集中供热系统运行监控与分析技术浅析

（大庆油田矿区服务事业部，黑龙江 大庆 163453）

集中供热系统运行监控与分析技术浅析

张海岩

（大庆油田矿区服务事业部，黑龙江 大庆 163453）

分析国内外集中供热技术发展现状，结合大庆油田矿区服务事业部供热工作的实际情况，介绍了集中供热监控系统的组成和通信网络及其取得的明细效果。

供热系统；远程监控；通信网络

我国北方地区冬季供暖普遍采用集中供热方式。伴随着国家节能减排政策的实施，各供热企业开始探索新的供热系统运行管理模式，通过计算机网络对辖区内的供热系统进行远程监控，经分析与计算，合理调节供热系统运行状况，实现热网的平衡，显著提高了企业的生产运行效率，减低了供热成本。

一、国内外集中供热技术发展现状

国外特别是发达国家供热技术较为成熟，供热系统均采取动态变流量系统，具有成熟的供热系统运行模式，其调节与控制技术先进、控制手段完善、流体输配设备质量较高。国外供热系统中均配置了相应的自控设施，能够满足热用户对供热品质的要求，在欧美发达国家，锅炉自动控制、换热站自动控制技术都得到了广泛应用。瑞典的马里墨市供热面积1 000万m2，直连网，热源由2个热电厂、1个热泵厂、3个工业余热热源、3个辅助锅炉房等组成，从热源、热网到换热站均有自控调节装置，以保证精确调节供热。同时各热用户内都装有恒温阀等控制装置，保证了用户需求。

近年来我国供热技术发展很快，计算机在供热系统领域的应用日益普及，热网的计算机监测、控制和管理也随之发展，成为了供热系统的一部分。通过计算机模拟计算可进行各热力环节及系统的动态研究。供热系统计算机监测与分析评价，以其能够改善供热效果、节约能源、提高供热能力等优点，成为供热行业的一个主要研究方向。我国近年来出现了一些供热监测系统，如北京市、长春市、辽河油田、长庆油田等均建立了不同的监测系统。

大庆油田矿区服务事业部主要负责大庆油田管辖区域的供热工作，供热面积为3 252.55万m2，供热系统主要由两种供热方式构成：一是以热电厂为热源的集中供热系统，包括乘银集中供热系统，让胡路、龙南集中供热系统和东风集中供热系统，集中供热面积达2 315万m2，占总供热面积的71%；二是以燃煤锅炉房为热源的区域供热系统，包括红岗、八百垧、图强、火炬等区域燃煤锅炉房系统，供热面积达942万m2，占总供热面积的29%。目前矿区服务系统形成了以热电联供、燃煤集中供热为主，以燃油、型煤及天然气供热为辅的供热格局，其中的让胡路龙南集中供热系统、乘银集中供热系统和龙凤集中供热系统已实现了热源及热力站运行参数的远程监控，为科学运行管理奠定了良好的基础，实现了热源的充分利用。

二、集中供热监控系统的组成

（1）现场仪表。负责供回水温度、压力、流量和室外温度参数的采集，具体为在供回水管线安装压力变送器、温度变送器、流量计，在户外安装温度采集装置，在补水处安装流量计等。

（2）本地站。可编程控制器（PLC）和人机界面，负责监测数据的生成、处理和集中显示，并由通信模块DTU借助无线网络SCDMA/CDMA（或通过ADSL线路）等向燃煤锅炉房监控中心（或直接向供热指挥中心）发送数据，同时接收上级中心下发的控制指令。

（3）燃煤锅炉房监控中心。负责监测区域锅炉房及所属热力站运行参数，以及对本地站的控制与管理以及本区域系统自身的管理；向供热指挥中心发送区域锅炉房自身数据和接收供热指挥中心下发的指令，提供人机界面，完成人机交互功能。

（4）供热指挥中心：负责接收本地站和燃煤锅炉房监控中心以及热力站实时上传的数据和室外温度；负责接收各供热处统计上报的数据（包括耗电量、耗煤量、耗油量等能耗指标）；负责对所有上传数据实时在线显示及处理分析，建立相关数据库，并将相关分析结果借助局域网发布给各供热处和公司相关部门；负责整个供热系统的运行指挥。

三、供热监控系统的通信网络

通信是整个热网控制系统联络的枢纽，各个热力站通过通信系统形成一个统一的整体，为了实现运行数据的集中监测、控制、调度，必须建立连接所有监控点的通信网络。热网的特点是点多面广，距离较远，现场情况各异。在我国多数城市的热网监控系统都没有专门铺设通信线路，采用ADSL、CDMA、SCDMA网络等多种传输方式进行通信，能够减少运行成本，提高系统运行效率，增强系统的可靠性与稳定性。

大庆油田集中供热监控系统示意图见图1。

（1）ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）宽带。它是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术，主要面向个人或企业用户实现在家里高速上网的要求，其通信速度可以达到512k或1M，完全可以达到实时在线的系统要求。其障碍在于运行费用，各地收费价格差异很大。企业用户一条ADSL不限时包月费用在100～2 000元。热力站每个站点申请一条ADSL，监控中心申请一条固定IP地址的ADSL。

（2）普通电话拨号。即每个热力站申请一条专用的普通电话线，监控中心根据需要点数适当申请多条电话线。该种方式实施最为简单，投资最低，运行费用不高，而且通信线路非常可靠，易于维护，无线路故障，但实时性较差，10个热力站通常20～30min左右轮巡一遍。

（3）GPRS/CDMA无线移动网。普通无线通信方式在大城市一般较少采用。最近采用手机移动通信网络如GPRS、GSM、CDMA的系统开始频繁出现。经过众多的项目实践，GPRS通信方式日趋成熟，其具有运行费用低廉，实时性好，网络覆盖面大等特点，是一种较好的通信系统方案。采用GPRS通信通常有两种实施方案：采用移动虚拟网或Internet接入。

（4）SCDMA无线通信。SCDMA是世界上第一套将智能天线应用于商业电信运营的无线通信技术标准；第一次将时分双工（TDD）用于宏蜂窝结构，其基站与终端都大规模采用软件无线电结构；并第一次优化组合以上功能，实现了同步码分多址的无线通信协议，成为国际领先的无线通信技术标准。在油田通信系统中，SCDMA通信具有价格低廉，系统维护方便等优点，因此被广泛采用。

四、供热系统的分析与评价

大庆油田集中供热系统监控中心建立后，实现了让龙、乘银、东风集中供热系统以及登峰、银浪、乘风燃气锅炉房的实时运行状态监测及热力站远程控制，可以逐步取消各个热力站的值班人员，降低了工作强度。针对热网供热具有的很强的非线性、大滞后、时变性和不确定性，系统根据热网温度、压力、流量参数结合热网时滞、惯性、室外温度变化等因素，采用神经网络算法建立科学供热控制模型，分析热网各环路工况特性，预测调节方案，保证热源负荷合理供给，同时保证热源与热网的良好匹配。以热网分析为基础建立动态水压图，从而对调节方案的合理性进行评估，以保证热网的稳定运行。模拟出初期、中期、高期不同时期运行工况，并对热网的供热能力进行评估，以保证热网的安全运行。分析热用户负荷变化，预测对其他热用户或热源的影响。分析热源参数降低情况，预测热用户的参数是否满足要求。

图1

五、结语

集中供热监控系统对供暖调节实现了科学预测，分析评价系统自动完成，从而对系统下一步的运行状况实现预测，使热网预测热负荷具有快速、准确、自适应性强的优点。同时科学分析各系统的运行效果和供热效率，保证标准供热，科学供热。

[1]石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京：清华大学出版社，1994.

[2]付林，江亿，张世钢.基于Co-ah循环的热电联产集中供热方法[J].

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