集中供熱系統運行監控與分析技術淺析

（大慶油田礦區服務事業部，黑龍江 大慶 163453）

集中供熱系統運行監控與分析技術淺析

張海巖

（大慶油田礦區服務事業部，黑龍江 大慶 163453）

分析國內外集中供熱技術發展現狀，結合大慶油田礦區服務事業部供熱工作的實際情況，介紹了集中供熱監控系統的組成和通信網絡及其取得的明細效果。

供熱系統；遠程監控；通信網絡

我國北方地區冬季供暖普遍采用集中供熱方式。伴隨著國家節能減排政策的實施，各供熱企業開始探索新的供熱系統運行管理模式，通過計算機網絡對轄區內的供熱系統進行遠程監控，經分析與計算，合理調節供熱系統運行狀況，實現熱網的平衡，顯著提高了企業的生產運行效率，減低了供熱成本。

一、國內外集中供熱技術發展現狀

國外特別是發達國家供熱技術較為成熟，供熱系統均采取動態變流量系統，具有成熟的供熱系統運行模式，其調節與控制技術先進、控制手段完善、流體輸配設備質量較高。國外供熱系統中均配置了相應的自控設施，能夠滿足熱用戶對供熱品質的要求，在歐美發達國家，鍋爐自動控制、換熱站自動控制技術都得到了廣泛應用。瑞典的馬里墨市供熱面積1 000萬m2，直連網，熱源由2個熱電廠、1個熱泵廠、3個工業余熱熱源、3個輔助鍋爐房等組成，從熱源、熱網到換熱站均有自控調節裝置，以保證精確調節供熱。同時各熱用戶內都裝有恒溫閥等控制裝置，保證了用戶需求。

近年來我國供熱技術發展很快，計算機在供熱系統領域的應用日益普及，熱網的計算機監測、控制和管理也隨之發展，成為了供熱系統的一部分。通過計算機模擬計算可進行各熱力環節及系統的動態研究。供熱系統計算機監測與分析評價，以其能夠改善供熱效果、節約能源、提高供熱能力等優點，成為供熱行業的一個主要研究方向。我國近年來出現了一些供熱監測系統，如北京市、長春市、遼河油田、長慶油田等均建立了不同的監測系統。

大慶油田礦區服務事業部主要負責大慶油田管轄區域的供熱工作，供熱面積為3 252.55萬m2，供熱系統主要由兩種供熱方式構成：一是以熱電廠為熱源的集中供熱系統，包括乘銀集中供熱系統，讓胡路、龍南集中供熱系統和東風集中供熱系統，集中供熱面積達2 315萬m2，占總供熱面積的71%；二是以燃煤鍋爐房為熱源的區域供熱系統，包括紅崗、八百坰、圖強、火炬等區域燃煤鍋爐房系統，供熱面積達942萬m2，占總供熱面積的29%。目前礦區服務系統形成了以熱電聯供、燃煤集中供熱為主，以燃油、型煤及天然氣供熱為輔的供熱格局，其中的讓胡路龍南集中供熱系統、乘銀集中供熱系統和龍鳳集中供熱系統已實現了熱源及熱力站運行參數的遠程監控，為科學運行管理奠定了良好的基礎，實現了熱源的充分利用。

二、集中供熱監控系統的組成

（1）現場儀表。負責供回水溫度、壓力、流量和室外溫度參數的采集，具體為在供回水管線安裝壓力變送器、溫度變送器、流量計，在戶外安裝溫度采集裝置，在補水處安裝流量計等。

（2）本地站。可編程控制器（PLC）和人機界面，負責監測數據的生成、處理和集中顯示，并由通信模塊DTU借助無線網絡SCDMA/CDMA（或通過ADSL線路）等向燃煤鍋爐房監控中心（或直接向供熱指揮中心）發送數據，同時接收上級中心下發的控制指令。

（3）燃煤鍋爐房監控中心。負責監測區域鍋爐房及所屬熱力站運行參數，以及對本地站的控制與管理以及本區域系統自身的管理；向供熱指揮中心發送區域鍋爐房自身數據和接收供熱指揮中心下發的指令，提供人機界面，完成人機交互功能。

（4）供熱指揮中心：負責接收本地站和燃煤鍋爐房監控中心以及熱力站實時上傳的數據和室外溫度；負責接收各供熱處統計上報的數據（包括耗電量、耗煤量、耗油量等能耗指標）；負責對所有上傳數據實時在線顯示及處理分析，建立相關數據庫，并將相關分析結果借助局域網發布給各供熱處和公司相關部門；負責整個供熱系統的運行指揮。

三、供熱監控系統的通信網絡

通信是整個熱網控制系統聯絡的樞紐，各個熱力站通過通信系統形成一個統一的整體，為了實現運行數據的集中監測、控制、調度，必須建立連接所有監控點的通信網絡。熱網的特點是點多面廣，距離較遠，現場情況各異。在我國多數城市的熱網監控系統都沒有專門鋪設通信線路，采用ADSL、CDMA、SCDMA網絡等多種傳輸方式進行通信，能夠減少運行成本，提高系統運行效率，增強系統的可靠性與穩定性。

大慶油田集中供熱監控系統示意圖見圖1。

（1）ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）寬帶。它是一種通過現有普通電話線為家庭、辦公室提供寬帶數據傳輸服務的技術，主要面向個人或企業用戶實現在家里高速上網的要求，其通信速度可以達到512k或1M，完全可以達到實時在線的系統要求。其障礙在于運行費用，各地收費價格差異很大。企業用戶一條ADSL不限時包月費用在100～2 000元。熱力站每個站點申請一條ADSL，監控中心申請一條固定IP地址的ADSL。

（2）普通電話撥號。即每個熱力站申請一條專用的普通電話線，監控中心根據需要點數適當申請多條電話線。該種方式實施最為簡單，投資最低，運行費用不高，而且通信線路非常可靠，易于維護，無線路故障，但實時性較差，10個熱力站通常20～30min左右輪巡一遍。

（3）GPRS/CDMA無線移動網。普通無線通信方式在大城市一般較少采用。最近采用手機移動通信網絡如GPRS、GSM、CDMA的系統開始頻繁出現。經過眾多的項目實踐，GPRS通信方式日趨成熟，其具有運行費用低廉，實時性好，網絡覆蓋面大等特點，是一種較好的通信系統方案。采用GPRS通信通常有兩種實施方案：采用移動虛擬網或Internet接入。

（4）SCDMA無線通信。SCDMA是世界上第一套將智能天線應用于商業電信運營的無線通信技術標準；第一次將時分雙工（TDD）用于宏蜂窩結構，其基站與終端都大規模采用軟件無線電結構；并第一次優化組合以上功能，實現了同步碼分多址的無線通信協議，成為國際領先的無線通信技術標準。在油田通信系統中，SCDMA通信具有價格低廉，系統維護方便等優點，因此被廣泛采用。

四、供熱系統的分析與評價

大慶油田集中供熱系統監控中心建立后，實現了讓龍、乘銀、東風集中供熱系統以及登峰、銀浪、乘風燃氣鍋爐房的實時運行狀態監測及熱力站遠程控制，可以逐步取消各個熱力站的值班人員，降低了工作強度。針對熱網供熱具有的很強的非線性、大滯后、時變性和不確定性，系統根據熱網溫度、壓力、流量參數結合熱網時滯、慣性、室外溫度變化等因素，采用神經網絡算法建立科學供熱控制模型，分析熱網各環路工況特性，預測調節方案，保證熱源負荷合理供給，同時保證熱源與熱網的良好匹配。以熱網分析為基礎建立動態水壓圖，從而對調節方案的合理性進行評估，以保證熱網的穩定運行。模擬出初期、中期、高期不同時期運行工況，并對熱網的供熱能力進行評估，以保證熱網的安全運行。分析熱用戶負荷變化，預測對其他熱用戶或熱源的影響。分析熱源參數降低情況，預測熱用戶的參數是否滿足要求。

圖1

五、結語

集中供熱監控系統對供暖調節實現了科學預測，分析評價系統自動完成，從而對系統下一步的運行狀況實現預測，使熱網預測熱負荷具有快速、準確、自適應性強的優點。同時科學分析各系統的運行效果和供熱效率，保證標準供熱，科學供熱。

[1]石兆玉.供熱系統運行調節與控制[M].北京：清華大學出版社，1994.

[2]付林，江億，張世鋼.基于Co-ah循環的熱電聯產集中供熱方法[J].

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