供热监控系统节能措施研究

汪晓兵

摘要：随着建筑行业的快速发展，供热系统已经成为北方建筑工程中的重要组成部分。供热系统会消耗大量的煤炭资源，如何实现节能对于供热系统的广泛应用具有重要意义。文章对供热系统中存在的能源浪费问题进行了分析，然后重点探讨了供热监控系统的组成部分及其在节能方面的作用。

关键词：供热监控系统；节能措施；PLC主控系统；监控中心

中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）25-0114-02

随着经济的快速发展，能源的消耗也在不断的增加。没有节制地消耗能源不仅是资源的白白浪费，而且会对环境产生严重的污染。最近我国存在比较严重的雾霾天气，而能源消耗产生的污染是其中的一个主要原因。在我国北方大部分区域，因为整个冬天都比较寒冷，所以需要用到供热系统进行取暖。供热系统能量的来源主要是煤炭燃烧，处理不当会造成严重的环境污染，浪费大量的能源。在供热环节中，由于用户、设备以及网路等原因存在着很多的能源浪费问题，为了实现有效的节能目的，可以引进供热监控系统。供热监控系统可以对整个供热环节进行监控，从而找出能源的浪费环节，然后对供热参数进行优化。本文将先对供热环节中存在的问题进行简单的介绍，然后分析供热监控系统的主要组成部分，重点探讨供热监控系统实现有效节能的措施。

1 供热系统中存在的问题

城市的集中供热系统主要由热源、热网以及用户三个部分组成，这三部分是紧密相连而又相互制约的。集中供热系统虽然降低了单个用户的取暖成本，提高了能量的利用率，但是在供热系统的每个组成部分中都存在着一定的能源浪费问题。在热源环节中，一方面是煤炭资源的利用率较低，产生的环境污染较重，需要提高煤炭利用率；另一方面，热源的总值是需要按照实际使用量而不断变化的，当总量选取不合适时，有可能产生能源浪费或供热不足的问题。在热网环节，因为热量在输送的过程中会存在一定的浪费，所以需要合理规划一次热网和二次热网。当热网规划设计不合理时，会造成大量的能源浪费。在用户方面，因为使用用户对象不同，每个用户使用热气的时间、时长以及用量都会存在一定的区别。如果在热量输送中按照统一的规模、时间及用量进行输送的话，肯定会造成能源的浪费或者供热不足。对于上述供热系统中存在的能源浪费问题，利用供热监控系统可以达到节能的目的。

2 供热监控系统的组成及节能

供热监控系统是在计算机技术的基础上，引进监控技术和数据处理软件，从而实现供热实时监控的目的。传统的供热监控需要工作人员到供热系统的众多测量点中，记录各个仪器的读数，从而分析出供热系统的运行状态。这不仅加大了工作人员的劳动强度，而且系统状态的分析比较缓慢，结果也存在很大的误差。这不便于实时控制，对于能源的节约作用不大。而利用供热监控系统，能够实现高程度的自动化监控，测量结果比较精准和迅速，数据分析比较及时，便于实时控制。

供热监控系统主要由监控中心、换热站现场控制设备以及各种监控传感器组成。下面对监控系统的主要组成部分进行介绍，并探讨其在监控系统中实现节能的作用。

2.1 监控中心

监控中心是整个供热监控系统的核心部分，它相当于人类的大脑，能够对大量的数据进行分析并提出最优的控制建议。它在实现节能的目的上起着最主要的作用，经过监控中心的分析和控制之后，能够获得最佳的运行状态。具体来说，监控中心具有以下主要功能：

2.1.1 数据采集、显示以及存储功能。监控中心能够对供热系统中各个环节运行的实时数据进行采集，并能够根据实际需要建立数据的历史记录曲线。收集到的数据能够储存在系统中，以供数据分析和后期查看使用。通过显示屏等设备，工作人员还能够直观地观看数据的变动趋势。

2.1.2 故障诊断和报警功能。当供热系统发生故障时，监控中心可以通过检测到的数据得出故障的具体原因以及故障地点和解决办法，并通过警报将此状况报告给工作人员。因为监控的及时性，还能够提前预防故障的发生。

2.1.3 水力、热力工况及经济运行分析功能。在整个的供热系统中，水力和热力工况决定着各个换热站的控制状态。通过监控中心，可以直观地观看管网的水压图和热力图等，由此可以指导工作人员对换热站进行控制，以实现经济运行。

2.1.4 自动控制功能。根据实际需要可以在软件中进行设置，使监控中心具有高程度的自动控制功能。当监控中心对供热系统的运行状态进行分析后，可以将分析后的最佳控制指令发送到各个换热站，无需工作人员的帮助，各个换热站在接受指令时，可以自动修改控制参数。

2.2 换热站现场控制设备

换热站现场控制设备主要是以现场控制器为中心，对一、二次热网进行控制的系统，它主要分布在各个换热站。换热站现场控制设备既可以接受监控中心的指令进行运行，也可以根据自身状况进行独立调节。

换热站采用的是间接供热，用一次网的热水来加热二次网的水，然后将水送往用户。一次网供热流量和温度主要根据室外的温度、网管的长度以及二次网所需温度、流量进行调节。当室外寒冷的程度不同，温度发生变化时，就需要对一次网进行温度调节。而二次网供热的流量和温度需要根据具体用户的使用情况进行设定。如果用户是事业单位，由于事业单位一般是工作日的白天上班，所以换热站在工作时间段内可以根据用户的使用情况控制最佳流量，而当用户休息时，可以大大调小供应量，以供个别加班用户使用。具体的控制可以由PLC控制系统进行反馈控制。当用户是住宅用户时，可以在用户入户网管前安装一个温控阀，用户可以自己根据需求来改变温度的大小。当住宅没有人或夜间时，调低温度或关闭阀门可以实现节能。所以，实时监控热网的运行状态，把握参数的变化趋势，按照实际需要对供热进行合理的分阶段调节和变流量调节，可以实现节能目的。

为了防止各个换热站发生抢热的现象，可以在一次网的温控阀前面安装一台自立式控制阀。然后根据各个换热站的供应量大小，设定相应的流量范围值，使该换热站只能够在设定的范围内进行自动控制。这样可以防止热网事故，避免抢热现象发生。endprint

2.3 PLC主控系统

在换热站中实现上述节能控制的主要是PLC主控系统，它能够对运行数据进行采集、显示、控制以及上传等。具体来说，PLC主控系统具有以下功能：

2.3.1 检查功能。通过PLC主控系统，可以收集换热站的运行状态，得知供热的压力、流量以及水位等，能够根据设定的参数范围对运行数据进行检查，保证供热运行在最佳节能状态。

2.3.2 控制功能。以PLC控制为核心，能够实现各种复杂的调节方式。对于换热网中的温度、压力、流量以及各个泵的启停状态能够进行全面有效的控制，PLC系统可以随时根据参数的变化来修改参数，实现最佳参数的自动调节。

2.3.3 辅助显示功能。在监控中心中可以通过显示器，直观地观察换热站的运行状态。而图表后面的主要数据依靠就是通过PLC系统的收集和上传。

2.3.4 报警和保护功能。当供热网中的状态数据发生异常，此时极有可能是发生了故障，PLC控制系统可以根据异常数据的分析，进行故障级别的警报。对于一些参数控制故障，PLC控制系统能够进行自我校验和纠错保护。

以换热站的中区系统为例，该系统的工作压力一般是在0.4～0.6MPa之间。当系统压力低于0.4MPa时，水压过低，可能会产生供热不足现象。当压力传感器收集该信息时，会将其传递给PLC控制系统。PLC控制系统对数据分析后，会给补水管道上的电控阀发出指令，使其打开进行补水加压。当系统压力高于0.6MPa时，水压过高，会造成能源浪费。PLC控制系统对数据进行收集和分析后，会将系统的安全阀打开进行降压处理。当室外温度变化时，温度传感器会将数据传送到PLC控制系统，经过处理后，会将此数据再传给监控中心。监控中心会对一次网的温度进行调节，以满足供热的实际需要。当用户使用的温度变化时，用户安装的温控阀会及时地将变化参数送到PLC控制系统，然后对输送和流量进行调节。

3 结语

集中供热系统在北方的建筑中具有广泛的应用，但是由于应用的规模比较大，环境比较复杂，所以存在着很大的能源浪费问题。而借助计算机技术的供热监控系统能够对供热的各个环节进行监控，实时掌握供热参数的变动状况，能够根据用户的使用情况进行分阶段调节和变流量调节，提高了能源的利用率，避免了能源的浪费，对于企业发展和生态环境都具有重要的作用。当然，科学技术在不断的发展，如何将先进的科学技术应用到供热系统的节能中仍是一个重要的研究领域。

参考文献

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[2] 崔恩恒.集中供暖监控系统的应用与节能[J].科技创新导报，2007，（34）.

[3] 张兴璞.计算机远程测控在集中供热系统中的应用[J].建筑科学，2009，（10）.endprint