集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)

鄭 潔

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司,山西 太原 030001)

隨著人們生活水平的不斷提升，冬季采暖已經(jīng)成為人們生活的基本要求，集中供熱系統(tǒng)受到了越來(lái)越廣泛的重視。目前我國(guó)北方地區(qū)的城市及很多城鎮(zhèn)都開(kāi)始使用集中供熱系統(tǒng)。集中供暖范圍的不斷擴(kuò)大使得能源消耗量驟然增加，從而加劇了能源短缺難題。此外，我國(guó)很多城市的供熱系統(tǒng)都采用直接燃煤或者電廠(chǎng)排熱等熱源，因此集中供熱系統(tǒng)每年都會(huì)消耗大量的礦物能源。面對(duì)能源短缺且環(huán)境污染嚴(yán)重的局面，節(jié)能降耗、減少污染已經(jīng)成為我國(guó)面臨的重要任務(wù)。為此，我們必須對(duì)我國(guó)的集中采暖進(jìn)行有效改造，改善采暖消耗大量能源的現(xiàn)狀。

1 集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)介紹

1.1 集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、GPRS網(wǎng)路數(shù)據(jù)傳輸部分及二級(jí)換熱站共同構(gòu)成了集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備PLC可以實(shí)時(shí)采集各換熱站一、二次網(wǎng)的各項(xiàng)工藝參數(shù)，并對(duì)各項(xiàng)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)送至調(diào)度中心并接收調(diào)度中心發(fā)來(lái)的各項(xiàng)調(diào)度指令。調(diào)度中心在接到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)來(lái)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)后可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析并打印各項(xiàng)報(bào)表，此外還可以向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的調(diào)度指令。集中供熱調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)GPRS網(wǎng)路與各個(gè)換熱站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

1.2 集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的作用

首先，集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可以統(tǒng)一監(jiān)測(cè)并管理供熱管網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)供熱管網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)且全面的監(jiān)測(cè)，對(duì)最不利況點(diǎn)的壓差進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)熱源的供給進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，更好地適應(yīng)因溫度變化而導(dǎo)致的熱網(wǎng)負(fù)荷變動(dòng)。其次，集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)還能夠安全、有效且合理的對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，依據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)供熱工作進(jìn)行合理規(guī)劃。最后，集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)還可以作為熱網(wǎng)安全、有效運(yùn)行的重要保障。集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的上級(jí)是調(diào)度監(jiān)控中心，下級(jí)則是各個(gè)遠(yuǎn)程終端站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將調(diào)度監(jiān)控中心與遠(yuǎn)程終端站進(jìn)行連接。如此一來(lái)可以通過(guò)遠(yuǎn)程終端站實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱管網(wǎng)的基本控制，同時(shí)通過(guò)監(jiān)控中心對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。如果系統(tǒng)可以正常通訊，監(jiān)控中心就可以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)功能，各個(gè)遠(yuǎn)程終端接收到監(jiān)控中心的要求并按要求執(zhí)行，保證各項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作順利開(kāi)展。一旦系統(tǒng)通訊發(fā)生故障，遠(yuǎn)程終端站也可以獨(dú)立進(jìn)行基本控制。

2 換熱站系統(tǒng)分析

換熱站是集中供熱系統(tǒng)的重要組成部分，在整個(gè)供熱系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用。換熱站具有時(shí)變性、強(qiáng)耦合性、熱慣性、大滯后性等特征，這也導(dǎo)致供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性不足。換熱站可以根據(jù)供熱系統(tǒng)的具體情況及用戶(hù)的實(shí)際供暖需求來(lái)對(duì)供熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)，更好地確保系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 換熱站系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的必要性

換熱站是整個(gè)集中供熱系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它是連接熱源及熱用戶(hù)的重要環(huán)節(jié)，其工作狀態(tài)的好壞將直接對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，直接決定著供熱效率和供熱品質(zhì)。當(dāng)前階段，我國(guó)的絕大多數(shù)的換熱站都使用人工監(jiān)控的方式，在人工監(jiān)控下循環(huán)泵及補(bǔ)水泵大多數(shù)都以變頻方式運(yùn)轉(zhuǎn)，加劇了電能的消耗，并不能有效發(fā)揮其節(jié)能效果。此外，這種監(jiān)控方式還導(dǎo)致大量人力資源的浪費(fèi)，一旦換熱站在運(yùn)行中發(fā)生故障，工作人員難以準(zhǔn)確定位隱患位置，如果無(wú)法及時(shí)排除故障就有可能引發(fā)設(shè)備故障。在集中供熱系統(tǒng)中，各個(gè)換熱點(diǎn)之間都是相互獨(dú)立的，這也導(dǎo)致了集中供熱系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也會(huì)引起熱力、水利失衡的問(wèn)題。此時(shí)如果集中供熱系統(tǒng)的供熱效率和質(zhì)量不好，就會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)現(xiàn)象。

可見(jiàn)，不管是從集中供熱系統(tǒng)而言還是從換熱站控制方面來(lái)考慮，亦或者從換熱站節(jié)能效果分析，在已建成換熱站基礎(chǔ)上，建立完善的自控系統(tǒng)，不僅可以滿(mǎn)足人們的供熱需要，還可以提高熱力站的節(jié)能效果，其經(jīng)濟(jì)效益十分巨大?？梢?jiàn)，加強(qiáng)換熱站系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分必要。

2.2 換熱站控制原理

通常情況下，換熱站會(huì)根據(jù)用戶(hù)的要求和供熱的實(shí)際情況來(lái)對(duì)供熱量進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)。在進(jìn)行換熱站控制過(guò)程中，通常是進(jìn)行泵的控制和溫度的控制，并借助質(zhì)、量雙調(diào)的控制方式，來(lái)達(dá)到預(yù)期的控制效果，其既能夠?qū)ρh(huán)泵的流量進(jìn)行控制，而且還可以對(duì)二次供水溫度進(jìn)行有效的控制。換熱站系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)可以確保供熱管網(wǎng)二次網(wǎng)能夠達(dá)到恒定的預(yù)設(shè)定供水溫度，該階段換熱器一次側(cè)的被控對(duì)象是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，其開(kāi)度的大小將會(huì)直接決定換熱器所能夠達(dá)到的一次供水流量。換熱站控制原理需要先把預(yù)設(shè)溫度設(shè)定為系統(tǒng)的給定值，并把傳感器傳送來(lái)的溫度值定義為反饋值，閥門(mén)開(kāi)度定義為輸出值，這樣就可以通過(guò)系統(tǒng)的控制運(yùn)算，來(lái)確保二次供水溫度的恒定。在運(yùn)行過(guò)程中，如果換熱器的設(shè)定值與二次供水溫度出現(xiàn)一定的偏差時(shí)，則需要對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱器的一次熱源流量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，這樣既能夠使換熱器一次側(cè)熱能得到有效改善，而且還可以提高換熱站系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3 換熱站的節(jié)能調(diào)節(jié)措施

3.1 實(shí)行分時(shí)分區(qū)室溫調(diào)解

根據(jù)影響供熱建筑能耗的相關(guān)因素，可以遵照國(guó)家制定的室內(nèi)建筑溫度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分區(qū)分時(shí)進(jìn)行室溫調(diào)節(jié)。在滿(mǎn)足用戶(hù)能耗溫度的需求下，針對(duì)特定的采暖需求，進(jìn)行分時(shí)段分區(qū)域的室溫調(diào)節(jié)，從而節(jié)約熱能，降低換熱站的能耗。這種方式不僅提高了人們的舒適度，還有利于提高人們的健康水平。

3.2 努力改進(jìn)分布式變頻水設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的水循環(huán)過(guò)程中，往往存在過(guò)多的預(yù)留壓，這種過(guò)多的預(yù)留壓一定程度上消耗了過(guò)多的熱能。通過(guò)努力改進(jìn)分布式變頻水設(shè)計(jì)，可以徹底消除這種無(wú)效的能耗，從而提高熱能的利用率。

3.3 釆用合理高效的控制算法

在集中供暖過(guò)程中，換熱站作為調(diào)節(jié)供暖的核心，可以通過(guò)合理高效的控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站的高效合理控制。通過(guò)采用合理高效的控制，達(dá)到熱能的合理分配，從而實(shí)現(xiàn)在集中供暖過(guò)程中的系統(tǒng)節(jié)能。由于換熱站具有多擾動(dòng)、熱慣性大、系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作難度大等特點(diǎn)，此時(shí)可以釆用模糊控制算法來(lái)對(duì)其進(jìn)行有效的控制，實(shí)際上，模糊控制主要是以模糊語(yǔ)言變量、模糊集合論及模糊邏輯推理為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)智能控制，其模糊控制原理圖如圖1所示。模糊控制器是其核心部分，由計(jì)算機(jī)的程序?qū)崿F(xiàn)控制規(guī)律，要想有效提高被控對(duì)象的控制精確性，還需要將模糊量轉(zhuǎn)換為精確量，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站的有效控制。

4 結(jié)語(yǔ)

集中供熱系統(tǒng)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程，其穩(wěn)定有效運(yùn)行不僅可以滿(mǎn)足人們的供暖需求，還有利于節(jié)能降耗及環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為了促進(jìn)集中供熱系統(tǒng)的有效運(yùn)行就需要不斷完善集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，而換熱站節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)十分必要，其可以更好的提高集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率。