大数据分析在供热运行监测和节能领域的应用

杨鹤鸣

辽宁阜新热力有限公司 辽宁阜新 123000

1 供热系统控制技术

在传统的城市集中供热系统控制技术中，存在着供热量大于需求热量时出现热量浪费的问题，针对这一问题，通过使用联合远程监控中心与现场 PLC 开发温度补偿控制的策略，根据得到的温度补偿反馈结果，对整个供热网的供热质量以及供热效率进行评估，得出整个供热网的热负荷，并基于实际供热面积构建实时供水流量模型，确保供热效率最高。该系统中的远程监控系统主要是基于kingview 组态软件来完成的，其能够对供热网中的多个二级热力站进行实时监控。为了提升远程监控的效率，能够在系统主界面内对多个换热站的信息进行集中显示，在子界面中，则可以对各换热站的热网回路、供水温度、阀门开度、补水泵压力等参数指标进行显示。虽然各换热站的子控制界面之间内容相似，但其运行是相互独立的，只能通过主界面将各子界面集成起来，便于监控系统的结构化管理[1]。

2 换热站节能运行技术升级改造

2.1 换热站设计

换热站在设计过程中应与现状供热条件相匹配，同时预留部分远期余量。在设计工况下，无论换热系统循环水的流量大小，要使其出口温度达到额定值，换热器的额定功率必须与其热负荷相匹配。如果二者相差较大，换热器的二次侧出口温度就会高于或者低于设计值。这2种运行工况中，高于设计值会导致供热量过多，系统效率降低以及系统初投资增加；低于设计值会导致系统供热量不足。因此，合理的换热站设计是换热站节能运行的前提条件。

2.2 二次网运行水力平衡调节

换热站水力失调是普遍存在的问题之一，且目前无根本性的解决方案。为了解决“远冷近热”的情况，供热部门只能不断地增大二次侧供水温度和循环流量。这种方法不能从根源上解决水力失调的问题，反而会导致水力失调加重。因此，二次网水力平衡调节是换热站节能运行调节的首要的问题。解决水力失调首先需要找出供暖水力失调的支路，通过调整支路的管径或者使用平衡阀，对水力失调的支路进行调节优化，从而缓解水力失调的问题。

2.3 水泵的变频控制

换热站在运行过程中，水泵如果采用工频运行，会造成水泵工作效率低，循环水量与供热需求不匹配等问题。因此，对现有换热站水泵应进行变频节能改造。方案一，更换系统中无变频的水泵，采用全新的变频水泵替代原有水泵，此方法缺点是设备投资增加；方案二，采用变频器对原循环水泵进行变频节能改造，这种方案改造简单，投资少。

2.4 换热站自动控制

系统优化现状集中供热调节仅仅依靠人工调节的方式已经不能满足供热系统的节能要求。应采用 PLC 技术对换热站进行自动控制，其中，包括 PLC、变频器、智能温控仪、各种传感器组成。在控制过程中，同时实时监控采用热用户、换热站和供热沿线节点的运行参数，以室外温度为依据，与事先设置的控制方式相结合。对换热站的循环水泵转速、电动调节阀开度以及系统的补水定压进行调节运行，极大地节省了人力和物力成本[2]。

3 预警

相比于报警功能，预警功能是通过参数变化趋势判断管网和换热站是否正常运转，更有利于生产运行人员提前消除供热隐患，已实现功能包括：

（1）热源回水压力异常。

（2）板式换热器健康状态。

（3）换热站运行异常。

（4）循环水泵电流异常。

（5）换热站补水系统异常。

（6）换热站流量波动异常。运行参数预警功能首先取近一周内运行记录有效值为参考依据，然后与实时数据进行比对，绘制出实际值偏离平均值的幅度，并以此作为依据判断当下运行状态是否出现持续性或震荡性变化；板式换热器健康状态作为衡量换热器换热能力的重要参数，其预警值通过实际运行对数温差与设计值进行对比来判断换热器是否存在堵塞等影响换热效果的情况[3]。

4 报警

基于数据库内数据，根据历年运行参数，对热源和换热站运行参数设置阈值上、下限，超过阈值范围后进行报警，具体包括：

（1）热网超压运行。

（2）热网补水量超限。

（3）换热站二次侧超压。

（4）换热站停泵。

（5）换热站除污器堵塞。

（6）换热站水箱液位过低。

（7）换热站调节阀故障。

（8）换热站表计故障。

5 结语

基于数据分析，进行主、辅热源的出力配比分析，有助于多热源联网热网的热源调配；利用历年采暖季度日数热耗均值，实现了热源未来日热耗预测和采暖季总能耗预测。在管网运行层面，利用数据库内数据对换热站运行资用压头进行分类，结合实时采集数据，实现了对管网动态水力工况监测；在换热站运行层面，以历年运行能耗和同类型换热站平均水平为基准，标识出能耗异常换热站，有助于进一步节能降耗。针对不同换热站运行参数不同的问题，平台可对不同换热站设置不同的报警阈值；此外，利用历史数据与实时数据进行对比，可辅助判断换热站运行是否存在异常，从预警角度更早帮助运行人员发现潜在的隐患。