基于智能化理論的城市集中供熱系統(tǒng)研究與應(yīng)用

任馬強

（太原市熱力集團有限責(zé)任公司，山西 太原 030000）

隨著城市規(guī)模的加大，供暖范圍的不斷增加，如何合理的調(diào)節(jié)集中供熱系統(tǒng)，對其進行科學(xué)的控制，以便于使得供熱系統(tǒng)得到合理的性能提升。隨著科學(xué)的發(fā)展技術(shù)，供熱系統(tǒng)的提升技術(shù)也在發(fā)生著巨大的變化與革新。在實踐工程操作過程中，有不少熱供單位曾通過對供熱溫度提升、對管路中的循環(huán)水量增大壓力的方式來保證用戶出現(xiàn)的供熱來保證供熱，雖然可以有效的解決冷熱不均、水力失調(diào)的問題，但是在不同程度上也出現(xiàn)了流量與溫差的不協(xié)調(diào)性的現(xiàn)象。單一的上述方式還會使得供熱系統(tǒng)在局部發(fā)生不同程度的壓力值不協(xié)調(diào)，這就會使得供暖的情況變得更加復(fù)雜。

1 供熱系統(tǒng)介紹

國內(nèi)熱網(wǎng)系統(tǒng)主要有直供系統(tǒng)和間供系統(tǒng)這兩種形式，許多城市普遍采用間供系統(tǒng)的模式。此種熱網(wǎng)系統(tǒng)一般需要經(jīng)過生產(chǎn)、輸配和消費三個環(huán)節(jié)，其中生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要是有統(tǒng)一的熱源輸入至主管道，而輸配環(huán)節(jié)主要為利用城市熱網(wǎng)將熱源進行各個區(qū)域的輸送，保證用戶的能量的保障，消費環(huán)境為最終供熱用戶的使用終點?，F(xiàn)在熱網(wǎng)在輸送熱量的過程中，往往會出現(xiàn)一級和二級網(wǎng)水熱不協(xié)調(diào)的問題，而智能熱網(wǎng)就是要優(yōu)化通二級網(wǎng)水力系統(tǒng)來平衡調(diào)控此類問題。

2 智能熱網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)

智能熱網(wǎng)主要有八套系統(tǒng)組成，分別為熱源DCS 系統(tǒng)、換熱站自控和遠程監(jiān)控系統(tǒng)、二級網(wǎng)水力平衡調(diào)控系統(tǒng)、分戶計量系統(tǒng)、管道測漏系統(tǒng)、熱網(wǎng)GIS 系統(tǒng)、熱網(wǎng)在線模擬仿真系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。其中熱源DCS 系統(tǒng)主要指的是利用自動化生產(chǎn)管理的理論對熱源進行控制；換熱站自控和遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要是對換熱站進行自動化控制管理；二級網(wǎng)水力平衡調(diào)控系統(tǒng)主要指的是對門棟流量進行科學(xué)合理的調(diào)配；分戶計量系統(tǒng)是對消費者的消費情況進行監(jiān)控；管道測漏系統(tǒng)主要是對一級管故障提供實時的監(jiān)測；熱網(wǎng)GIS 系統(tǒng)主要是掌握熱網(wǎng)周圍環(huán)境的實時監(jiān)控；熱網(wǎng)在線模擬仿真系統(tǒng)主要是對熱網(wǎng)運營過程中的出現(xiàn)的突發(fā)事件進行預(yù)警；視頻監(jiān)控系統(tǒng)是利用監(jiān)控設(shè)備對重點區(qū)域進行圖像的監(jiān)控。上述八套系統(tǒng)是單獨存在，但是系統(tǒng)之間可以將數(shù)據(jù)進行相互的傳輸，保證了熱網(wǎng)系統(tǒng)的長期正常運行。

3 智能熱網(wǎng)的系統(tǒng)分析

3.1 熱源DCS 系統(tǒng)

燃煤鍋爐房是集中供熱的熱源的主要來源。其設(shè)備的穩(wěn)定運行是熱源供熱的保障，也是整個熱源控制核心和難點，因此需要在實際的生產(chǎn)中，對熱供鍋爐及其相關(guān)設(shè)備進行安全大檢查，對可能出現(xiàn)的運轉(zhuǎn)難點進行科學(xué)的控制，制定快速反應(yīng)方案，在最初的系統(tǒng)設(shè)定中需要及時增強系統(tǒng)的可靠性，完善現(xiàn)場信息的及時控制。

3.2 換熱站自控和遠程監(jiān)控系統(tǒng)

換熱站自控和遠程監(jiān)控需要實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，以便于降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度。這就需要對換熱站設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)化的工藝流程，安裝于標(biāo)準(zhǔn)化流程對應(yīng)的控制軟件，標(biāo)準(zhǔn)化的控制體系可以保證標(biāo)準(zhǔn)化的控制程序和控制策略。

3.3 二級網(wǎng)水力平衡調(diào)控系統(tǒng)

一般情況下，城市的一級網(wǎng)水利較為平穩(wěn)，而二級網(wǎng)由于網(wǎng)管網(wǎng)距離長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜必然會出現(xiàn)一些局部區(qū)域的水力失衡，二級網(wǎng)水利的不穩(wěn)定會造成不用區(qū)域的供熱人群熱量消耗的不穩(wěn)定性，往往會帶來實際熱量的不真實性，導(dǎo)致了熱量傳輸?shù)睦速M。

而采用控制器和電動調(diào)節(jié)閥的自動調(diào)節(jié)方式可以很好的解決上述問題，此項技術(shù)是對樓棟末端回水溫度及時監(jiān)控與修補，同時利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以使安裝區(qū)域的控制器與監(jiān)控中心熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)時時刻刻的數(shù)據(jù)傳輸，為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提供安裝區(qū)域的第一手資料，使得監(jiān)控中心系統(tǒng)及時下發(fā)對回水管道溫度調(diào)節(jié)閥的指令，保證二級網(wǎng)水力的穩(wěn)定。

3.4 分戶計量系統(tǒng)

國內(nèi)常用的分戶計量系統(tǒng)多為在在每個用戶安裝計量表，然后在采暖季結(jié)束后根據(jù)戶表讀數(shù)進行采暖費結(jié)算。這種方式解決不了用戶拖欠費用的問題，也無法通過了解用戶的用熱系統(tǒng)進行供熱運行優(yōu)化，建議采用IC 卡預(yù)付費熱計量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶先繳費后用熱，同時可以提高工作效率和計算準(zhǔn)確性，為供熱計量收費和供熱節(jié)能的實施奠定了基礎(chǔ)。

3.5 管道測漏系統(tǒng)

管道測漏系統(tǒng)主要是對管網(wǎng)由于常年地下的腐蝕，管網(wǎng)出現(xiàn)破裂現(xiàn)象的一種監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就是可以快速的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)管破裂點，精準(zhǔn)的對管網(wǎng)實施全天候的監(jiān)控。這就得力于此套系統(tǒng)采用了當(dāng)今最為先進的光學(xué)測量溫度裝置，此套裝置主要由測溫主機、信號采集、分析信號、信號輸出等元件組成，最大限度的監(jiān)控復(fù)雜的地下管網(wǎng)情況，做到第一時間發(fā)現(xiàn)問題，將問題出現(xiàn)的區(qū)域最小模塊化和最大區(qū)域化，并且將破裂區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境第一時間反饋給中央控制站，使得中央控制站掌握一手資料信息。

3.6 熱網(wǎng)GIS 系統(tǒng)

熱網(wǎng)GIS 系統(tǒng)，主要講管網(wǎng)中相關(guān)圖像采集源與技術(shù)資料等存儲于公司的系統(tǒng)中，這樣就可以保證資料的追溯性[1]，實現(xiàn)了資料的閉環(huán)管理，為今后其他管路的建設(shè)提供參考與借鑒作用，同時便于后期公司可以及時調(diào)取原有資料。上述系統(tǒng)還可以為其他熱供公司提供相互學(xué)習(xí)借鑒的機會與平臺。

3.7 熱網(wǎng)在線模擬仿真系統(tǒng)

熱網(wǎng)在線仿真系統(tǒng)，主要基于PC 系統(tǒng)實現(xiàn)用戶在線體驗的一種系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以對管路進行在線的時刻熱力模擬，及時地提供最佳的模擬方案，為后期的運營過程中出現(xiàn)的故障提供強有力的技術(shù)支持服務(wù)。

3.8 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對管網(wǎng)站周圍設(shè)備提供監(jiān)控，保障了設(shè)備的運轉(zhuǎn)的安全性與穩(wěn)定性。保證對突發(fā)事件提供準(zhǔn)確的圖像。整個系統(tǒng)的監(jiān)控保證了對斷突發(fā)事件全程的快速掌握與判斷。

4 結(jié)語

本文對城市集中供暖采用智能化管理模式，大大提高了供暖效率，具有一定的參考價值。