集中供熱節能調度監控系統

鄭 潔

(太原市熱力集團有限責任公司,山西 太原 030001)

隨著人們生活水平的不斷提升，冬季采暖已經成為人們生活的基本要求，集中供熱系統受到了越來越廣泛的重視。目前我國北方地區的城市及很多城鎮都開始使用集中供熱系統。集中供暖范圍的不斷擴大使得能源消耗量驟然增加，從而加劇了能源短缺難題。此外，我國很多城市的供熱系統都采用直接燃煤或者電廠排熱等熱源，因此集中供熱系統每年都會消耗大量的礦物能源。面對能源短缺且環境污染嚴重的局面，節能降耗、減少污染已經成為我國面臨的重要任務。為此，我們必須對我國的集中采暖進行有效改造，改善采暖消耗大量能源的現狀。

1 集中供熱節能調度監控系統介紹

1.1 集中供熱節能調度監控系統的結構

調度監控系統、GPRS網路數據傳輸部分及二級換熱站共同構成了集中供熱節能調度監控系統。現場監控設備PLC可以實時采集各換熱站一、二次網的各項工藝參數，并對各項運行設備的實際工作狀態進行檢測和監控。現場監控設備可以通過通訊網絡將監控到的數據送至調度中心并接收調度中心發來的各項調度指令。調度中心在接到現場監控設備發來的各項數據后可以對數據進行存儲、分析并打印各項報表，此外還可以向現場監控設備發送相應的調度指令。集中供熱調度監控系統通過GPRS網路與各個換熱站之間進行數據通訊。

1.2 集中供熱節能調度監控系統的作用

首先，集中供熱節能調度監控系統可以統一監測并管理供熱管網的各項參數，對供熱管網的運行狀況進行實時且全面的監測，對最不利況點的壓差進行監視，對熱源的供給進行合理的調節，更好地適應因溫度變化而導致的熱網負荷變動。其次，集中供熱節能調度監控系統還能夠安全、有效且合理的對供熱系統進行調度，依據系統的實際運行數據對供熱工作進行合理規劃。最后，集中供熱節能調度監控系統還可以作為熱網安全、有效運行的重要保障。集中供熱節能調度監控系統的上級是調度監控中心，下級則是各個遠程終端站，通過網絡將調度監控中心與遠程終端站進行連接。如此一來可以通過遠程終端站實現對供熱管網的基本控制，同時通過監控中心對整個系統進行協調。如果系統可以正常通訊，監控中心就可以實現協調功能，各個遠程終端接收到監控中心的要求并按要求執行，保證各項監測工作順利開展。一旦系統通訊發生故障，遠程終端站也可以獨立進行基本控制。

2 換熱站系統分析

換熱站是集中供熱系統的重要組成部分，在整個供熱系統中發揮著十分重要的作用。換熱站具有時變性、強耦合性、熱慣性、大滯后性等特征，這也導致供熱系統的穩定性不足。換熱站可以根據供熱系統的具體情況及用戶的實際供暖需求來對供熱量進行調節，更好地確保系統可以穩定運行。

2.1 換熱站系統開發的必要性

換熱站是整個集中供熱系統的重要環節，它是連接熱源及熱用戶的重要環節，其工作狀態的好壞將直接對整個系統的安全有效運行起著至關重要的作用，直接決定著供熱效率和供熱品質。當前階段，我國的絕大多數的換熱站都使用人工監控的方式，在人工監控下循環泵及補水泵大多數都以變頻方式運轉，加劇了電能的消耗，并不能有效發揮其節能效果。此外，這種監控方式還導致大量人力資源的浪費，一旦換熱站在運行中發生故障，工作人員難以準確定位隱患位置，如果無法及時排除故障就有可能引發設備故障。在集中供熱系統中，各個換熱點之間都是相互獨立的，這也導致了集中供熱系統難以實現最佳運行狀態，同時也會引起熱力、水利失衡的問題。此時如果集中供熱系統的供熱效率和質量不好，就會導致能源的浪費現象。

可見，不管是從集中供熱系統而言還是從換熱站控制方面來考慮，亦或者從換熱站節能效果分析，在已建成換熱站基礎上，建立完善的自控系統，不僅可以滿足人們的供熱需要，還可以提高熱力站的節能效果，其經濟效益十分巨大。可見，加強換熱站系統設計十分必要。

2.2 換熱站控制原理

通常情況下，換熱站會根據用戶的要求和供熱的實際情況來對供熱量進行及時的調節。在進行換熱站控制過程中，通常是進行泵的控制和溫度的控制，并借助質、量雙調的控制方式，來達到預期的控制效果，其既能夠對循環泵的流量進行控制，而且還可以對二次供水溫度進行有效的控制。換熱站系統對溫度進行控制和調節可以確保供熱管網二次網能夠達到恒定的預設定供水溫度，該階段換熱器一次側的被控對象是電動調節閥，其開度的大小將會直接決定換熱器所能夠達到的一次供水流量。換熱站控制原理需要先把預設溫度設定為系統的給定值，并把傳感器傳送來的溫度值定義為反饋值，閥門開度定義為輸出值，這樣就可以通過系統的控制運算，來確保二次供水溫度的恒定。在運行過程中，如果換熱器的設定值與二次供水溫度出現一定的偏差時，則需要對電動調節閥的開度進行調整，以實現對換熱器的一次熱源流量進行有效的調節，這樣既能夠使換熱器一次側熱能得到有效改善，而且還可以提高換熱站系統的運行效率。

3 換熱站的節能調節措施

3.1 實行分時分區室溫調解

根據影響供熱建筑能耗的相關因素，可以遵照國家制定的室內建筑溫度標準來分區分時進行室溫調節。在滿足用戶能耗溫度的需求下，針對特定的采暖需求，進行分時段分區域的室溫調節，從而節約熱能，降低換熱站的能耗。這種方式不僅提高了人們的舒適度，還有利于提高人們的健康水平。

3.2 努力改進分布式變頻水設計

在傳統的水循環過程中，往往存在過多的預留壓，這種過多的預留壓一定程度上消耗了過多的熱能。通過努力改進分布式變頻水設計，可以徹底消除這種無效的能耗，從而提高熱能的利用率。

3.3 釆用合理高效的控制算法

在集中供暖過程中，換熱站作為調節供暖的核心，可以通過合理高效的控制算法，實現對換熱站的高效合理控制。通過采用合理高效的控制，達到熱能的合理分配，從而實現在集中供暖過程中的系統節能。由于換熱站具有多擾動、熱慣性大、系統協調動作難度大等特點，此時可以釆用模糊控制算法來對其進行有效的控制，實際上，模糊控制主要是以模糊語言變量、模糊集合論及模糊邏輯推理為核心來實現的計算機智能控制，其模糊控制原理圖如圖1所示。模糊控制器是其核心部分，由計算機的程序實現控制規律，要想有效提高被控對象的控制精確性，還需要將模糊量轉換為精確量，這樣就可以實現對換熱站的有效控制。

4 結語

集中供熱系統是一項十分復雜的工程，其穩定有效運行不僅可以滿足人們的供暖需求，還有利于節能降耗及環境保護目標的實現。為了促進集中供熱系統的有效運行就需要不斷完善集中供熱節能調度監控系統，而換熱站節能監控系統的開發十分必要，其可以更好的提高集中供熱節能調度監控系統的運行效率。