一、成果的立項(xiàng)背景
我國(guó)是世界上供暖面積最大的國(guó)家，供暖用的熱源主要是供熱鍋爐，熱利用主要是通過(guò)換熱站換熱實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是鍋爐數(shù)量多、耗煤量大、熱效率低、污染嚴(yán)重。由于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特殊性，我國(guó)的工業(yè)鍋爐大多以燃煤為主，我國(guó)工業(yè)鍋爐每年用煤量約占全國(guó)煤的年產(chǎn)量的三分之一，近年來(lái)國(guó)家為治理大氣污染，改善環(huán)境質(zhì)量，大力推進(jìn)集中供熱，建立許多大型的熱力公司和熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，基本實(shí)現(xiàn)了集中供熱。在取締許多小鍋爐同時(shí)，建立了許多換熱站，熱通過(guò)換熱站送到千家萬(wàn)戶，熱損耗仍然很高。據(jù)統(tǒng)計(jì)：目前我國(guó)大部分的供暖耗煤量在20-35公斤/平米，能耗比國(guó)外高出20%以上，其主要原因是我國(guó)熱力公司輸出的熱源在熱利用時(shí)浪費(fèi)大，熱源和熱網(wǎng)系統(tǒng)沒(méi)有緊密關(guān)聯(lián)控制，熱源廠和熱網(wǎng)換熱站同時(shí)獨(dú)立存在，熱量無(wú)法實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)統(tǒng)一調(diào)度。
二、總體技術(shù)思路以及關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容、技術(shù)原理、技術(shù)方法
供熱系統(tǒng)智能化監(jiān)控和分布式變頻建設(shè)包括兩個(gè)部分：一是熱源廠內(nèi)的智能化的熱網(wǎng)管理平臺(tái);二是熱網(wǎng)中的換熱站智能監(jiān)控和控制系統(tǒng)。他們之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，采用數(shù)字化先進(jìn)技術(shù),使傳統(tǒng)的熱網(wǎng)系統(tǒng)中各個(gè)相互獨(dú)立的點(diǎn)變成一個(gè)“智慧熱網(wǎng)”，可以實(shí)現(xiàn)熱源廠能按需供熱、換熱站能按需換熱和用戶能按需用熱。
2.1熱網(wǎng)監(jiān)控管理平臺(tái)
供熱系統(tǒng)智能化建設(shè)的熱網(wǎng)監(jiān)控管理平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，從功能上可分為以下幾部分：圖形畫(huà)面監(jiān)控、地理信息地圖顯示、數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程控制、全網(wǎng)調(diào)度、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線、補(bǔ)償曲線、報(bào)警分析等十個(gè)功能模塊。
2.2換熱站智能建設(shè)
換熱站智能建設(shè)在技術(shù)上采用先進(jìn)的PLC可編程控制器，通過(guò)電路設(shè)計(jì)、氣候補(bǔ)償曲線的差值算法、PID模糊算法、能耗運(yùn)行模型、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)運(yùn)行趨勢(shì)，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合或超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了多控制對(duì)象控制、多控制參數(shù)采集以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測(cè)。
三、系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
3.1技術(shù)先進(jìn)，具有趨勢(shì)預(yù)測(cè)控制功能
充分利用了當(dāng)代最新科技成果，采用具有趨勢(shì)預(yù)測(cè)控制功能，使系統(tǒng)具有優(yōu)化控制功能，可以根據(jù)室外溫度變化及室內(nèi)溫度變化預(yù)測(cè)并擇優(yōu)選擇最佳的運(yùn)行曲線參量和控制方案。
3.2動(dòng)態(tài)負(fù)荷跟隨，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能
突破了傳統(tǒng)換熱站不加控制或人工定時(shí)控制的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱交換量的跟隨性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的趨勢(shì)預(yù)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保始終處于優(yōu)化的工作狀態(tài)下，使系統(tǒng)保持高的熱轉(zhuǎn)換效率，既確保供熱系統(tǒng)的舒適性、平穩(wěn)性，又實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
3.3多參量控制，運(yùn)行安全可靠
采用趨勢(shì)控制模型，在系統(tǒng)出現(xiàn)外來(lái)擾動(dòng)(如負(fù)荷變化)時(shí)，能有效地調(diào)整系統(tǒng)并消除擾動(dòng)，不會(huì)引起振蕩.系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
3.4換熱站參數(shù)監(jiān)控及無(wú)人值守
遵循數(shù)字化管理原則，實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站一次側(cè)、二次側(cè)所有供回水溫度、壓力、流量、漏水報(bào)警、紅外報(bào)警、視頻監(jiān)控及二次側(cè)的循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等監(jiān)控，能有效實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，并增加了系統(tǒng)的安全性。
3.5人性化設(shè)計(jì)，使用操作簡(jiǎn)便
遵循“以人為本”的人性化設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)都從用戶操作使用的方便出發(fā)，提供了全漢化的中文軟件界面，以及非常直觀的圖形和圖表，以滿足不同管理人員和操作人員的使用習(xí)慣，使操作人員易于理解、易于學(xué)習(xí)，讓不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能快速掌握和操作整個(gè)系統(tǒng)，很快勝任運(yùn)行管理工作。
3.6現(xiàn)場(chǎng)控制器設(shè)計(jì)
基于現(xiàn)場(chǎng)控制的控制器(氣候補(bǔ)償、數(shù)據(jù)采集、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵控制等)承擔(dān)了底層現(xiàn)場(chǎng)控制和通訊的的工作，為了使控制站穩(wěn)定可靠，我們選用了具有高性能和穩(wěn)定性的嵌入式操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)封裝了控制站的硬件設(shè)備，同時(shí)提供了完整、穩(wěn)定可靠的任務(wù)調(diào)度操作，這就在系統(tǒng)軟件層面上保證的設(shè)備的穩(wěn)定。
四、關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)
動(dòng)態(tài)曲線負(fù)荷跟隨，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能：突破了傳統(tǒng)換熱站的換熱站管理運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)荷的跟隨性;自尋優(yōu)、自適應(yīng)的智能模糊控制技術(shù)：通過(guò)自適應(yīng)及自學(xué)習(xí)算法處理器，用具有智能控制功能、能進(jìn)行類(lèi)似人腦的知識(shí)處理可推理的先進(jìn)的模糊控制技術(shù)，使系統(tǒng)具有優(yōu)化控制功能;多參量智能模糊控制，運(yùn)行安全可靠：采用參量智能模糊控制，在系統(tǒng)出現(xiàn)外來(lái)擾動(dòng)(如負(fù)荷變化)時(shí)，能自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及過(guò)度過(guò)程參數(shù)，使系統(tǒng)能很快趨于新的優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)引起震蕩，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
五、項(xiàng)目實(shí)施后的成果
本項(xiàng)技術(shù)喀什熱網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)施，主要各個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)的智能化建設(shè)，采用的是分布式變頻補(bǔ)償控制技術(shù)和換熱站無(wú)人值守技術(shù)的結(jié)合，以及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償控制技術(shù)和換熱站無(wú)人值守技術(shù)相結(jié)合。實(shí)施以后，首先方便了換熱站的管理，減少了站內(nèi)駐守人員，減少了公司的工資支出;實(shí)現(xiàn)了每個(gè)換熱站的按需用熱，平衡用熱，改變了原來(lái)供熱系統(tǒng)中前端熱、后端熱量不足的問(wèn)題，方便了熱源的合理輸出，同時(shí)由于是按需用熱，即根據(jù)室外溫度變化補(bǔ)償控制用熱量，實(shí)現(xiàn)了換熱站的按需換熱，熱網(wǎng)智能化監(jiān)控和分布式變頻投運(yùn)后實(shí)現(xiàn)節(jié)約標(biāo)煤2.86萬(wàn)噸。
六、結(jié)束語(yǔ)
集中供熱是一項(xiàng)重要的民生工程，供熱質(zhì)量直接影響到居民的生活質(zhì)量，通過(guò)對(duì)熱網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行智能化監(jiān)控與分布式變頻改造，可有效減少熱損失，避免熱量浪費(fèi)，從而降低供熱能耗，達(dá)到節(jié)能減排和減員增效的目的，對(duì)改善民生，提高供熱質(zhì)量，提高供熱企業(yè)效益等有著重要的意義。
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