集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控與分析技術(shù)淺析

（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部，黑龍江 大慶 163453）

集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控與分析技術(shù)淺析

張海巖

（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部，黑龍江 大慶 163453）

分析國(guó)內(nèi)外集中供熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部供熱工作的實(shí)際情況，介紹了集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)的組成和通信網(wǎng)絡(luò)及其取得的明細(xì)效果。

供熱系統(tǒng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；通信網(wǎng)絡(luò)

我國(guó)北方地區(qū)冬季供暖普遍采用集中供熱方式。伴隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的實(shí)施，各供熱企業(yè)開始探索新的供熱系統(tǒng)運(yùn)行管理模式，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)轄區(qū)內(nèi)的供熱系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，經(jīng)分析與計(jì)算，合理調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)的平衡，顯著提高了企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行效率，減低了供熱成本。

一、國(guó)內(nèi)外集中供熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外特別是發(fā)達(dá)國(guó)家供熱技術(shù)較為成熟，供熱系統(tǒng)均采取動(dòng)態(tài)變流量系統(tǒng)，具有成熟的供熱系統(tǒng)運(yùn)行模式，其調(diào)節(jié)與控制技術(shù)先進(jìn)、控制手段完善、流體輸配設(shè)備質(zhì)量較高。國(guó)外供熱系統(tǒng)中均配置了相應(yīng)的自控設(shè)施，能夠滿足熱用戶對(duì)供熱品質(zhì)的要求，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，鍋爐自動(dòng)控制、換熱站自動(dòng)控制技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用。瑞典的馬里墨市供熱面積1 000萬(wàn)m2，直連網(wǎng)，熱源由2個(gè)熱電廠、1個(gè)熱泵廠、3個(gè)工業(yè)余熱熱源、3個(gè)輔助鍋爐房等組成，從熱源、熱網(wǎng)到換熱站均有自控調(diào)節(jié)裝置，以保證精確調(diào)節(jié)供熱。同時(shí)各熱用戶內(nèi)都裝有恒溫閥等控制裝置，保證了用戶需求。

近年來(lái)我國(guó)供熱技術(shù)發(fā)展很快，計(jì)算機(jī)在供熱系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及，熱網(wǎng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、控制和管理也隨之發(fā)展，成為了供熱系統(tǒng)的一部分。通過計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算可進(jìn)行各熱力環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)研究。供熱系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與分析評(píng)價(jià)，以其能夠改善供熱效果、節(jié)約能源、提高供熱能力等優(yōu)點(diǎn)，成為供熱行業(yè)的一個(gè)主要研究方向。我國(guó)近年來(lái)出現(xiàn)了一些供熱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如北京市、長(zhǎng)春市、遼河油田、長(zhǎng)慶油田等均建立了不同的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部主要負(fù)責(zé)大慶油田管轄區(qū)域的供熱工作，供熱面積為3 252.55萬(wàn)m2，供熱系統(tǒng)主要由兩種供熱方式構(gòu)成：一是以熱電廠為熱源的集中供熱系統(tǒng)，包括乘銀集中供熱系統(tǒng)，讓胡路、龍南集中供熱系統(tǒng)和東風(fēng)集中供熱系統(tǒng)，集中供熱面積達(dá)2 315萬(wàn)m2，占總供熱面積的71%；二是以燃煤鍋爐房為熱源的區(qū)域供熱系統(tǒng)，包括紅崗、八百坰、圖強(qiáng)、火炬等區(qū)域燃煤鍋爐房系統(tǒng)，供熱面積達(dá)942萬(wàn)m2，占總供熱面積的29%。目前礦區(qū)服務(wù)系統(tǒng)形成了以熱電聯(lián)供、燃煤集中供熱為主，以燃油、型煤及天然氣供熱為輔的供熱格局，其中的讓胡路龍南集中供熱系統(tǒng)、乘銀集中供熱系統(tǒng)和龍鳳集中供熱系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了熱源及熱力站運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為科學(xué)運(yùn)行管理奠定了良好的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了熱源的充分利用。

二、集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)的組成

（1）現(xiàn)場(chǎng)儀表。負(fù)責(zé)供回水溫度、壓力、流量和室外溫度參數(shù)的采集，具體為在供回水管線安裝壓力變送器、溫度變送器、流量計(jì)，在戶外安裝溫度采集裝置，在補(bǔ)水處安裝流量計(jì)等。

（2）本地站?？删幊炭刂破鳎≒LC）和人機(jī)界面，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的生成、處理和集中顯示，并由通信模塊DTU借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)SCDMA/CDMA（或通過ADSL線路）等向燃煤鍋爐房監(jiān)控中心（或直接向供熱指揮中心）發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收上級(jí)中心下發(fā)的控制指令。

（3）燃煤鍋爐房監(jiān)控中心。負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域鍋爐房及所屬熱力站運(yùn)行參數(shù)，以及對(duì)本地站的控制與管理以及本區(qū)域系統(tǒng)自身的管理；向供熱指揮中心發(fā)送區(qū)域鍋爐房自身數(shù)據(jù)和接收供熱指揮中心下發(fā)的指令，提供人機(jī)界面，完成人機(jī)交互功能。

（4）供熱指揮中心：負(fù)責(zé)接收本地站和燃煤鍋爐房監(jiān)控中心以及熱力站實(shí)時(shí)上傳的數(shù)據(jù)和室外溫度；負(fù)責(zé)接收各供熱處統(tǒng)計(jì)上報(bào)的數(shù)據(jù)（包括耗電量、耗煤量、耗油量等能耗指標(biāo)）；負(fù)責(zé)對(duì)所有上傳數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線顯示及處理分析，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將相關(guān)分析結(jié)果借助局域網(wǎng)發(fā)布給各供熱處和公司相關(guān)部門；負(fù)責(zé)整個(gè)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行指揮。

三、供熱監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)

通信是整個(gè)熱網(wǎng)控制系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的樞紐，各個(gè)熱力站通過通信系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的集中監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)度，必須建立連接所有監(jiān)控點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)。熱網(wǎng)的特點(diǎn)是點(diǎn)多面廣，距離較遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)情況各異。在我國(guó)多數(shù)城市的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)都沒有專門鋪設(shè)通信線路，采用ADSL、CDMA、SCDMA網(wǎng)絡(luò)等多種傳輸方式進(jìn)行通信，能夠減少運(yùn)行成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

大慶油田集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)示意圖見圖1。

（1）ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）寬帶。它是一種通過現(xiàn)有普通電話線為家庭、辦公室提供寬帶數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的技術(shù)，主要面向個(gè)人或企業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)在家里高速上網(wǎng)的要求，其通信速度可以達(dá)到512k或1M，完全可以達(dá)到實(shí)時(shí)在線的系統(tǒng)要求。其障礙在于運(yùn)行費(fèi)用，各地收費(fèi)價(jià)格差異很大。企業(yè)用戶一條ADSL不限時(shí)包月費(fèi)用在100～2 000元。熱力站每個(gè)站點(diǎn)申請(qǐng)一條ADSL，監(jiān)控中心申請(qǐng)一條固定IP地址的ADSL。

（2）普通電話撥號(hào)。即每個(gè)熱力站申請(qǐng)一條專用的普通電話線，監(jiān)控中心根據(jù)需要點(diǎn)數(shù)適當(dāng)申請(qǐng)多條電話線。該種方式實(shí)施最為簡(jiǎn)單，投資最低，運(yùn)行費(fèi)用不高，而且通信線路非常可靠，易于維護(hù)，無(wú)線路故障，但實(shí)時(shí)性較差，10個(gè)熱力站通常20～30min左右輪巡一遍。

（3）GPRS/CDMA無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)。普通無(wú)線通信方式在大城市一般較少采用。最近采用手機(jī)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)如GPRS、GSM、CDMA的系統(tǒng)開始頻繁出現(xiàn)。經(jīng)過眾多的項(xiàng)目實(shí)踐，GPRS通信方式日趨成熟，其具有運(yùn)行費(fèi)用低廉，實(shí)時(shí)性好，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面大等特點(diǎn)，是一種較好的通信系統(tǒng)方案。采用GPRS通信通常有兩種實(shí)施方案：采用移動(dòng)虛擬網(wǎng)或Internet接入。

（4）SCDMA無(wú)線通信。SCDMA是世界上第一套將智能天線應(yīng)用于商業(yè)電信運(yùn)營(yíng)的無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；第一次將時(shí)分雙工（TDD）用于宏蜂窩結(jié)構(gòu)，其基站與終端都大規(guī)模采用軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)；并第一次優(yōu)化組合以上功能，實(shí)現(xiàn)了同步碼分多址的無(wú)線通信協(xié)議，成為國(guó)際領(lǐng)先的無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在油田通信系統(tǒng)中，SCDMA通信具有價(jià)格低廉，系統(tǒng)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛采用。

四、供熱系統(tǒng)的分析與評(píng)價(jià)

大慶油田集中供熱系統(tǒng)監(jiān)控中心建立后，實(shí)現(xiàn)了讓龍、乘銀、東風(fēng)集中供熱系統(tǒng)以及登峰、銀浪、乘風(fēng)燃?xì)忮仩t房的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及熱力站遠(yuǎn)程控制，可以逐步取消各個(gè)熱力站的值班人員，降低了工作強(qiáng)度。針對(duì)熱網(wǎng)供熱具有的很強(qiáng)的非線性、大滯后、時(shí)變性和不確定性，系統(tǒng)根據(jù)熱網(wǎng)溫度、壓力、流量參數(shù)結(jié)合熱網(wǎng)時(shí)滯、慣性、室外溫度變化等因素，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立科學(xué)供熱控制模型，分析熱網(wǎng)各環(huán)路工況特性，預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)方案，保證熱源負(fù)荷合理供給，同時(shí)保證熱源與熱網(wǎng)的良好匹配。以熱網(wǎng)分析為基礎(chǔ)建立動(dòng)態(tài)水壓圖，從而對(duì)調(diào)節(jié)方案的合理性進(jìn)行評(píng)估，以保證熱網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。模擬出初期、中期、高期不同時(shí)期運(yùn)行工況，并對(duì)熱網(wǎng)的供熱能力進(jìn)行評(píng)估，以保證熱網(wǎng)的安全運(yùn)行。分析熱用戶負(fù)荷變化，預(yù)測(cè)對(duì)其他熱用戶或熱源的影響。分析熱源參數(shù)降低情況，預(yù)測(cè)熱用戶的參數(shù)是否滿足要求。

圖1

五、結(jié)語(yǔ)

集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)供暖調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)預(yù)測(cè)，分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)自動(dòng)完成，從而對(duì)系統(tǒng)下一步的運(yùn)行狀況實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)，使熱網(wǎng)預(yù)測(cè)熱負(fù)荷具有快速、準(zhǔn)確、自適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)科學(xué)分析各系統(tǒng)的運(yùn)行效果和供熱效率，保證標(biāo)準(zhǔn)供熱，科學(xué)供熱。

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TU833

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：1671-0711（2014）11-0052-03

2014-06-24）