城市供熱智能化監管系統的研究及其應用分析

郭致才

（民勤縣給排水管理站， 甘肅 民勤 733399）

伴隨國民經濟的快速化發展，城市規模在逐漸擴大，同時城市供熱系統也得到了較好的發展。在這樣的背景下，人們對供熱效果具有較高的要求。以往供熱監管體系，僅僅以人力為基準，進行檢測，并進行維護調控等。進而對城市供熱質量發揮具有一定的影響。在新的形勢下，新型供熱智能化監管系統，主要是由四部分內容構成的，能夠實時監測供熱系統中的數據點，真正促進供熱質量的提升。

1 城市供熱

1.1 城市供熱系統

從總體上講，城市供熱作為一個系統，是由以下幾方面內容構成的。其中包含了熱源以及熱源網以及熱用戶這三部分組成的。從結構上看，呈現出網絡狀，總體十分龐大，并且封閉，具有一定的復雜性。在目前形勢下，隨著城市供熱管網網絡化建設發展，城市供熱方式逐漸發生轉變，具體轉變為由單一熱源開始向多種熱源轉變，同時供熱網絡也在不斷增大[1]。另外，熱用戶以及供熱設備也在呈變化增長中。因此，加大管理城市供熱系統，是十分重要的問題。

1.2 城市供熱系統面臨的情況

在目前形勢下，城市供熱網絡具有以下兩種形勢。一種是一次水進行直接供熱，另一種是二次水間接供熱。從熱源角度講，分為鍋爐高溫熱水，還包括電廠蒸汽這樣的形式。在以往城市發展過程中，供熱都是以二次水間接供熱為主，但也存在部分利用一次水直接供熱。對于一次蒸汽直接供熱而言，進行一次水供熱，結構十分簡單，同時投入較低低廉。但受安全性以及使用效率等多種因素影響，存在著較多的問題，最終不得不面臨著淘汰的局面。當前大部分城市供熱網不會選擇利用這樣的方式，部分已建一次水供熱網，也開始對技術進行改建，轉向為他種供熱方式。和一次水直接供熱相比，二次水間接供熱，具有較高的資金成本投入，但卻擁有較高的利用效率，同時供熱十分穩定，并且安全度十分高，在當前城市供熱當中受到了廣泛的歡迎。

對于二次間接供熱方式而言，具有較高的安全性，并且能夠對資源進行合理利用，但在城市供熱系統管理上仍然面臨著一些問題，進而導致供熱系統缺乏完善性。對于專業人士來講，對換熱站是十分了解的。在二次間接供熱當中，占據著核心地位，并在城市供熱系統當中也發揮著重要性作用。具體而言，是對鍋爐當中的一次高溫熱水轉變成二次低溫熱水，進而傳遞到用戶當中的一個環節。在目前城市發展中，換熱站管理存在著一些問題。之所以造成問題的發生，是由以下幾點內容造成的。第一，操作人員缺乏專業性技術。第二，對于全自動操控換熱站來講，缺乏人員看守。當換熱站發生問題時，不能得到及時性解決，進而錯過了維修時間，最終對居民生產造成較大影響。

2 供熱智能化監管系統具體結構

對于供熱智能化監管系統而言，主要是由四部分內容構成的。其中包含了監測點、控制點以及監控中心和通訊網絡這四部分內容。在這寫內容作用下，能夠有效監督城市供熱運行狀態。下面將針對這幾部分內容進行針對性分析。第一，監測點 。對于監測點而言，在智能化監管系統當中，占有一定地位，并發揮著重要性作用。在一定程度上講，監測點應實現對供熱管段的全覆蓋。進行布置最為主要的目的在于能夠供熱出現的問題進行監測。假如發生問題能夠及時的進行反饋。第二，通訊網絡。對于通訊網絡來講，在監測點以及控制點中發揮了重要性作用，扮演著媒介的角色。具體而言，能夠有效反饋監測點的數據信息。第三，監控中心。監控中心的主要作用是對接收數據進行的一種流轉，在智能化監管系統當中，占據核心地位。對監測點信息參數，進行針對性過濾以及選擇判斷，這樣才能給予控制點輸出特殊指令[1]。在一定程度上講，監控中心，能夠對數據進行有效處理，還能對信息參數等進行計算對比，最終存儲部分有用信息數據。第四，控制點。在監測系統當中，控制點是最為關鍵的環節，主要是在供熱管段調控中心部位進行布置的。通訊網絡在接收指令命令的背景下，控制點能夠作出反應，進而實現對供熱系統調節目標。

2.1 智能化管理控制

2.2.1 氣候補償

在智能化管理控制中，氣候補償是一種常見的形式。可以對換熱站二次間接供水溫度進行有效控制，這樣才能對提供的熱量進行降低。在這樣的方式下，能夠降低一定的成本，還能提升用戶滿足度，最終實現雙贏的局面。在具體操作中，對于供熱控制來講，不將熱量平衡方式直接利用，而是可以建立相關曲線，例如二次供熱溫度以及室外溫度曲線等等[3]。再利用換熱站進行轉換，調整實際情況，不僅能減少供熱復雜性，還能提升供熱效果。

2.2.2 無人值守操控

在智能化管理控制當中，無人值守這種模式，主要是在換熱站中，將自控設備進行設置，進而能夠對水溫進行自動控制，還能補水等等，能夠有效的排查故障作業等等，不需要操作人員進行管理。對于這種模式而言，其具備的優勢在于能夠減少操作勞動強度，還能降低勞動人員利用成本，進而提升勞動強度。另外，進行智能化管理控制以后，能夠減少人為因素造成的問題，提高城市供熱安全性。

2.2.3 換熱站控制

在一般情況下，針對換熱站的控制，主要是以以下幾方面內容為主，一種是對二次供水溫度進行調節，并對蒸汽壓力進行有效控制，同時對換熱器水位進行有效管理，確保熱網定壓處于穩定狀態。對于換熱站來講，最為主要的作用是，鍋爐能夠提供一定的熱水，并且電廠能夠將蒸汽進行轉變，進而用戶能夠直接利用低溫水。在城市供熱中，針對用戶供熱取暖，會有總換熱站，同時還有可以調峰的換熱站，以備用戶取暖。

3 供熱智能化監管系統的實際應用

對于供熱智能化監管系統而言，主要是對監測數據點進行合理布置，進而能夠實現對供熱過程監管，還能對發生的問題進行預警。對于監測點布置來講，是全覆蓋的，能夠實時監測供熱系統，還能對其運行過程進行監測[2]。如果監測點數據具有很大的波動，監控中心能夠采取相關對策，進行報警，防止問題的發生。

3.1 優化水平失調

在供熱系統當中，對于各立管循環環路長度而言，存在著很大的差別，同時立管環路壓力損失不能達到平衡，造成各個熱用戶實際流量以及要求流量之間存在一定的偏差，造成近立管所室內溫度較高，而遠立管所溫度則較高，這種冷熱不同的情況叫做水平失調。在這樣現象下，會導致近端用戶室內擁有著較高的溫度，同時熱量也較大。而遠端用戶室內溫度則很低，同時熱量較為不足。不僅導致能源的浪費，同時也不能滿足人體室內溫度實際需求。

熱用戶將流量自動調節閥進行安裝過程中，對熱網智能化監管系統利用作用下，能夠有效調節流量段流量。對于熱用戶數據信息反饋，在具體時間范圍內，如果管段實際流量以及設定流量范圍具有一定的差別，監控系統，能夠對控制指令進行反饋，反饋給熱用戶流量自動調節閥中[4]。能夠對近遠端冷熱不均的情況進行有效解決，最終進行全面調節控制。

3.2 監控管道腐蝕

3.2.1 管道內出現腐蝕的情況

導致供熱管道出現腐蝕這樣的情況，是由以下幾點原因造成的。一種是水中溶解氧含量在不斷增加。另一種是熱水溫度的增加。最后一種是熱水鹽離子濃度不斷增加，還有擁有較多的溶解氣體等等。在這些因素背景影響下，導致供熱管道腐蝕程度加快，進而對管道利用壽命具有嚴重影響。

在管道當中，將全覆蓋監測點進行有效布置，在一定時間范圍內，監測點對水質信息進行采集，并傳輸到監控中心。監控中心對水質數據進行對比分析，進而將操作指令傳送給控制點。這樣才能對熱水水溫進行調節，并對管道腐蝕情況具有緩解性作用。另外，應反饋給工作人員，使其能夠采取相關防腐對策。

3.2.2 管道外腐蝕

對于城市集中供熱管網敷設方式來講，主要分為以下幾種。一種是架空敷設，另一種是由溝敷設，最后一種是直埋敷設。對于架空敷設來講，存在著一些問題，例如占地以及美觀等問題。而管溝敷設也存在著相關問題，例如投資大以及工程量等相關問題。而直埋敷設具有著較多的優點，例如占地小，還具備著投資少等特征，另外，施工簡單也是最為主要的優勢。因此，得到了有效的利用。文章主要針對管道外腐蝕直埋敷設進行了針對性分析。對于直埋敷設管道外腐蝕，一般是和管道所埋處土壤成分具有緊密的聯系，同時還和溫度具有直接聯系[5]。據不完全統計，鹽堿地區以及酸性地區，土壤對管道腐蝕程度要比正常土壤高很多。土壤溫度的上升，將造成土壤化學離子的不斷增加，同時也會發生較強的化學反應。在一定程度上會導致供熱管道外的腐蝕。供熱管道外部，應將防腐層加設其中。在防腐層檢測中，主要劃分為兩部分內容，一種是開挖檢測，另一種是不開挖檢測。前者會耗費一定的人力財力，不是十分理想的方式。在管道外部監測點，并對管道以及大地之間的直流電進行利用，依據測量的管地電位以及管內電流，應反饋到監控中心。并對數據計算平臺進行利用，這樣才能更好的計算出絕緣電阻值。另外，依據絕緣電阻值，對防腐層情況進行評價。

3.2.3 預警水錘現象

在密閉管路系統當中，受流體流量變化，會產生一定的壓力波，進而導致振動情況，這種現象稱之為水錘。由于是在一定時間內造成的，因此將會具有較大的破壞性。在這段時間當中，管道流量變化，將造成管道壓強和沖擊，造成管道出現破裂，還會出現管線癟塌這樣的情況。在供熱系統中，主要是以智能化監管系統為主，不僅能夠實時監測管道內流量，針對預警水錘情況還能采取相關對策。對于停泵導致的水錘現象來講，所謂停泵水錘，具體而言，是指發生突然斷電，或者是相關原因造成的水泵停止運行[3]。在水泵以及壓力管道中，水流速發生變化，進而造成壓力升降水力沖擊情況。如果出現停泵水錘這樣的情況，在水泵壓水管路中，擁有較大的起伏，還會出現斷流水錘。換言之，管路最高處中，會出現負壓，如果壓強值低于飽和壓力。將會發生汽化，進行形成汽腔，使連續水流出現中斷現象。另外，在供熱系統運行過程中，管段處流量出現較大變化時，在通訊網絡下，數據能夠被及時反饋到監控中心。在這個過程中，監控中心會向控制點發出指令，并進行報警處理。當控制點接收到相關指令以后，及時將管道氣門開啟，這樣才能將管道當中的空氣及時排出，并減少增壓泵轉速，進而降低系統流量實際壓力[5]。當搶險人員到達現場以后，針對不能進行有效預警處理的水錘現象，將會依據原預案，對解決措施進行深入性研究。

4 供熱智能化監管系統應用要點

對于供熱智能化監管系統而言，能夠實時監測供熱管網當中的數據參數，還能對供熱過程中的潛在問題進行預判，進而對問題進行及時的反饋，在真正意義上給予供熱質量提供保障，降低人力物力等不必要的浪費，確保供熱系統處于穩定狀態[1]。另外，有效運用智能化系統，能夠打破傳統供熱系統人力，進而確保智能化實現經濟節約[2]。作為操作人員，應給予一定的技術培養，確保在供熱系統中，能夠有效調整換熱站以及熱源，進而對城市供熱系統進行控制。不僅能夠減少投資成本，還能提升運行效率。

5 結束語

綜上所述，對于城市供熱智能化監管系統來講，不僅是供熱監管平臺的一種有效探索。在這個系統中，進行智慧監管以及管理，能夠保證供熱系統遠程化管理，確保供熱穩定運行，能夠降低供熱系統問題發生頻率。另外，也是我國向發達國家邁進的重要武器，進行深入性研究，具有一定的現實意義。