探究城市供熱網(wǎng)的智能化控制與管理

鮑強(qiáng)

摘要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，城市供熱管網(wǎng)的控制逐漸智能化，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的不足，提高了供熱管網(wǎng)的供熱效果。雖然大部分城市供熱已進(jìn)入智能化管理控制階段，但在控制方式的選擇和整個(gè)供熱網(wǎng)絡(luò)的管理上存在著不均衡的情況。為了研究城市供熱網(wǎng)絡(luò)的智能化管理和控制模式，根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和建立供熱網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)，本文深入探討了當(dāng)前供熱網(wǎng)絡(luò)的智能化管理和控制方式，并提出了一些創(chuàng)新的想法，希望能提供有價(jià)值的參考建議城市供熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和施工。

關(guān)鍵詞：城市供熱；智能化控制；存在的弊端；管理的創(chuàng)新

1 城市供熱系統(tǒng)的定義

所謂城市供熱系統(tǒng)一般由熱源、熱網(wǎng)和供熱用戶三部分組成。熱源，又稱熱力生產(chǎn)，主要是指生產(chǎn)和制備某一參數(shù)（溫度、壓力）的熱媒鍋爐房或熱電廠。熱網(wǎng)是一種輸送熱介質(zhì)的室外供熱管道系統(tǒng)。它是熱源與用戶之間的紐帶，起著輸送和分配熱源的作用。熱用戶是指直接使用或消耗熱能的室內(nèi)采暖、通風(fēng)空調(diào)、熱水供應(yīng)和生產(chǎn)過(guò)程供熱系統(tǒng)。根據(jù)熱源的不同，它分為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，鍋爐供暖系統(tǒng)，地源熱泵，水源熱泵，工業(yè)余熱，核能，太陽(yáng)能等熱源供暖系統(tǒng)。根據(jù)不同的供熱管道，可分為單控制，雙控制和多控制加熱系統(tǒng)。因此，當(dāng)供暖企業(yè)選擇供暖方式時(shí)，一定不要盲目遵循相同的規(guī)章制度。相反，他們應(yīng)該在客觀調(diào)查后選擇加熱方法結(jié)合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境因素。

2 智能化控制與管理的目標(biāo)及形式

作為城市居民冬季采暖的直接供應(yīng)商，供熱企業(yè)必須在投資回報(bào)中，在用戶舒適度之間取得平衡，即在滿足用戶要求的前提下盡量享受舒適，盡可能增加收入和支出，城市供熱網(wǎng)絡(luò)的智能控制和管理的目標(biāo)是提高用戶的舒適度，增加公司的供熱凈收益。采用智能控制和管理模式，短期內(nèi)一次性投資肯定會(huì)增加，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將大大降低供熱企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，提高用戶的舒適度，間接帶來(lái)更大的利益。到供暖公司的長(zhǎng)期運(yùn)作。智能控制和管理模式一般包括兩個(gè)方面，一是通過(guò)先進(jìn)的控制模式，提高控制精度，減少操作者，從而降低人工成本，減少操作者不確定性帶來(lái)的隱患，增加用戶的舒適度，為供暖公司運(yùn)行的量化管理創(chuàng)造條件。其次，為了建立一個(gè)完整的調(diào)度管理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)整個(gè)采暖公司采暖情況的定量分析，得出最優(yōu)的采暖模式，從而獲得最大的效益。

3 城市供熱網(wǎng)控制及管理的現(xiàn)狀

目前，城市供熱網(wǎng)絡(luò)主要從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上分為一次水直接供熱和二次水間接供熱；從熱源上可分為兩種方式：電廠蒸汽和鍋爐高溫?zé)崴?。早期城市供熱也采用一次蒸汽直接供熱，但由于安全性差、能源浪費(fèi)嚴(yán)重，新型供熱網(wǎng)絡(luò)已不再使用。一次水直接供熱具有一次投資少、供熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但在長(zhǎng)期使用中也存在安全、穩(wěn)定性差、維修率高、熱效率低等缺點(diǎn)。目前，除一些特殊場(chǎng)合外，新供熱管網(wǎng)基本未使用，現(xiàn)有供熱管網(wǎng)大部分已改造或在改造方案中。因此，本文僅討論蒸汽或鍋爐熱水作為熱源，二次水作為間接供熱的情況。

換熱器站作為間接二次水加熱方式的核心，起著將一次蒸汽或鍋爐一次熱水的熱能通過(guò)換熱器直接輸送給用戶的二次中/低溫?zé)崴淖饔?。目前，一個(gè)換熱站的控制和管理城市不僅有原始的方式對(duì)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)，但也有使用自動(dòng)控制的先進(jìn)方法，在換熱站沒(méi)有人值班，統(tǒng)一集中遠(yuǎn)程監(jiān)控的熱交換器。與整個(gè)供熱網(wǎng)絡(luò)的管理相對(duì)應(yīng)，不僅有更多的原有的電話調(diào)度系統(tǒng)，而且還有整個(gè)供熱網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量?；诒O(jiān)控分析的集中監(jiān)控調(diào)度管理系統(tǒng)。除了控制和管理方法不同外，由于控制方法和設(shè)備的不同，每個(gè)供熱管網(wǎng)都有自己的特點(diǎn)。

4 現(xiàn)階段城市供暖系統(tǒng)存在的弊端

（1）落后的技術(shù)，污染。過(guò)去供熱企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式是線性經(jīng)濟(jì)的單向流動(dòng)，即“資源-生產(chǎn)-消費(fèi)-廢物排放”。它的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)取決于大規(guī)模的資源開(kāi)采和消耗，這很可能超過(guò)大自然所能承受的限度，從而對(duì)自然造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。此外，由于技術(shù)落后，在加工自然資源并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過(guò)程中將釋放出大量的污染物。為了節(jié)省成本，一些不道德的公司不處理廢棄物或只是將它們丟棄到空氣中，這會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

（2）優(yōu)化運(yùn)輸系統(tǒng)，減少熱量損失，供熱輸配系統(tǒng)是供熱系統(tǒng)的核心，它決定著輸出熱源的利用率。因此，僅靠提高燃燒效率來(lái)優(yōu)化整個(gè)供熱系統(tǒng)而不考慮運(yùn)輸是非常困難的。為此，供熱企業(yè)應(yīng)以科學(xué)的理論指導(dǎo)工作，以先進(jìn)的技術(shù)和手段解決輸配范圍、輸配距離和結(jié)構(gòu)之間的問(wèn)題，采用平衡調(diào)節(jié)裝置，設(shè)置合適的進(jìn)口調(diào)節(jié)裝置，確保液壓平衡。為了使利用率最大化。

（3）能源效率很低。目前，許多供熱企業(yè)雖然對(duì)提高利用率給予了一定的重視，但由于公司人員、資金和科技實(shí)力的限制，利用效率還不高，造成了巨大的無(wú)形浪費(fèi)。也就是說(shuō)，為了達(dá)到同樣的采暖效果，采暖企業(yè)需要使用更多的自然資源，排放更多的廢氣，從而形成一個(gè)惡性循環(huán)。特別是在以煤炭等不可再生、不可清潔資源為能源的不發(fā)達(dá)國(guó)家，這一問(wèn)題將更加突出。

5 智能化控制和管理

5.1 氣候補(bǔ)償

氣候補(bǔ)償是一種常見(jiàn)的智能控制方式，即通過(guò)控制二次間接供水溫度的熱交換器站，提供的熱換熱器站可以減少，這不僅可以降低成本，又可以提高用戶在接受供熱過(guò)程中的舒適度一舉兩得。最好的方法是不要使用熱平衡控制加熱直接在實(shí)際操作中，但建立相應(yīng)的二次加熱溫度和室外溫度曲線，然后根據(jù)具體情況調(diào)整他們通過(guò)熱交換器的轉(zhuǎn)換站，所謂的曲線可以進(jìn)行加熱階段和季節(jié)，以減少取暖和提高供熱的復(fù)雜性，實(shí)際的效果。

5.2 無(wú)人值守操控

如上所述，無(wú)人值守操作是智能控制和管理的第二種模式。自動(dòng)控制設(shè)備設(shè)置在熱交換站，自動(dòng)控制水溫，補(bǔ)充水量和故障排除，無(wú)需操作員值班管理。該模式的優(yōu)點(diǎn)之一是降低了實(shí)際操作的勞動(dòng)強(qiáng)度，不僅降低了勞動(dòng)力成本，而且提高了勞動(dòng)效率。其次，采用智能控制管理，大大減少了人為因素造成的安全問(wèn)題，提高了城市供熱系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。

5.3 換熱站控制

通常，控制換熱站的幾個(gè)方面主要包括調(diào)節(jié)二次供水溫度，蒸汽壓力控制，水位恒壓換熱器，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理等，換熱站的主要目的是使用鍋爐提供蒸汽和高溫?zé)崴螂姀S提供可供用戶直接使用的第二，低溫水。在城市供暖的整個(gè)過(guò)程中，通常有一個(gè)全熱交換站和幾個(gè)可調(diào)峰值換熱站同時(shí)進(jìn)行加熱。

6 智能化控制和管理的創(chuàng)新

6.1 智能化管理和控制方式

在城市供熱智能管理和控制過(guò)程中，調(diào)度管理系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，是最好的管理方法之一。但是，我們應(yīng)該考慮用戶和城市的具體情況，結(jié)合其他因素來(lái)研究最佳的智能控制和管理模式。除了對(duì)相關(guān)操作人員進(jìn)行必要的指導(dǎo)和技術(shù)培訓(xùn)外，還需要對(duì)整個(gè)供暖系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)，全面的分析。通過(guò)調(diào)節(jié)熱交換站與各熱源之間的加熱量，可以提高運(yùn)行效率，降低投入成本，可以更有效地控制城市中的整個(gè)供熱系統(tǒng)。

6.2 管理系統(tǒng)的調(diào)度

調(diào)度管理系統(tǒng)主要包括通信網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度中心，是為大型項(xiàng)目建設(shè)開(kāi)發(fā)的一套管理系統(tǒng)。其主要目的是通過(guò)以太網(wǎng)向用戶提供相關(guān)信息，用于管理資源，顯示數(shù)據(jù)和發(fā)布內(nèi)容。而通信網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)。例如，在城市供熱過(guò)程中，電廠，熱交換站，鍋爐房等熱源的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度中心，在調(diào)度中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后將數(shù)據(jù)信息等資料發(fā)布給用戶。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著城市供熱管網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，從單一熱源向多熱源發(fā)展，管網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，供熱用戶和設(shè)備數(shù)量也在迅速增長(zhǎng)。如何對(duì)城市供熱系統(tǒng)的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行有效的管理，提高熱網(wǎng)運(yùn)行效率，節(jié)約能源變得越來(lái)越重要。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：德州市熱力公司）