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一、成果的立項背景
我國是世界上供暖面積最大的國家，供暖用的熱源主要是供熱鍋爐，熱利用主要是通過換熱站換熱實現(xiàn)，其特點是鍋爐數(shù)量多、耗煤量大、熱效率低、污染嚴(yán)重。由于我國能源結(jié)構(gòu)的特殊性，我國的工業(yè)鍋爐大多以燃煤為主，我國工業(yè)鍋爐每年用煤量約占全國煤的年產(chǎn)量的三分之一，近年來國家為治理大氣污染，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)項目，基本實現(xiàn)了集中供熱。在取締許多小鍋爐同時，建立了許多換熱站，熱通過換熱站送到千家萬戶，熱損耗仍然很高。據(jù)統(tǒng)計：目前我國大部分的供暖耗煤量在20-35公斤/平米，能耗比國外高出20%以上，其主要原因是我國熱力公司輸出的熱源在熱利用時浪費大，熱源和熱網(wǎng)系統(tǒng)沒有緊密關(guān)聯(lián)控制，熱源廠和熱網(wǎng)換熱站同時獨立存在，熱量無法實現(xiàn)互補統(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)包括兩個部分：一是熱源廠內(nèi)的智能化的熱網(wǎng)管理平臺;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)中各個相互獨立的點變成一個“智慧熱網(wǎng)”，可以實現(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
供熱系統(tǒng)智能化建設(shè)的熱網(wǎng)監(jiān)控管理平臺采用B/S架構(gòu)，從功能上可分為以下幾部分：圖形畫面監(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、補償曲線、報警分析等十個功能模塊。
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，通過電路設(shè)計、氣候補償曲線的差值算法、PID模糊算法、能耗運行模型、動態(tài)預(yù)測運行趨勢，各項性能指標(biāo)符合或超過國外同類產(chǎn)品，實現(xiàn)了多控制對象控制、多控制參數(shù)采集以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸和實時數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測。
三、系統(tǒng)的技術(shù)特點
3.1技術(shù)先進(jìn)，具有趨勢預(yù)測控制功能
充分利用了當(dāng)代最新科技成果，采用具有趨勢預(yù)測控制功能，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)測并擇優(yōu)選擇最佳的運行曲線參量和控制方案。
3.2動態(tài)負(fù)荷跟隨，實現(xiàn)高效節(jié)能
突破了傳統(tǒng)換熱站不加控制或人工定時控制的運行方式，實現(xiàn)系統(tǒng)熱交換量的跟隨性，實現(xiàn)系統(tǒng)運行的趨勢預(yù)測和動態(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，又實現(xiàn)節(jié)能。
3.3多參量控制，運行安全可靠
采用趨勢控制模型，在系統(tǒng)出現(xiàn)外來擾動(如負(fù)荷變化)時，能有效地調(diào)整系統(tǒng)并消除擾動，不會引起振蕩.系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。
3.4換熱站參數(shù)監(jiān)控及無人值守
遵循數(shù)字化管理原則，實現(xiàn)對換熱站一次側(cè)、二次側(cè)所有供回水溫度、壓力、流量、漏水報警、紅外報警、視頻監(jiān)控及二次側(cè)的循環(huán)泵、補水泵等監(jiān)控，能有效實現(xiàn)無人值守，并增加了系統(tǒng)的安全性。
3.5人性化設(shè)計，使用操作簡便
遵循“以人為本”的人性化設(shè)計理念，系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計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)，讓不熟悉計算機的人員也能快速掌握和操作整個系統(tǒng)，很快勝任運行管理工作。
3.6現(xiàn)場控制器設(shè)計
基于現(xiàn)場控制的控制器(氣候補償、數(shù)據(jù)采集、循環(huán)泵和補水泵控制等)承擔(dān)了底層現(xiàn)場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)
動態(tài)曲線負(fù)荷跟隨，實現(xiàn)高效節(jié)能：突破了傳統(tǒng)換熱站的換熱站管理運行方式，實現(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)行類似人腦的知識處理可推理的先進(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，運行安全可靠：采用參量智能模糊控制，在系統(tǒng)出現(xiàn)外來擾動(如負(fù)荷變化)時，能自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)運行參數(shù)及過度過程參數(shù)，使系統(tǒng)能很快趨于新的優(yōu)化的運行狀態(tài)，不會引起震蕩，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。
五、項目實施后的成果
本項技術(shù)喀什熱網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了實施，主要各個熱網(wǎng)系統(tǒng)的智能化建設(shè)，采用的是分布式變頻補償控制技術(shù)和換熱站無人值守技術(shù)的結(jié)合，以及電動調(diào)節(jié)閥補償控制技術(shù)和換熱站無人值守技術(shù)相結(jié)合。實施以后，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;實現(xiàn)了每個換熱站的按需用熱，平衡用熱，改變了原來供熱系統(tǒng)中前端熱、后端熱量不足的問題，方便了熱源的合理輸出，同時由于是按需用熱，即根據(jù)室外溫度變化補償控制用熱量，實現(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后實現(xiàn)節(jié)約標(biāo)煤2.86萬噸。
六、結(jié)束語
集中供熱是一項重要的民生工程，供熱質(zhì)量直接影響到居民的生活質(zhì)量，通過對熱網(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，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。
