集中供熱系統(tǒng)運行監(jiān)控與技術(shù)研究

付樂樂

摘? ?要：目前，經(jīng)濟發(fā)展迅速，隨著社會的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的普及，居民小區(qū)使用燃煤小鍋爐時會產(chǎn)生煙霧造成大氣污染，發(fā)展集中供熱工程，加快供熱管網(wǎng)施工建設(shè)，建造小區(qū)換熱站，使用熱電廠供熱，可實現(xiàn)熱電廠資源的合理配置，減少大氣污染，實現(xiàn)城鎮(zhèn)居民集中供熱，供熱管網(wǎng)施工過程繁瑣，供熱管網(wǎng)施工質(zhì)量直接影響著供熱管網(wǎng)的供熱效率和供熱水平，因此施工單位必須加強供熱管網(wǎng)施工質(zhì)量的全過程動態(tài)管理工作，確保供熱管網(wǎng)的正常安全運行，滿足新時代中國特色社會主義新時期人們的供熱需求。

關(guān)鍵詞：集中供熱系統(tǒng);運行監(jiān)控;技術(shù)研究

中圖分類號： TD353? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.050

當(dāng)前，我國集中供熱事業(yè)飛速發(fā)展。2018年的全國集中供熱面積相比1990年增長了35倍。近十年來，熱電聯(lián)產(chǎn)機組應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴大，目前占比達到37%，其中系統(tǒng)熱源類型正由單一結(jié)構(gòu)向多源互補轉(zhuǎn)變，熱網(wǎng)運行工況趨于復(fù)雜多變，熱用戶服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)日益提高。目前，在國內(nèi)基層熱力企業(yè)的實際生產(chǎn)運營中，存在智能化水平整體偏低、管理方式較為粗放等問題：一是一部分集中供熱系統(tǒng)尚未實現(xiàn)對重要參數(shù)的遠傳遠控，缺乏對在線診斷與實時分析的數(shù)據(jù)支撐，水力失調(diào)和冷熱不均的情況時有發(fā)生;二是由于缺乏對數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)共享的保障，智能熱網(wǎng)實施前后的指標(biāo)經(jīng)濟性、運營時效性難以評估;三是收費客服系統(tǒng)功能不完善，熱用戶服務(wù)不能滿足互聯(lián)網(wǎng)信息化時代要求;四是在已建立的供熱運行管理平臺中，熱源、熱網(wǎng)、熱力站與用戶之間存在信息壁壘，運行調(diào)節(jié)策略大多基于局部系統(tǒng)考慮，未能實現(xiàn)源網(wǎng)協(xié)同控制。熱電聯(lián)產(chǎn)機組應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴大，需要在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下實施智能控制系統(tǒng)建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展，利用先進的信息通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺的優(yōu)勢，推進能源生產(chǎn)智能化，促進多種類型能流網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通和多種能源形態(tài)協(xié)同轉(zhuǎn)化，建設(shè)“清潔低碳、安全高效”的現(xiàn)代化能源體系，是能源行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向。在先進的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)快速發(fā)展和能源“消費、供給、技術(shù)、體制”理念提上日程的時代背景下，我國的集中供熱企業(yè)亟需利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)形成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，采用現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化的方式，在系統(tǒng)工程層面提升集中供熱系統(tǒng)的生產(chǎn)、運行、管理和服務(wù)水平。

一、供熱管網(wǎng)施工質(zhì)量的隱患

一是布局不當(dāng)，設(shè)計人員規(guī)劃城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)的過程中，有時設(shè)計人員沒有對居民建筑情況和基礎(chǔ)設(shè)施進行全面了解，忽略地下自來水管道、燃氣管道、通訊光纖、國防電纜的詳細位置和走向，會導(dǎo)致設(shè)計出來的施工方案與周圍的生活環(huán)境有沖突，降低實際供暖的效率。二是施工組織管理存在缺陷，施工單位未制定完善的施工操作規(guī)程，出現(xiàn)施工人員違章作業(yè)，未按照技術(shù)規(guī)格書施工、管道焊接存在缺陷等不利情況，引發(fā)施工質(zhì)量問題。三是集中供熱規(guī)模較大，需要合理控制熱水水溫、管道流量、熱水流速和側(cè)支管與直支管分流比，但實際運行過程中供水網(wǎng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)常受各種因素制約，新接入的供熱管網(wǎng)初期會破壞原來區(qū)域的供水平衡，而且新供熱企業(yè)對小區(qū)的情況不熟悉與居民之間有一段磨合期，因此需要使用現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬相結(jié)合，研究供水管網(wǎng)管道結(jié)構(gòu)、三通等供熱的影響因素對供熱效率的影響，本文以研究管徑400mm的匯流三通內(nèi)流體的速度場和壓力場為例，研究同一管道不同分流比的流體匯合在三通內(nèi)流體的阻力損失，對研究管道系統(tǒng)的設(shè)計和流體運輸能量損失計算具有重要意義。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”智能供熱平臺應(yīng)用實例

通過對某源網(wǎng)一體的基層熱電企業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智能供熱平臺示范建設(shè)應(yīng)用，使其在供熱指標(biāo)能耗降低、經(jīng)營成本節(jié)約、工作效率提高和服務(wù)質(zhì)量提升方面取得了顯著成效。在數(shù)據(jù)感知層面，通過加裝熱力站內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)調(diào)節(jié)閥、水泵變頻器，自動控制系統(tǒng)，完善站內(nèi)主要運行參數(shù)監(jiān)控測點，增設(shè)視頻監(jiān)控設(shè)備，利用租用的運營商以太專網(wǎng)，將熱力站內(nèi)采集的所有運行參數(shù)統(tǒng)一傳輸至智能供熱平臺。調(diào)度中心可實現(xiàn)對熱力站設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測與遠程控制，從而實現(xiàn)熱力站的無人值守。在平臺業(yè)務(wù)分析層面，建設(shè)了全網(wǎng)水力平衡分析子系統(tǒng)、源網(wǎng)一體化協(xié)同調(diào)度子系統(tǒng)、能耗統(tǒng)計與分析子系統(tǒng)、經(jīng)營收費管理子系統(tǒng)、客戶服務(wù)管理子系統(tǒng)模塊。

1.全網(wǎng)水力平衡分析子系統(tǒng)

根據(jù)管網(wǎng)的實際拓撲結(jié)構(gòu)，通過熱力系統(tǒng)機理分析與歷史大數(shù)據(jù)驅(qū)動兩種建模方式建立熱網(wǎng)模型，實現(xiàn)離線模擬計算與在線運行工況尋優(yōu)功能。通過模型計算的軟測量結(jié)果與熱網(wǎng)實際運行參數(shù)的比較，指導(dǎo)運行調(diào)度，優(yōu)化控制策略。

2.源網(wǎng)一體化協(xié)同調(diào)度子系統(tǒng)

根據(jù)熱網(wǎng)歷史運行數(shù)據(jù)、室外氣象參數(shù)、管網(wǎng)慣性、建筑物特性、末端供熱形式、用戶室溫等多維度因素對熱負荷進行預(yù)測，實時計算出熱力站當(dāng)前最佳二次網(wǎng)供熱水溫度，制定出每個熱力站的獨特調(diào)節(jié)曲線，實現(xiàn)“一站一策”精準(zhǔn)控制。以用戶側(cè)室內(nèi)溫度為最終控制目標(biāo)，沿換熱站二次網(wǎng)供水溫度、換熱站一次網(wǎng)側(cè)電動調(diào)節(jié)閥開度、熱網(wǎng)首站一次網(wǎng)供水溫度等參數(shù)溯源關(guān)聯(lián)，建立熱電聯(lián)產(chǎn)機組抽汽與一次網(wǎng)供水溫度協(xié)調(diào)變化的聯(lián)動關(guān)系，從而形成源網(wǎng)一體化的熱力調(diào)控模型。

3.能耗統(tǒng)計與分析子系統(tǒng)

通過建立供熱能耗多指標(biāo)的計算模型，利用供熱系統(tǒng)運行的各類數(shù)據(jù)，進行水、電、熱等各類能耗指標(biāo)的計算，并以圖形報表等多種形式，以不同維度加以分析呈現(xiàn)。進一步地，結(jié)合水價、電價、熱價等價格因素細化供熱邊際貢獻，增加生產(chǎn)所涉及的人工、材料等各類成本信息，建立節(jié)能效果與經(jīng)濟收益的影響關(guān)系，從經(jīng)濟效益優(yōu)先的角度，推進供熱系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化及改造。

4.經(jīng)營收費管理子系統(tǒng)

通過建立一站式供熱收費解決方案，輔以銀行、微信、支付寶等多元化繳費方式，以及稅控接口、電子發(fā)票系統(tǒng)等，關(guān)聯(lián)客戶服務(wù)子系統(tǒng)，實現(xiàn)跨部門、跨系統(tǒng)的聯(lián)動收費管理，主要包括與稽查管理、生產(chǎn)調(diào)度、客服管理的聯(lián)動協(xié)調(diào)運作。解決用戶資料混亂、賬目不清、收費率低、歷史信息無法追溯等問題，提升經(jīng)營收費效率和客戶滿意度。

三、結(jié)語

供熱管網(wǎng)施工實現(xiàn)居民集中供熱，完善城市基礎(chǔ)設(shè)施，減少煙塵污染，供熱管網(wǎng)施工要重視全過程管理，控制好各個環(huán)節(jié)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，在竣工后做好竣工資料歸檔保存，促進供熱管網(wǎng)安全可靠運行。

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