城市供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)的研究及其應(yīng)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(jīng)濟的快速化發(fā)展，城市規(guī)模在逐漸擴大，同時城市供熱系統(tǒng)也得到了較好的發(fā)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(jiān)管體系，僅僅以人力為基準(zhǔn)，進行檢測，并進行維護調(diào)控等。進而對城市供熱質(zhì)量發(fā)揮具有一定的影響。在新的形勢下，新型供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)，主要是由四部分內(nèi)容構(gòu)成的，能夠?qū)崟r監(jiān)測供熱系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點，真正促進供熱質(zhì)量的提升。

1 城市供熱

1.1 城市供熱系統(tǒng)

從總體上講，城市供熱作為一個系統(tǒng)，是由以下幾方面內(nèi)容構(gòu)成的。其中包含了熱源以及熱源網(wǎng)以及熱用戶這三部分組成的。從結(jié)構(gòu)上看，呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)狀，總體十分龐大，并且封閉，具有一定的復(fù)雜性。在目前形勢下，隨著城市供熱管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)發(fā)展，城市供熱方式逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，具體轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓡我粺嵩撮_始向多種熱源轉(zhuǎn)變，同時供熱網(wǎng)絡(luò)也在不斷增大[1]。另外，熱用戶以及供熱設(shè)備也在呈變化增長中。因此，加大管理城市供熱系統(tǒng)，是十分重要的問題。

1.2 城市供熱系統(tǒng)面臨的情況

在目前形勢下，城市供熱網(wǎng)絡(luò)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?zé)崴?，還包括電廠蒸汽這樣的形式。在以往城市發(fā)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(jié)構(gòu)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(dāng)前大部分城市供熱網(wǎng)不會選擇利用這樣的方式，部分已建一次水供熱網(wǎng)，也開始對技術(shù)進行改建，轉(zhuǎn)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(wěn)定，并且安全度十分高，在當(dāng)前城市供熱當(dāng)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?qū)Y源進行合理利用，但在城市供熱系統(tǒng)管理上仍然面臨著一些問題，進而導(dǎo)致供熱系統(tǒng)缺乏完善性。對于專業(yè)人士來講，對換熱站是十分了解的。在二次間接供熱當(dāng)中，占據(jù)著核心地位，并在城市供熱系統(tǒng)當(dāng)中也發(fā)揮著重要性作用。具體而言，是對鍋爐當(dāng)中的一次高溫?zé)崴D(zhuǎn)變成二次低溫?zé)崴?，進而傳遞到用戶當(dāng)中的一個環(huán)節(jié)。在目前城市發(fā)展中，換熱站管理存在著一些問題。之所以造成問題的發(fā)生，是由以下幾點內(nèi)容造成的。第一，操作人員缺乏專業(yè)性技術(shù)。第二，對于全自動操控?fù)Q熱站來講，缺乏人員看守。當(dāng)換熱站發(fā)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(chǎn)造成較大影響。

2 供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)

對于供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)而言，主要是由四部分內(nèi)容構(gòu)成的。其中包含了監(jiān)測點、控制點以及監(jiān)控中心和通訊網(wǎng)絡(luò)這四部分內(nèi)容。在這寫內(nèi)容作用下，能夠有效監(jiān)督城市供熱運行狀態(tài)。下面將針對這幾部分內(nèi)容進行針對性分析。第一，監(jiān)測點 。對于監(jiān)測點而言，在智能化監(jiān)管系統(tǒng)當(dāng)中，占有一定地位，并發(fā)揮著重要性作用。在一定程度上講，監(jiān)測點應(yīng)實現(xiàn)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(xiàn)的問題進行監(jiān)測。假如發(fā)生問題能夠及時的進行反饋。第二，通訊網(wǎng)絡(luò)。對于通訊網(wǎng)絡(luò)來講，在監(jiān)測點以及控制點中發(fā)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(jiān)測點的數(shù)據(jù)信息。第三，監(jiān)控中心。監(jiān)控中心的主要作用是對接收數(shù)據(jù)進行的一種流轉(zhuǎn)，在智能化監(jiān)管系統(tǒng)當(dāng)中，占據(jù)核心地位。對監(jiān)測點信息參數(shù)，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(jiān)控中心，能夠?qū)?shù)據(jù)進行有效處理，還能對信息參數(shù)等進行計算對比，最終存儲部分有用信息數(shù)據(jù)。第四，控制點。在監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，控制點是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，主要是在供熱管段調(diào)控中心部位進行布置的。通訊網(wǎng)絡(luò)在接收指令命令的背景下，控制點能夠作出反應(yīng)，進而實現(xiàn)對供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)目標(biāo)。

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?？梢詫Q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(xiàn)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(guān)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(zhuǎn)換，調(diào)整實際情況，不僅能減少供熱復(fù)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(dāng)中，無人值守這種模式，主要是在換熱站中，將自控設(shè)備進行設(shè)置，進而能夠?qū)λ疁剡M行自動控制，還能補水等等，能夠有效的排查故障作業(yè)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(yōu)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(nèi)容為主，一種是對二次供水溫度進行調(diào)節(jié)，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(wǎng)定壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。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?qū)⒄羝M行轉(zhuǎn)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(diào)峰的換熱站，以備用戶取暖。

3 供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)的實際應(yīng)用

對于供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)而言，主要是對監(jiān)測數(shù)據(jù)點進行合理布置，進而能夠?qū)崿F(xiàn)對供熱過程監(jiān)管，還能對發(fā)生的問題進行預(yù)警。對于監(jiān)測點布置來講，是全覆蓋的，能夠?qū)崟r監(jiān)測供熱系統(tǒng)，還能對其運行過程進行監(jiān)測[2]。如果監(jiān)測點數(shù)據(jù)具有很大的波動，監(jiān)控中心能夠采取相關(guān)對策，進行報警，防止問題的發(fā)生。

3.1 優(yōu)化水平失調(diào)

在供熱系統(tǒng)當(dāng)中，對于各立管循環(huán)環(huán)路長度而言，存在著很大的差別，同時立管環(huán)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(nèi)溫度較高，而遠(yuǎn)立管所溫度則較高，這種冷熱不同的情況叫做水平失調(diào)。在這樣現(xiàn)象下，會導(dǎo)致近端用戶室內(nèi)擁有著較高的溫度，同時熱量也較大。而遠(yuǎn)端用戶室內(nèi)溫度則很低，同時熱量較為不足。不僅導(dǎo)致能源的浪費，同時也不能滿足人體室內(nèi)溫度實際需求。

熱用戶將流量自動調(diào)節(jié)閥進行安裝過程中，對熱網(wǎng)智能化監(jiān)管系統(tǒng)利用作用下，能夠有效調(diào)節(jié)流量段流量。對于熱用戶數(shù)據(jù)信息反饋，在具體時間范圍內(nèi)，如果管段實際流量以及設(shè)定流量范圍具有一定的差別，監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)刂浦噶钸M行反饋，反饋給熱用戶流量自動調(diào)節(jié)閥中[4]。能夠?qū)h(yuǎn)端冷熱不均的情況進行有效解決，最終進行全面調(diào)節(jié)控制。

3.2 監(jiān)控管道腐蝕

3.2.1 管道內(nèi)出現(xiàn)腐蝕的情況

導(dǎo)致供熱管道出現(xiàn)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(dǎo)致供熱管道腐蝕程度加快，進而對管道利用壽命具有嚴(yán)重影響。

在管道當(dāng)中，將全覆蓋監(jiān)測點進行有效布置，在一定時間范圍內(nèi)，監(jiān)測點對水質(zhì)信息進行采集，并傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心對水質(zhì)數(shù)據(jù)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(diào)節(jié)，并對管道腐蝕情況具有緩解性作用。另外，應(yīng)反饋給工作人員，使其能夠采取相關(guān)防腐對策。

3.2.2 管道外腐蝕

對于城市集中供熱管網(wǎng)敷設(shè)方式來講，主要分為以下幾種。一種是架空敷設(shè)，另一種是由溝敷設(shè)，最后一種是直埋敷設(shè)。對于架空敷設(shè)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(shè)也存在著相關(guān)問題，例如投資大以及工程量等相關(guān)問題。而直埋敷設(shè)具有著較多的優(yōu)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(yōu)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(shè)進行了針對性分析。對于直埋敷設(shè)管道外腐蝕，一般是和管道所埋處土壤成分具有緊密的聯(lián)系，同時還和溫度具有直接聯(lián)系[5]。據(jù)不完全統(tǒng)計，鹽堿地區(qū)以及酸性地區(qū)，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(xué)離子的不斷增加，同時也會發(fā)生較強的化學(xué)反應(yīng)。在一定程度上會導(dǎo)致供熱管道外的腐蝕。供熱管道外部，應(yīng)將防腐層加設(shè)其中。在防腐層檢測中，主要劃分為兩部分內(nèi)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(jiān)測點，并對管道以及大地之間的直流電進行利用，依據(jù)測量的管地電位以及管內(nèi)電流，應(yīng)反饋到監(jiān)控中心。并對數(shù)據(jù)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(jù)絕緣電阻值，對防腐層情況進行評價。

3.2.3 預(yù)警水錘現(xiàn)象

在密閉管路系統(tǒng)當(dāng)中，受流體流量變化，會產(chǎn)生一定的壓力波，進而導(dǎo)致振動情況，這種現(xiàn)象稱之為水錘。由于是在一定時間內(nèi)造成的，因此將會具有較大的破壞性。在這段時間當(dāng)中，管道流量變化，將造成管道壓強和沖擊，造成管道出現(xiàn)破裂，還會出現(xiàn)管線癟塌這樣的情況。在供熱系統(tǒng)中，主要是以智能化監(jiān)管系統(tǒng)為主，不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測管道內(nèi)流量，針對預(yù)警水錘情況還能采取相關(guān)對策。對于停泵導(dǎo)致的水錘現(xiàn)象來講，所謂停泵水錘，具體而言，是指發(fā)生突然斷電，或者是相關(guān)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(fā)生變化，進而造成壓力升降水力沖擊情況。如果出現(xiàn)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(xiàn)斷流水錘。換言之，管路最高處中，會出現(xiàn)負(fù)壓，如果壓強值低于飽和壓力。將會發(fā)生汽化，進行形成汽腔，使連續(xù)水流出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。另外，在供熱系統(tǒng)運行過程中，管段處流量出現(xiàn)較大變化時，在通訊網(wǎng)絡(luò)下，數(shù)據(jù)能夠被及時反饋到監(jiān)控中心。在這個過程中，監(jiān)控中心會向控制點發(fā)出指令，并進行報警處理。當(dāng)控制點接收到相關(guān)指令以后，及時將管道氣門開啟，這樣才能將管道當(dāng)中的空氣及時排出，并減少增壓泵轉(zhuǎn)速，進而降低系統(tǒng)流量實際壓力[5]。當(dāng)搶險人員到達現(xiàn)場以后，針對不能進行有效預(yù)警處理的水錘現(xiàn)象，將會依據(jù)原預(yù)案，對解決措施進行深入性研究。

4 供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用要點

對于供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)而言，能夠?qū)崟r監(jiān)測供熱管網(wǎng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)參數(shù)，還能對供熱過程中的潛在問題進行預(yù)判，進而對問題進行及時的反饋，在真正意義上給予供熱質(zhì)量提供保障，降低人力物力等不必要的浪費，確保供熱系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)[1]。另外，有效運用智能化系統(tǒng)，能夠打破傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)人力，進而確保智能化實現(xiàn)經(jīng)濟節(jié)約[2]。作為操作人員，應(yīng)給予一定的技術(shù)培養(yǎng)，確保在供熱系統(tǒng)中，能夠有效調(diào)整換熱站以及熱源，進而對城市供熱系統(tǒng)進行控制。不僅能夠減少投資成本，還能提升運行效率。

5 結(jié)束語

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