城市供热网的智能化管理与控制的创新

城市供热网的智能化管理与控制的创新

发表时间：2017-11-10T09:47:43.767Z 来源：《基层建设》2017年第22期作者：崔天奇[导读] 摘要：近年来随着科技的进步，城市供热网的控制也在逐步趋向智能化，改善了传统供热系统中经常存在的缺点，提高了供热网的供热效果。

大庆市城市管理委员会

摘要：近年来随着科技的进步，城市供热网的控制也在逐步趋向智能化，改善了传统供热系统中经常存在的缺点，提高了供热网的供热效果。由于该文研究的方法对当今所有先进技术未进行周到全面的涵盖，因此,城市供热网的智能化控制及管理需在实践探索中进一步深化研究。本文对城市供热网的控制及智能化管理现状进行分析，并提出了管理与控制的创新形式和目标，同时介绍了智能化控制的方式及原理，还对供热网智能化管理系统的构成及常用的管理形式进行了阐述。

关键词：智能化；控制；管理；城市供热；应用目前，随着城市化的日益发展，城市的相关基础设施也不甘示弱，也正处于不断建设中。其中作为基础设施之一的城市供热，对城市居民的日常生活、企业的生产等起着最直接的影响。如何更有效地对城市供热网进行管理和控制，是城市发展中值得思考的一个问题。城市供热系统是由热源、热网、热用户组成的庞大、封闭、复杂的循环系统。随着城市供热管网建设的高速发展，由单一热源到多热源，管网规模不断地扩大，热用户与设备数量也在急剧的增长。如何有效管理城市供热系统的设施设备，提高热网运行的效率，节约能源正变得日益重要起来。

一、城市供热网控制及管理的现状

目前城市供热网从网络结构上主要分为一次水直接供热和二次水间接供热，从热源上分又可分为电厂蒸汽和锅炉高温热水两种方式。早期城市供热也有采用一次蒸汽直接供热，但由于存在安全性极差，能源浪费严重等因素，现新建供热网已不采用。一次水直接供热具有一次投入低，热网结构简单等优点，但在长期使用中，同样呈现出安全性差、稳定性差、维护率高、热效率低等缺点，目前除了一些特殊场合采用以外，新建供热网已基本上不采用，已建供热网多也是已改造或处于改造计划中。因此本文仅对采用电厂蒸汽或锅炉高温热水作为热源，采用二次水间接供热的状况进行讨论作为二次水间接供热式核心的换热站，其作用是将电厂来的一次蒸汽或锅炉来的一次高温热水通过换热设备将热能传递给直接供给用户的二次中低温热水。目前城市中单个换热站的控制与管理既存在较原始的操作人员在现场操作手动开关的方式，也存在较先进的全部采用自动控制$站内无人值守，所有换热站统一集中远程监控的方式，相应的整个供热网的管理上既有较原始的电话调度系统，又有能够对整个供热网数据进行监控分析的集中监控调度管理系统。除了控制与管理方式的不同外，因具体控制方法与采用设备的不同，各个供热网又表现出各自不同的特点。

二、城市供热网在管理和控制上存在的问题

由于二次间接供热方式较一次水直接供热具有很多优点，因此,在大多数城市已经采用二次间接供热网进行城市用户供热。虽然二次间接供热目前应用普及，且能源利用率和使用安全性均较高，但其供热系统在具体的管理和控制方面仍存在着不同程度的问题，致使供热系统在整体上不完善。例如:作为二次水间接供热核心的热换站，在城市供热系统中发挥着重要的作用，它是将电厂运输过来的一次蒸汽或锅炉中传递过来的一次高温热水中产生的较高热能转变成二次间接供热中的中、低温热水再直接传递给热用户的枢纽站。但是，由于相关的操作工技术不熟练，或者是全自动操控的热换站内无人看守，致使一旦换热站出现任何突发状况都不能进行及时有效的解决，不仅存在着极大的安全隐患，还对热用户的生产生活带来不便。

三、城市供热网的智能化控制

1、智能化的供热原理。首先,在知晓智能化供热原理之前先了解一下什么是智能化控制和管理。用物理学中的理论来解释智能化控制管理的主要目的就是在运动过程中保持热量的收支平衡。它是指各换热站和各个热源提供的热量在1个周期内保持总体平衡。虽然供热网的智能化管理和控制遵循物理学上的热平衡原理，但热平衡式在物理学上属于能量平衡的特例，而在实际的供热过程中，热源供给的热量与换热站提供的总热量往往达不成一致。其次,是无人值守模式，即换热站和热源之间的热量在无人操作的情况下尽可能地保持相对平衡，从而使城市供热系统保持正常运行。

2、智能化控制和管理。1）气候补偿。气候补偿，是智能化控制中常见的方式，即通过控制换热站二次间接供水的温度降低换热站提供的热量，从而既可以减少成本，又可以提高用户在接受供热过程中的舒适度，一举二得。其中最好的做法是在实际的操作中，不直接采用热量平衡方式进行供热控制，而是先建立二次供热温度和室外温度对应曲线，再通过换热站的转换中针对具体情况进行具体调整，按阶段分季节地进行所谓的曲线供热，这样做可以尽量减低供热的复杂性，提高供热的实际效果。2）无人值守操控。上面讲到无人值守操控是智能化控制和管理的第二种模式，通过在换热站内设置自控设备，进行如自动控制水温、补水、排查故障等作业，而无需操作人员进行值班管理。这种模式的好处之一在于降低了实际操作的劳动强度，既减少了劳动人员的使用成本，又相对地提高了劳动效率。其次由于采用智能化控制管理后，极大地降低了由于人为因素而产生的安全问题，从而增强了城市供热系统的精确性和可靠性。3）换热站控制。通常情况下，对换热站进行控制的几个方面主要包括调节二次供水温度，控制蒸汽压力，管理换热器水位及保持热网定压稳定等，换热站的主要作用就是用锅炉提供的高温热水或电厂提供的蒸汽转变成可供用户直接使用的二次中、低温水。在整个城市供热过程中，一般会有一个总换热战和好几个可调峰换热站同时对用户进行供热取暖。

四、智能化控制和管理的创新

1、管理系统的调度。调度管理系统主要包括通讯网和调度中心，是针对大型项目建设工程而研究出来的一套管理体系。其主要目的是将相关信息通过以太网提供给用户，用来管理资源、显示数据及发布内容等。而通讯网的主要任务是负责传输数据。如,在城市供热过程中，将电厂、换热站及锅炉房等热源的有关资料通过通讯网传输到调度中心，在调度中心对数据进行分析，最后将数据信息等资料发布给用户。

2、智能化管理和控制方式。在对城市供热进行智能化管理和控制的过程中，调度管理系统发挥着重要作用，也是最好的管理方式之一。但我们应考虑用户及城市的具体情况，结合其他因素来研究最佳的智能化控制和管理模式。除了要对相关操作员进行必要的指导和技术培养外，还应纵观整个供热系统而进行科学全面的分析，通过对换热站和各热源之间的供热量调整，可提高运行效率，减少投入成本，使整个城市供热系统得到更有效地控制。