部分分別進(jìn)行討論。整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制管理系統(tǒng)可按圖5-1形式由若干臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)（DCU）和一臺(tái)中央管理機(jī)構(gòu)成。各DCU分別對(duì)燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，中央管理機(jī)則顯示并記錄這兩個(gè)系統(tǒng)的在線狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)供熱狀態(tài)況確定鍋爐、循環(huán)泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，設(shè)定供水溫度及循環(huán)流量，協(xié)調(diào)各臺(tái)DCU完成各監(jiān)測(cè)控制管理功能。 　　 　　5．1．1 燃燒系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖5-1 鍋爐房計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng) 　　 　　對(duì)于鏈條式熱水鍋爐，燃燒過(guò)程的控制主要是根據(jù)對(duì)產(chǎn)熱量的要求控制鏈條速度及進(jìn)煤擋板高度，根據(jù)爐膛內(nèi)燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內(nèi)的負(fù)壓度控制鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，從而既根據(jù)供暖的要求產(chǎn)生熱量，又獲得較高的燃燒效率。為此需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)有： 　　排煙溫度：一般使用銅電阻或熱電偶來(lái)測(cè)量；再配之以相應(yīng)的溫度變送器，即可產(chǎn)生4～20mA或0～10 mA的電流信號(hào)，通過(guò)DCU的模擬量輸入通道AI即接入計(jì)算機(jī)。 　　排煙含氧量：目前較多采用氧化鋯傳感器，可以對(duì)0.1%～21%范圍內(nèi)的高溫氣體的含氧量實(shí)現(xiàn)較精確的測(cè)量，其輸出通過(guò)變送器后亦可轉(zhuǎn)換為4～20mA或0～10 mA電流信號(hào)。 　　空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度：同上述測(cè)溫方法。 　　爐膛、對(duì)流受熱面進(jìn)出口、省煤器出口、空氣預(yù)熱器出口、除塵器出口煙氣壓力：測(cè)點(diǎn)可根據(jù)具體要求增減，一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器，再通過(guò)相應(yīng)的變送器變?yōu)?～20mA或0～10 mA電流信號(hào)，接入DCU的AI通道。 　　一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)壓，空氣預(yù)熱器前后壓差：測(cè)量方法同上。 　　擋煤板高度測(cè)量：通過(guò)專門的機(jī)械裝置將其轉(zhuǎn)換為電阻信號(hào)，再變成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，送入DCU的AI通道。 　　供水溫度及產(chǎn)熱量：由水系統(tǒng)的DCU測(cè)出后通過(guò)通訊系統(tǒng)送來(lái)。 　　燃燒系統(tǒng)需要控制調(diào)節(jié)的裝置為： 　　爐排速度：由可控硅調(diào)壓，改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)速 　　擋煤板高度：控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)擋板運(yùn)動(dòng) 　　鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量：調(diào)鼓風(fēng)機(jī)各風(fēng)室風(fēng)閥或通過(guò)變頻器調(diào)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 　　引風(fēng)機(jī)風(fēng)量：調(diào)引風(fēng)機(jī)風(fēng)閥或通過(guò)變頻器高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 　　為了監(jiān)測(cè)上述調(diào)節(jié)裝置是否正常動(dòng)作，還應(yīng)配置適當(dāng)?shù)氖侄螠y(cè)試上述調(diào)節(jié)裝置的實(shí)際狀態(tài)。爐排速度和擋煤板高度可通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械機(jī)構(gòu)結(jié)合霍爾元件等位置探測(cè)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)則可以通過(guò)風(fēng)閥的閥位反饋信號(hào)或變頻器的頻率輸出信號(hào)得到。 　　燃燒過(guò)程的控制調(diào)節(jié)主要包括事故下的保護(hù)，啟停過(guò)程控制，正常的燃燒過(guò)程調(diào)節(jié)三部分。 　　事故保護(hù)：這主要是由于某種原因造成循環(huán)水停止或循環(huán)量過(guò)小，以及鍋爐內(nèi)水溫太高，出現(xiàn)汽化。此時(shí)最重要的是恢復(fù)水的循環(huán)，同時(shí)制止?fàn)t膛內(nèi)的燃燒。這就需要停止給煤，停止?fàn)t排運(yùn)行。停止鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)。DCU接收水溫超高的信號(hào)后，就應(yīng)立即進(jìn)入事故處理程序，按照上述順序停止鍋爐運(yùn)行，并響鈴報(bào)警，通知運(yùn)行管理人員，必要時(shí)還可通過(guò)手動(dòng)補(bǔ)入冷水排除熱水，進(jìn)行鍋爐降溫。 　　啟停控制：?jiǎn)?dòng)點(diǎn)火一般都是人工手動(dòng)進(jìn)行，但對(duì)于間歇運(yùn)行的鍋爐，封火暫停機(jī)和再次啟動(dòng)的過(guò)程則可以由DCU控制自動(dòng)進(jìn)行。封火過(guò)程為逐漸停止?fàn)t排運(yùn)動(dòng)，停掉鼓風(fēng)機(jī)，然后停止引風(fēng)機(jī)。重新啟動(dòng)的過(guò)程則是開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)，慢慢開(kāi)大鼓風(fēng)機(jī)，隨爐溫升高慢慢加大爐排進(jìn)行速度。 　　正常運(yùn)行調(diào)節(jié)：正常運(yùn)行時(shí)的調(diào)節(jié)主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設(shè)定值，同時(shí)達(dá)到高燃燒效率，低排煙溫度，并使?fàn)t膛內(nèi)保持負(fù)壓。這時(shí)作為參照的測(cè)量參數(shù)有爐膛內(nèi)的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過(guò)爐排速度和擋煤板高度（即煤層厚度）確定，鼓風(fēng)機(jī)則可以根據(jù)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口空氣的壓差判斷其相對(duì)的變化，此時(shí)可以調(diào)整控制量有爐排速度、煤層厚度（調(diào)整擋煤礦板高度）、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、各風(fēng)室風(fēng)閥、引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或風(fēng)閥。上述各調(diào)節(jié)手段與各可參照的測(cè)量參數(shù)都不是單一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此很難用如PID算法之類的簡(jiǎn)單控制調(diào)節(jié)算法。目前，控制調(diào)節(jié)效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規(guī)則控制"法，都是根據(jù)大量的人工調(diào)節(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)出的調(diào)節(jié)運(yùn)行方法。 　　當(dāng)燃燒充分時(shí)，鍋爐的出力主要取決于燃煤量，因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來(lái)調(diào)節(jié)，煤層厚度與煤種有很大關(guān)系，爐膛內(nèi)燃燒狀況可以通過(guò)爐膛內(nèi)溫度分布及煤層風(fēng)阻來(lái)確定。燃燒充分時(shí)爐膛內(nèi)中部溫度最高，爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡，溫度降低。鼓風(fēng)機(jī)則應(yīng)根據(jù)進(jìn)煤量的增減而增減送風(fēng)量，同時(shí)通過(guò)觀測(cè)排煙的含氧量最終確定風(fēng)量是否適宜。引風(fēng)機(jī)則可根據(jù)爐膛內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)決定運(yùn)行狀態(tài)，維持爐內(nèi)微負(fù)壓，從而既保證煤的充分燃燒，又不會(huì)使煙氣和火焰外溢。根據(jù)如上分析，可采用如下調(diào)節(jié)規(guī)則： 　　每h一次，根據(jù)爐膛內(nèi)溫度分布調(diào)整煤層厚度及爐排速度，最高溫度點(diǎn)后移，則將爐排速度降低5%，同時(shí)將擋煤板提高5%，當(dāng)最高溫度點(diǎn)前移時(shí)，則將爐排速度提高5%，同時(shí)將擋煤板降低5%。 　　每2h一次：若出水溫度高于設(shè)定值2℃以上，則將爐排速度降低5%，若出水溫度低于設(shè)定值2℃以上，則將爐排速度加大5%，加大和減小爐排速度的同時(shí)，還要相應(yīng)地將鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)大或減小。當(dāng)采用風(fēng)閥調(diào)整鼓風(fēng)量時(shí)，則調(diào)整風(fēng)閥，觀察空氣預(yù)熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。 　　每15min一次：若排煙含氧量高于高定值，則適當(dāng)減少鼓風(fēng)同風(fēng)量（降低轉(zhuǎn)速或關(guān)小風(fēng)閥），若低于高定值，則增加鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量。 　　每15min一次：若爐膛負(fù)壓值偏?。ɑ蜃?yōu)檎龎海?，加大引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或開(kāi)大風(fēng)閥，若負(fù)壓值偏大，則降低引風(fēng)機(jī)風(fēng)量。 　　以上調(diào)節(jié)規(guī)則中，所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測(cè)溫傳感器安裝位置，需通過(guò)具體運(yùn)行實(shí)測(cè)分析后，給出"合理"，"最高溫度前移"，"最高溫度后移"的判據(jù)，然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣，排煙含氧量的設(shè)定值，含氧量出現(xiàn)偏差時(shí)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的修正等參數(shù)也需要在鍋爐試運(yùn)行后，根據(jù)實(shí)際情況摸索，逐步確定。當(dāng)然這幾個(gè)修正量參數(shù)也可以在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)所謂"自學(xué)習(xí)"的方法得到，在這里不做過(guò)多的討論。 　　 　　5．1．2 鍋爐房水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制 　　鍋爐房水系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證系統(tǒng)的安全性；對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)量和統(tǒng)計(jì)；根據(jù)要求調(diào)整運(yùn)行工況。 　　安全性保證：保證主循環(huán)泵的正常運(yùn)行和補(bǔ)水泵的及時(shí)補(bǔ)水，使鍋爐中循環(huán)水不會(huì)中斷，也不會(huì)由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運(yùn)行的最主要的保證。 　　計(jì)量和統(tǒng)計(jì)：測(cè)定供回水溫度和循環(huán)水量，以得到實(shí)際的供熱量；測(cè)定補(bǔ)水流量，以得到累計(jì)補(bǔ)水量。供熱量及補(bǔ)水量是考查鍋爐房運(yùn)行效果的主要參數(shù)。 　　運(yùn)行工況調(diào)整：根據(jù)要求改變循環(huán)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)或改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整循環(huán)流量，以適應(yīng)供暖負(fù)荷的變化，節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)。 　　圖5-2為由2臺(tái)熱水鍋爐、4臺(tái)循環(huán)水泵構(gòu)成的鍋爐房水系統(tǒng)示意圖。圖中還給出建議的測(cè)量元件和控制元件。 　　2臺(tái)鍋爐的熱水出口均安裝測(cè)溫點(diǎn)，從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺(tái)鍋爐的流量，最好在每臺(tái)鍋爐入口或出口安裝流量計(jì)，一般可采用渦街式流量計(jì)。渦街式流量計(jì)投資較高，可以按照?qǐng)D5-2那樣在鍋爐入口調(diào)節(jié)閥后面安裝壓力傳感器，根據(jù)測(cè)出的壓力p3，p4與鍋爐出口壓力p1之壓差，也可以間接得到2臺(tái)鍋爐間的流量比例。2臺(tái)鍋爐入口分別安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)整流量，可以使在2臺(tái)鍋爐都運(yùn)行時(shí)，流量分配基本一致，而當(dāng)?shù)拓?fù)荷工況下1臺(tái)鍋爐停止或封火，循環(huán)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)也減少時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)流量分配，使運(yùn)行的鍋爐通過(guò)總流量的90%以上，封火的鍋爐僅通過(guò)總流量的5%～10%，僅維持其不至于過(guò)熱。 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖5-2 鍋爐房水系統(tǒng)原理及其測(cè)控點(diǎn) 　　溫度傳感器t3，t4，t5和流量傳感器F1一起構(gòu)成對(duì)熱量的計(jì)量。用戶側(cè)供暖熱量為，GF1cp(t3-t4)，其中GF1為用流量F1測(cè)出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加熱補(bǔ)水所需要的熱量。長(zhǎng)期記錄此熱量并經(jīng)常對(duì)其作統(tǒng)計(jì)分析，與煤耗量比較，既可檢查鍋爐效率的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐可能出現(xiàn)的問(wèn)題，與外溫變化情況相比較，則又可以了解管網(wǎng)系統(tǒng)的變化及供熱系統(tǒng)的變化，從而為科學(xué)地管理供暖系統(tǒng)的運(yùn)行提供依據(jù)。 　　泵1～4為主循環(huán)泵。壓力傳感器p1，p2則觀測(cè)網(wǎng)路的供回水壓力。安裝4臺(tái)泵時(shí)的一般視負(fù)荷變化情況同時(shí)運(yùn)行2臺(tái)或3臺(tái)水泵，留1臺(tái)或2臺(tái)備用。用DCU控制和管理這些循環(huán)水泵時(shí)，如前幾講所述，不僅要能夠控制各臺(tái)泵的啟停，同時(shí)還應(yīng)通過(guò)測(cè)量主接觸器的輔助觸點(diǎn)狀態(tài)測(cè)出每臺(tái)泵的開(kāi)停狀態(tài)。這樣，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某臺(tái)泵由于故障而突然停止運(yùn)行時(shí)，DCU即可立即啟動(dòng)備用泵，避免出現(xiàn)因循環(huán)泵故障而使鍋爐中循環(huán)水停止流動(dòng)的事故。流量傳感器F1也是觀察循環(huán)水是否正常的重要手段。當(dāng)外網(wǎng)由于某種原因關(guān)閉，盡管循環(huán)水泵運(yùn)行，但流量可以為零或非常小，此時(shí)也應(yīng)立即報(bào)警，通過(guò)計(jì)算機(jī)使鍋爐自動(dòng)停止，同時(shí)由運(yùn)行值班人員立即手動(dòng)開(kāi)啟鍋爐的旁通閥V4，恢復(fù)鍋爐內(nèi)的水循環(huán)。 　　泵5，6與壓力測(cè)量裝置p2，流量測(cè)量裝置F2及旁通閥V3構(gòu)成補(bǔ)水定壓系統(tǒng)，當(dāng)p2壓力降低時(shí)，開(kāi)啟一臺(tái)補(bǔ)水泵向系統(tǒng)中補(bǔ)水，待p2升至設(shè)定的壓力值時(shí)，停止補(bǔ)水。為防止管網(wǎng)系統(tǒng)中壓力波動(dòng)太大，當(dāng)未設(shè)膨脹水箱時(shí)，還可設(shè)置旁通閥V3來(lái)維持壓力的穩(wěn)定。長(zhǎng)期使一臺(tái)補(bǔ)水泵運(yùn)行，通過(guò)調(diào)整閥門V3來(lái)維持壓力p2不變。補(bǔ)水泵5，6也是互為備用，因此DCU要測(cè)出每臺(tái)泵的實(shí)際啟停狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行的泵突然停止或需要啟動(dòng)的泵不能啟動(dòng)時(shí)，立即啟動(dòng)另一臺(tái)泵，防止系統(tǒng)因缺水而放空。流量計(jì)F2用來(lái)計(jì)算累計(jì)的補(bǔ)水量，它可以是渦街流量計(jì)，也可以采用通常的冷水水表，或有電信號(hào)輸出的水表。 5．1．3 鍋爐房的中央管理機(jī) 　　如圖5-1所示，可采用一臺(tái)中央管理計(jì)算機(jī)與各臺(tái)DCU連接，協(xié)調(diào)整個(gè)鍋爐房及熱網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與管理。中央機(jī)主要工作任務(wù)為： 　　通過(guò)圖形方式顯示燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)及外網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，記錄和顯示這些參數(shù)的長(zhǎng)期變化過(guò)程，統(tǒng)計(jì)分析耗熱量、補(bǔ)水量、外溫及供回水溫度的變化。 　　根據(jù)外溫變化情況，預(yù)測(cè)負(fù)荷的變化，從而確定供熱參數(shù)，即循環(huán)水量及泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)、供水溫度、鍋爐運(yùn)行臺(tái)數(shù)。將這些決定通知相應(yīng)的DCU產(chǎn)生相應(yīng)原操作或修改相應(yīng)的設(shè)定值。負(fù)荷的預(yù)測(cè)可以根據(jù)測(cè)出的以往24h的平均外溫　　　 w來(lái)確定： 　　 　　　　　　　　　　(5-1) 　　式中為Q0設(shè)計(jì)負(fù)荷，t0為設(shè)計(jì)狀態(tài)下的室外溫度，Q為預(yù)測(cè)出的負(fù)荷?？紤]到建筑物和管網(wǎng)系統(tǒng)的熱慣性，采用時(shí)間序列的方法來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)際需要的負(fù)荷，可能要更準(zhǔn)確些。 　　式（5-1）中的負(fù)荷盡管每h計(jì)算一次，但由于是取前24h的平均外溫，因此它隨時(shí)間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為： 　　 　　　?。?-2） 　　其中t w,τ - tw,τ-24為兩天間同一時(shí)刻溫度之差，一般不會(huì)超過(guò)5℃，因此ΔQ的變化總是小于Q的1%，所以不會(huì)引起系統(tǒng)的頻繁調(diào)節(jié)。 　　根據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷可以確定鍋爐的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)Nb：Nb≥Q/ q0，其中q0為每臺(tái)鍋爐的最大出力。由此還可確定循環(huán)水泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。 　　要求的總循環(huán)量G=max（Q/(Δtcp）Cmin)，其中Gmin為不產(chǎn)生垂直失調(diào)時(shí)要求的最小系統(tǒng)流量，Δt為設(shè)定的供回水溫差。由于多臺(tái)泵并聯(lián)時(shí)，總流量并非與開(kāi)啟臺(tái)數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計(jì)算機(jī)中預(yù)置一個(gè)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計(jì)算機(jī)中預(yù)置一個(gè)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)與流量的關(guān)系對(duì)應(yīng)表，由此可求出要求的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。 　　分析判斷系統(tǒng)出現(xiàn)的故障并報(bào)警。鍋爐及鍋爐房可能出現(xiàn)的故障及由計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷的方法為： 　　--水冷壁管或?qū)α鞴鼙苁鹿?此時(shí)補(bǔ)水量迅速增加，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)壓力迅速由負(fù)壓變?yōu)檎龎骸? 　　--水側(cè)升溫汽化事故 此時(shí)鍋爐熱水出口溫度迅速提高，接近達(dá)到或超過(guò)出口壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度。 　　--鍋爐內(nèi)壓力超壓事故測(cè)出水側(cè)壓力突然升高，超過(guò)允許的工作壓力； 　　--管網(wǎng)漏水嚴(yán)重 測(cè)了水側(cè)壓力降低，補(bǔ)水量增大； 　　--鍋爐內(nèi)水系統(tǒng)循環(huán)不良 測(cè)出總循環(huán)水量GF1減少很多，壓差p3-p1或p4-p1加大； 　　--除污器堵塞 測(cè)出總循環(huán)水量GF1減少，當(dāng)閥門V1、V2全開(kāi)時(shí)壓差p3-p2、p4-p2仍偏小，說(shuō)明壓力傳感器p2的測(cè)點(diǎn)至循環(huán)水泵入口間的除污器的堵塞。 　　--爐排故障 測(cè)出的爐排運(yùn)動(dòng)速度與設(shè)定值有較大差別； 　　--引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵故障 相應(yīng)的主接觸器跳閘，或所測(cè)出的空氣壓差或水循環(huán)流量與風(fēng)機(jī)、水泵的設(shè)計(jì)狀況有較大出入。 　　利用計(jì)算機(jī)根據(jù)上述規(guī)則及實(shí)測(cè)運(yùn)行參數(shù)不斷進(jìn)行分析判斷，即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)上述事故或故障，并立即采取報(bào)警和停爐等相應(yīng)的措施，從而防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大或故障轉(zhuǎn)化為事故，提高運(yùn)行管理的安全性。 　　 5．2 蒸汽-水和水-水換熱站的監(jiān)測(cè)與控制 　　 　　對(duì)于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過(guò)換熱站向小區(qū)供熱的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，換熱站的作用就同上一節(jié)的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。 　　圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應(yīng)的測(cè)控制元件。水側(cè)與圖5-2一樣，控制泵5、6及閥V2根據(jù)p2的壓力值補(bǔ)水和定壓；啟停泵1～4來(lái)調(diào)整循環(huán)水量；由t2，t3及流量測(cè)量裝置F1來(lái)確定實(shí)際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計(jì)量。 　　 　　 　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　圖5-3 蒸汽-水換熱站的測(cè)量與控制 　　 　　蒸汽計(jì)量可以通過(guò)測(cè)量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)3可以選取用渦街流量計(jì)測(cè)量，它測(cè)出的為體積流量，通過(guò)t1和p3由水蒸氣性質(zhì)表可查出相應(yīng)狀態(tài)下水蒸氣的比體積ρ，從而由體積流量換算出質(zhì)量流量。為了能由t和p查出比體積，要求水蒸氣為過(guò)熱蒸汽。為此將減壓調(diào)節(jié)閥移至測(cè)量元件的前面，如圖5-3中所示，這樣即使輸送來(lái)的蒸汽為飽和蒸汽，經(jīng)調(diào)節(jié)閥等焓減壓后，也可成為過(guò)熱蒸汽。 　　實(shí)際上還可以通過(guò)測(cè)量凝水量來(lái)確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個(gè)液位傳感器L1、L2靈敏度較高，則可在L2輸出無(wú)水信號(hào)后，停止凝水排水泵，當(dāng)L2再次輸出有水信號(hào)時(shí)，計(jì)算機(jī)開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到L1發(fā)出有水信號(hào)時(shí)，計(jì)時(shí)停止，同時(shí)啟動(dòng)凝水泵開(kāi)始排水。從L2輸出有水信號(hào)至L1開(kāi)始輸出有水信號(hào)間的流量可以用重量法準(zhǔn)確標(biāo)定出，從而即可通過(guò)DCU對(duì)這兩個(gè)水位計(jì)的輸出信號(hào)得到一段時(shí)間內(nèi)的蒸汽平均質(zhì)量流量，代替流量計(jì)F3，并獲得更精確的測(cè)量。當(dāng)然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機(jī)械式液位傳感器誤差較大，而應(yīng)采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。 　　加熱量由蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)閥V1控制。此時(shí)V1實(shí)際上是控制進(jìn)入換熱器的蒸汽壓力，從而決定了冷凝溫度，也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調(diào)節(jié)特性，可以根據(jù)要求的加熱量或出口水溫確定進(jìn)入加熱器的蒸汽壓力的設(shè)定值。調(diào)整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達(dá)到這一設(shè)定值。與直接根據(jù)出口水溫調(diào)整閥門的方式相比，這種串級(jí)調(diào)節(jié)的方式可獲得更好的調(diào)節(jié)效果。 　　供水溫度t3的設(shè)定值，循環(huán)泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)或要求的循環(huán)水量的確定，可以同上一節(jié)一樣，根據(jù)前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環(huán)水量。供水溫度的設(shè)定值t3,set可由調(diào)整后測(cè)出的循環(huán)水量G、要求的熱量Q及實(shí)測(cè)回水溫度t2確定： 　　t3,set = t2+Q/（cpG） 　　隨著供水溫度t3的改變，t2也會(huì)緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時(shí)相應(yīng)地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設(shè)定值一致。 　　對(duì)于一次網(wǎng)為熱水的水-水換熱站，原則上可以按照完全相同的方式進(jìn)行，如圖5-4。取消二次供水側(cè)的流量計(jì)F1，僅測(cè)量高溫?zé)崴畟?cè)的流量F3，再通過(guò)即可和到二次側(cè)的循環(huán)水量，一般高溫水溫差大，流量小，因此將流量計(jì)裝在高溫側(cè)可降低成本。測(cè)量高溫水側(cè)供回水壓力p3、p4可了解高溫側(cè)水網(wǎng)的壓力分布狀況，以指導(dǎo)高溫側(cè)水網(wǎng)的調(diào)節(jié)。 　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　 圖5-4 水-水換熱站的測(cè)量與控制 　　 　　調(diào)整電動(dòng)閥門V1改變高溫水進(jìn)入換熱器的流量，即可改變換熱量?？梢园凑涨笆龇椒ù_定二次側(cè)供水溫設(shè)定值，由V1按此設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)。在實(shí)際工程中，高溫水網(wǎng)側(cè)的主要問(wèn)題是水力失調(diào)，由于各支路通過(guò)干管彼此相連，一個(gè)熱力站的調(diào)整往往會(huì)導(dǎo)致鄰近熱力站流量的變化。另外，高溫水側(cè)管網(wǎng)總的循環(huán)水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配，于是往往造成外溫降低時(shí)各換熱站都將高溫側(cè)水閥V1開(kāi)大，試圖增大流量，結(jié)果距熱源近的換熱站流量得到滿足，而距熱源遠(yuǎn)的換熱站流量反而減少，造成系統(tǒng)嚴(yán)重的區(qū)域失調(diào)。解決這種問(wèn)題的方法就是采用全網(wǎng)的集中控制，由管理整個(gè)高溫水網(wǎng)的中央控制管理計(jì)算機(jī)統(tǒng)一指定各熱力站調(diào)節(jié)閥V1的閥位或流量，各換熱站的DCU則僅是接收通過(guò)通訊網(wǎng)送來(lái)的關(guān)于調(diào)整閥門V1的命令，并按此命令進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。高溫水側(cè)面管網(wǎng)的集中控制調(diào)節(jié)。將在一下節(jié)中詳細(xì)介紹。 　　 5．3 小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié) 　　 　　小區(qū)熱網(wǎng)指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)。小區(qū)熱網(wǎng)的主要問(wèn)題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內(nèi)過(guò)熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中心任務(wù)就是掌握小區(qū)各建筑物的實(shí)際供暖狀況，并幫助維護(hù)人員解決冷熱不均問(wèn)題。 　　測(cè)量各戶室溫是對(duì)供暖效果最直接的觀測(cè)，但實(shí)際系統(tǒng)中尤其是對(duì)住宅來(lái)說(shuō)，很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現(xiàn)實(shí)的方法就是測(cè)量回水溫度，根據(jù)各支路回水溫度的差別，就可以估計(jì)出各支路所負(fù)責(zé)建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調(diào)整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認(rèn)為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測(cè)點(diǎn)可選在建筑熱入口中的回水管上。對(duì)于大型建筑，可選在設(shè)備夾層中幾個(gè)主要支路的回水干管上。 　　要解決冷熱不均問(wèn)題就需要對(duì)系統(tǒng)的流量分配進(jìn)行調(diào)整，在各支路上都安裝由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥成本會(huì)很高，同時(shí)一旦各支路流量調(diào)節(jié)均勻，在無(wú)局部的特殊變化時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)保持冷熱均勻的狀態(tài)，不需要經(jīng)常調(diào)整。因此可以在各支路上安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)與人工手動(dòng)調(diào)節(jié)相配合的方法實(shí)現(xiàn)小區(qū)供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和管理。為便于人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，希望各支路的調(diào)節(jié)閥有較準(zhǔn)確的開(kāi)度指示。目前國(guó)內(nèi)推廣建研院空調(diào)所等幾個(gè)單位研究開(kāi)發(fā)流量調(diào)配閥，有準(zhǔn)確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準(zhǔn)確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計(jì)算機(jī)指導(dǎo)下的人工調(diào)節(jié)。 　　根據(jù)上述討論，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要測(cè)出各支路的回水溫度，并將其統(tǒng)一送到供暖小區(qū)的中央管理計(jì)算機(jī)中進(jìn)行顯示、記錄和分析。測(cè)出這些回水溫度的方法有如下兩種方式： 　　集中十余個(gè)回水溫度測(cè)點(diǎn)設(shè)置1臺(tái)DCU。此DCU僅需要溫度測(cè)量輸入通道。再通過(guò)專門鋪設(shè)的局部網(wǎng)或通過(guò)調(diào)制解調(diào)器經(jīng)過(guò)電話線與小區(qū)的中央管理聯(lián)接。當(dāng)這十幾個(gè)溫度相互距離較遠(yuǎn)時(shí)，溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設(shè)有時(shí)就有較大困難，溫度信號(hào)的長(zhǎng)線傳輸亦會(huì)有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯(lián)至一臺(tái)DCU的測(cè)溫點(diǎn)相距不太遠(yuǎn)時(shí)適用。 　　采用內(nèi)部裝有單片機(jī)的智能式溫度傳感器，可以連接通訊網(wǎng)通訊或通過(guò)調(diào)制解調(diào)器搭用電話線連至中央管理計(jì)算機(jī)。這樣，可以在距測(cè)點(diǎn)最近的樓道墻壁上掛上一臺(tái)帶有調(diào)制解調(diào)器的溫度變送器，通過(guò)一根電纜接至回水管上的溫度傳感器，再通過(guò)一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設(shè)備每套價(jià)格可在1000～1500元人民幣之間。如果每1000～3000m2建筑安裝一個(gè)回水溫度測(cè)點(diǎn)，則平均每m2供暖建筑投資在0.50～1元間。 　　 　　小區(qū)的中央管理計(jì)算機(jī)采集到各點(diǎn)的回水溫度后，可在屏幕上通過(guò)圖形方式顯示，使運(yùn)行管理人員對(duì)當(dāng)時(shí)的供熱狀況一目了然。還可根據(jù)各支路間回水溫度的差別計(jì)算各支路閥門需要的調(diào)整量。對(duì)于一般的帶有閥位指示的調(diào)節(jié)閥，這種分析只能采用某種基于經(jīng)驗(yàn)的規(guī)則判斷法，下面為其一例： 　　找出溫度最高的10%支路的平均溫度max，溫度最低的10%支路和的平均溫度min，全網(wǎng)平均回水溫度。 　　若max - min2℃，將溫度最高的10%支路閥門都關(guān)小，與相比溫度每高1℃關(guān)小3%5～%； 　　若max - 參考文獻(xiàn) www.csshenyu.com