虹桥机场之换热站直供系统的控制

上海2010年世博会，正值上海虹桥机场T2通航半年，上海机场出色发挥了桥头堡的作用，作为能源与环境控制提供者的我们完成了T2航站楼能源控制系统的重任。至今已经稳定运行11年。

上海虹桥机场T2能源中心负责T2航站楼及国航酒店的空调冷热水供应（管网长度约2KM）。在T2航站楼站和国航酒店共设置了9个交换站直供机房，其中冷冻水采用三次水泵直供方式输送。为了系统运行稳定，三次水泵设置了回水总管温度调节回路。

一般来讲，供冷水力半径越大的枝状管网系统，在距离加压设备不同距离的用水点之间的压力不平衡现象越明显，距离加压设备越近，相对剩余压头较多，必须通过管网的水力平衡调试，消除各用水点的剩余压头，确保在管网供冷时，各用水点均能得到所需的设计流量。换热站三次泵直供系统可以很好的解决这个问题。

直供系统的优点：

1：没有板换，减少投资；

2：能源中心制冷和蓄冷的温度能提高一度，提高能源站COP；

3：减小水泵功率配置，降低投资；

4：提高末端舒适度；

但是事物都有两面性的，直供系统的缺点就是：

在传统的板交方式中，通过在系统末端设置板式热交换器，将二次泵与三次泵隔离开，控制相对简单，系统调试与运行都很方便，直供系统的控制则不相同。由于取消了板式热交换器，二次泵与所有末端的三次泵直接联通，相互影响和干涉，系统复杂性成倍增加，如果控制不好系统就容易产生振荡和泄漏。此外在调试过程中，每个末端三次泵互相关联，牵一发而动全身，难度大大增加了。下图为其中一个换热站的控制原理图。

因为换热站直供系统没有板换，很多单位特别是施工单位或者常规楼控厂家、甚至一些设计院往往把换热站三次泵直供归类于常规的水泵二次接力控制而忽视了直供系统在管网平衡控制中的作用。所以不理解工艺的控制只是没有大脑的机械手而已。

在虹桥机场T2航站楼使用直供系统之前，国内某特大型城市的T3扩建也使用过类似思路，但是在控制系统的选择上采用民用DDC控制器，并忽视了三次泵的管网平衡控制的作用，那个系统每天每个小时都要人工去现场调整阀门和三次泵的频率，不胜其烦，且控制供回水温度偏差厉害。  

不得不说上海人还是非常务实并敢于尝试，上海华东建筑设计院的设计大师和上海机场集团的工程师们认识到直供系统对于用户侧及能源中心的使用至关重要，提出在末端换热站直供系统中采用专业公司，耦合控制策略，采用工业级控制器进行系统控制的思路。

三次水泵直供温度调节装置由旁通管、双向流量计、温度传感器、回水总管调节阀组成，由于三次水泵为变频水泵，水泵转速随系统的需求变化而变化。当某一个热交换站水量变化时，如果没有这套调节装置，就会因为二次水泵来不及改变而影响其它热交换站的运行。即二次水泵水量与三次水泵水量不匹配产生的问题。尤其是当某一热交换站水量突然增加较多时，相邻的热交换站会减少供水量。

遥想2009年携刚干完浦东机场之豪气，身兼项目经理及自控技术岗，负责自控系统的选型、原理图及施工图设计、供货安装、编程、上位机等一些列工作，开航前两个月更是拼命加班加点，记得通航前进航站楼要安检不得带水，进去之后也没地方装水，夏天六七月的温度安检进来一待一天，每个角楼每个机房靠脚丈量，连续一周进行换热站调试，经过反复修改程序调整pid做到尽善尽美，抗住了巨大的压力，国内最大最早的直供系统现已经稳定运行11年。

每个换热站采用一套西门子PLC，除了做好换热站控制之外还需将信号上传给航站楼BA和能源中心控制系统，能源中心控制平台对换热站的控制的权限最高，权限由能源站分配；

换热站直供系统几个控制要点：  

1：盈亏管在“盈”和“亏”状态下，PID三个参数设置的合理性，因为两个状态下的管网震荡是不一样的，所以是两套不同的PID；这个反复测试反复调整，在不同的负荷情况下反复验证PID参数设置的合理性，这个经验来之不易；

2：盈亏管和回水温度控制的先后性，两者之间关系匹配；

3：当某个换热站发生流量变化动作时候，在能源中心应及时对其他换热站进行预动作，调整回水阀门的PID值作为预动作。

4：所有换热站控制系统接入能源中心为星型架构，需要融入机场TA系统，调试复杂，协调了N家单位；  

上述控制要点没有事先的理论支撑，都是在调试过程中摸索出来，靠腿跑出来的，从下图可以看出调试后盈亏管的流量都在微盈亏之间，极好的控制了回水温度，匹配了能源站与用户之间从产能到用能之间的衔接。