集中供热节能调度监控系统

郑 洁

(太原市热力集团有限责任公司,山西 太原 030001)

随着人们生活水平的不断提升，冬季采暖已经成为人们生活的基本要求，集中供热系统受到了越来越广泛的重视。目前我国北方地区的城市及很多城镇都开始使用集中供热系统。集中供暖范围的不断扩大使得能源消耗量骤然增加，从而加剧了能源短缺难题。此外，我国很多城市的供热系统都采用直接燃煤或者电厂排热等热源，因此集中供热系统每年都会消耗大量的矿物能源。面对能源短缺且环境污染严重的局面，节能降耗、减少污染已经成为我国面临的重要任务。为此，我们必须对我国的集中采暖进行有效改造，改善采暖消耗大量能源的现状。

1 集中供热节能调度监控系统介绍

1.1 集中供热节能调度监控系统的结构

调度监控系统、GPRS网路数据传输部分及二级换热站共同构成了集中供热节能调度监控系统。现场监控设备PLC可以实时采集各换热站一、二次网的各项工艺参数，并对各项运行设备的实际工作状态进行检测和监控。现场监控设备可以通过通讯网络将监控到的数据送至调度中心并接收调度中心发来的各项调度指令。调度中心在接到现场监控设备发来的各项数据后可以对数据进行存储、分析并打印各项报表，此外还可以向现场监控设备发送相应的调度指令。集中供热调度监控系统通过GPRS网路与各个换热站之间进行数据通讯。

1.2 集中供热节能调度监控系统的作用

首先，集中供热节能调度监控系统可以统一监测并管理供热管网的各项参数，对供热管网的运行状况进行实时且全面的监测，对最不利况点的压差进行监视，对热源的供给进行合理的调节，更好地适应因温度变化而导致的热网负荷变动。其次，集中供热节能调度监控系统还能够安全、有效且合理的对供热系统进行调度，依据系统的实际运行数据对供热工作进行合理规划。最后，集中供热节能调度监控系统还可以作为热网安全、有效运行的重要保障。集中供热节能调度监控系统的上级是调度监控中心，下级则是各个远程终端站，通过网络将调度监控中心与远程终端站进行连接。如此一来可以通过远程终端站实现对供热管网的基本控制，同时通过监控中心对整个系统进行协调。如果系统可以正常通讯，监控中心就可以实现协调功能，各个远程终端接收到监控中心的要求并按要求执行，保证各项监测工作顺利开展。一旦系统通讯发生故障，远程终端站也可以独立进行基本控制。

2 换热站系统分析

换热站是集中供热系统的重要组成部分，在整个供热系统中发挥着十分重要的作用。换热站具有时变性、强耦合性、热惯性、大滞后性等特征，这也导致供热系统的稳定性不足。换热站可以根据供热系统的具体情况及用户的实际供暖需求来对供热量进行调节，更好地确保系统可以稳定运行。

2.1 换热站系统开发的必要性

换热站是整个集中供热系统的重要环节，它是连接热源及热用户的重要环节，其工作状态的好坏将直接对整个系统的安全有效运行起着至关重要的作用，直接决定着供热效率和供热品质。当前阶段，我国的绝大多数的换热站都使用人工监控的方式，在人工监控下循环泵及补水泵大多数都以变频方式运转，加剧了电能的消耗，并不能有效发挥其节能效果。此外，这种监控方式还导致大量人力资源的浪费，一旦换热站在运行中发生故障，工作人员难以准确定位隐患位置，如果无法及时排除故障就有可能引发设备故障。在集中供热系统中，各个换热点之间都是相互独立的，这也导致了集中供热系统难以实现最佳运行状态，同时也会引起热力、水利失衡的问题。此时如果集中供热系统的供热效率和质量不好，就会导致能源的浪费现象。

可见，不管是从集中供热系统而言还是从换热站控制方面来考虑，亦或者从换热站节能效果分析，在已建成换热站基础上，建立完善的自控系统，不仅可以满足人们的供热需要，还可以提高热力站的节能效果，其经济效益十分巨大。可见，加强换热站系统设计十分必要。

2.2 换热站控制原理

通常情况下，换热站会根据用户的要求和供热的实际情况来对供热量进行及时的调节。在进行换热站控制过程中，通常是进行泵的控制和温度的控制，并借助质、量双调的控制方式，来达到预期的控制效果，其既能够对循环泵的流量进行控制，而且还可以对二次供水温度进行有效的控制。换热站系统对温度进行控制和调节可以确保供热管网二次网能够达到恒定的预设定供水温度，该阶段换热器一次侧的被控对象是电动调节阀，其开度的大小将会直接决定换热器所能够达到的一次供水流量。换热站控制原理需要先把预设温度设定为系统的给定值，并把传感器传送来的温度值定义为反馈值，阀门开度定义为输出值，这样就可以通过系统的控制运算，来确保二次供水温度的恒定。在运行过程中，如果换热器的设定值与二次供水温度出现一定的偏差时，则需要对电动调节阀的开度进行调整，以实现对换热器的一次热源流量进行有效的调节，这样既能够使换热器一次侧热能得到有效改善，而且还可以提高换热站系统的运行效率。

3 换热站的节能调节措施

3.1 实行分时分区室温调解

根据影响供热建筑能耗的相关因素，可以遵照国家制定的室内建筑温度标准来分区分时进行室温调节。在满足用户能耗温度的需求下，针对特定的采暖需求，进行分时段分区域的室温调节，从而节约热能，降低换热站的能耗。这种方式不仅提高了人们的舒适度，还有利于提高人们的健康水平。

3.2 努力改进分布式变频水设计

在传统的水循环过程中，往往存在过多的预留压，这种过多的预留压一定程度上消耗了过多的热能。通过努力改进分布式变频水设计，可以彻底消除这种无效的能耗，从而提高热能的利用率。

3.3 釆用合理高效的控制算法

在集中供暖过程中，换热站作为调节供暖的核心，可以通过合理高效的控制算法，实现对换热站的高效合理控制。通过采用合理高效的控制，达到热能的合理分配，从而实现在集中供暖过程中的系统节能。由于换热站具有多扰动、热惯性大、系统协调动作难度大等特点，此时可以釆用模糊控制算法来对其进行有效的控制，实际上，模糊控制主要是以模糊语言变量、模糊集合论及模糊逻辑推理为核心来实现的计算机智能控制，其模糊控制原理图如图1所示。模糊控制器是其核心部分，由计算机的程序实现控制规律，要想有效提高被控对象的控制精确性，还需要将模糊量转换为精确量，这样就可以实现对换热站的有效控制。

4 结语

集中供热系统是一项十分复杂的工程，其稳定有效运行不仅可以满足人们的供暖需求，还有利于节能降耗及环境保护目标的实现。为了促进集中供热系统的有效运行就需要不断完善集中供热节能调度监控系统，而换热站节能监控系统的开发十分必要，其可以更好的提高集中供热节能调度监控系统的运行效率。