計算機監控系統在供熱管網中應用探索

鄭琨

【摘要】 隨著人們環保意識的增強，各地都開展“藍天碧水工程”，集中供熱事業迅猛發展，管網規模不斷擴大；另一方面，隨著人們生活水平的提高，對供熱質量的需求也越來越高。這些，都使得技術進步和技術改造成為各熱力公司面臨的緊迫問題，粗放型的供熱方式必須向“高效、節能、舒適 ”的高技術型供熱方式轉變，因此，供熱管網計算機監控系統正是適應時代要求的產物。

【關鍵詞】 計算機 監控系統 供熱管網

我國北方地區基本位于寒帶及高寒帶地區，有著漫長的冬季需要進行供暖，以保障人民日常工作及生活。但由于技術、工藝及其他因素的限制，我國過去一直采用小鍋爐小區域供熱系統，致使城市形象大打折扣，環境污染嚴重，隨著人們環保意識的增強，各地都開展“藍天碧水工程”，集中供熱事業迅猛發展，管網規模不斷擴大；另一方面，隨著人們生活水平的提高，對供熱質量的需求也越來越高。這些，都使得技術進步和技術改造成為各熱力公司面臨的緊迫問題，粗放型的供熱方式必須向“高效、節能、舒適 ”的高技術型供熱方式轉變，因此，供熱管網計算機監控系統正是適應時代要求的產物。

一、計算機監控系統的作用及位置

熱網控制系統設計采用PC+PLC模式，以此實現對整個熱網系統的集中管理、分散控制。系統主工控機設在熱網控制中心，主要負責采集過程數據，并提供操作指導、設備控制、故障診斷、報警信息、事件報告、數據處理、趨勢顯示。監測系統由1個熱網控制中心及若干個PLC遠程子站組成，負責各站內數據采集、控制調節、系統報警、通過接口模塊和通訊系統將檢測的數據傳送到熱網控制中心上位機等功能。熱網控制中心主要任務是負責供熱系統的節能運行，集中體現為：（1）全熱網熱力平衡管理，包括對一次網的平衡管理和二次網的平衡管理。（2）基于熱力平衡的熱網，熱源供熱量合理并跟隨氣象預報（包含風、雪天影響等）進行科學預測和規劃。實現跟隨環境溫度變化執行科學供熱運行，從而達到經濟運行的目的。

二、供熱管網計算機監控系統原理和組成

2.1供熱網自動監控系統的5大功能

（1）及時檢測參數，了解系統工況，做到“居調度室而知全局”。（2）均勻調節流量，消除冷熱不均，消除水力工況失調，不能單靠系統投運前的一次性初調節，在系統運行過程中，經常的流量均勻調節是必不可少的。除電動自力式調節閥外，其它手動調節閥將無能為力。（3）合理匹配工況，保證按需供熱。計算機監控系統可以通過軟件開發，配量供熱系統熱特性識別和工況優化分析程序，根據前幾天供熱系統的實測供回水溫度、循環流量、室外溫度，以及歷年同期情況和氣象預報，預測當天的最佳況匹配，進而對熱源和熱力網實行直接自動控制或運行指導。（4）及時診斷故障，確保安全運行。（5）健全運行檔案，實現量化管理。計算機系統可以建立各種信息數據庫，能夠對運行進程的各種信息數據進行分析，根據需要打印運行日志。水壓圖、煤耗、電耗、水耗、供熱量等運行控制指標，還可調閱各重要參數的歷史數據。供熱系統的計算機自動監控，不但可以改善供熱效果，而且能大大提高系統的熱能利用率，一般在手動調節的基礎上，還能再節能10% 20%左右。

2.2計算機監控系統的2種監控方式

目前在國內，對于供熱系統計算機監控方式有兩種不同的思路：（1）采用中央集中式監控方式，即中央大權獨攬，熱力站機組只有測試儀表和執行機構，它的功能只是參數的下情上達和指令的上情下達本身沒有獨立的自動調控的決策功能：（2）中央與就地分工協作的監控方法，即集散式（或又稱分布式）的系統。在后者系統中，各熱力站的專用控制器（或 PLC系統） 就成為連接一次網和二次網，起“承上啟下”作用的關鍵設備。對一次網來說，中央控制室從各熱力站控制器獲得需求信息，然后綜合調配各站的供量，調節自身出力，滿足總負荷的變化。對二次網來說，控制器要保證在室外溫度變化的情下用戶室內溫度達到需求，并確保系統安全穩定運行，這是目前國內外最常采用的方式。由于供熱網廣域分布的特點，其監控系統的聯網方式是保證運行可靠性的關鍵環節，對這樣復雜的系統，常將其稱為SCADA系統 （監視控制與數據采集系統：supervis0rycontro1 And

2.3監控系統硬件 4大組成部分

供熱網計算機監控系統從硬件角度看由4大部分（或4個層次）組成。

（1）中央控制室系統又稱管理級。有和熱源監控系統（如鍋爐房或熱電廠首站）全為一體的，也有單獨對外部供熱網實施監控的，有和單位局域網聯網的，也有自成體系的。其硬件部分主要包括：工控機 （上位機）、服務器、 UPS電源、網絡通訊設備等。

（2）通訊系統又稱通訊級。實現遠程監控的各種通訊手段，一般分為有線傳輸和無線傳輸兩大類型。

（3）熱力站自控系統又稱自動級。由于換熱站的自控系統功能明確，監測參數相對固定（國家換熱站機組規范 中有明確規定），所以，一般不再采用 PLC系統，而是使用針對不同應用要求而開發的換熱站專用控制器。控制器的基本功能除參數監測、安全保護、數據遠傳外，主要就是通過控制一次側調節閥開度而改變一次側流量，從而達到控制二次側水溫的目的。根據應用層次不同，大概可以分為 3類。a簡單單回路控制器。在生活熱水系統中，換熱器二次側水溫要求相對穩定，所以只安裝自力式溫控閥便可基本滿足要求。b氣候補償型控制器。根據室外溫度的變化而改變二次網的水溫，在保證室內溫度合格的前提下，做到舒適、節能。這也是一種簡單的控制器，只采集室外溫度和二次供水溫度，根據面板定的控制曲線改變調節閥開度。它不能采集更多的參數，也沒有更復雜的功能，但價格便宜，安裝使用方便，運行可靠，所以特別適合在小型機組上應用，在無人值守站中也可使用。由于它沒有聯網功能，所以在大型的供熱網監控系統中不使用。c標準換熱站控制器。為了適應我國供熱網規模大，工況復雜，技術水平相對落后的情況，對作為供熱網監控系統核心設備的換熱站控制器就提出了較高要求。調節功能。通過設定的標準溫度控制曲線或有關指令控制次側調節閥開度改變一次側流量，從而調節二次側水溫，使其達到預定的要求。計算功能。通過采集一次網瞬時流量、一次供水溫度、一次回水溫度，計算出一次網瞬時熱量，進而進行流量累積和熱量累積。同樣，二次網也可以如此。控制功能包括二次側供水溫度/供回水平均溫度控制 （不同時段的不同曲線：最高及最低限制），一次側回水溫度最高限制，一次、二次回水溫度限制 （DRT），一次流量最高、最低限制，閥位最大、最小開度限制，二次側供、回壓差控制，二次側回水定壓，手動/自動方式切換等等 。安全功能。包括防汽化，二次供溫超高限保護及報警，二次供壓超高限保護及報警，二次回溫超低限保護及報警，泵變頻器運行保護及報警，水箱水位低保 護及報警聯網功能。適應多種方式的廣域網聯接，本地多臺控制器的局域聯接。（4）最后要說明的是控制器自身有內部的軟件，國內產品大部分不需要復雜的二次開發，只進行簡單設置或組態即可。

參 考 文 獻

[1] 張志軍，徐向東，徐春暉. 熱力系統計算機監控實驗臺的研制[J]. 儀器儀表學報，2000（04）.

[2] 吳忠仁. 計算機技術在熱力監測中的應用探討[J]. 中國科技信息，2013（09）.