智慧熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)改造工程案例分析

　　智慧供熱工程改造目的預(yù)期：基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對熱源、熱力站及熱用戶安裝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行異常判斷和智能排查，并通過歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)分析得出熱源、熱力站和熱用戶的調(diào)控習(xí)慣。采用大數(shù)據(jù)處理方法對熱網(wǎng)的運(yùn)行工況給出故障診斷和偏離佳工況的診斷。并給出適合各熱力站和熱源的控制策略，進(jìn)而指導(dǎo)全節(jié)能安全運(yùn)行，達(dá)到智慧熱網(wǎng)的“均衡輸送、按需供熱”目標(biāo)，實現(xiàn)真正的自動化、智能化節(jié)能運(yùn)行。
 

　?、贌嵩醇壷腔蹮峋W(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用層功能

　　熱源供水溫度及設(shè)備啟停等遠(yuǎn)程控制或者自主運(yùn)行控制；

　　采用大數(shù)據(jù)處理方法對海量設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的故障診斷和偏離佳工況的診斷；

　　熱源與熱網(wǎng)調(diào)控策略的連鎖保護(hù)。

　?、跓崃φ炯壷腔蹮峋W(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用層功能

　　熱力站運(yùn)行策略及設(shè)備啟停遠(yuǎn)程上位機(jī)控制或自動反饋運(yùn)行控制；

　　采用大數(shù)據(jù)處理方法對各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的故障診斷和偏離佳工況的診斷；

　　熱力站設(shè)備啟停的安全連鎖保護(hù)。

　?、蹮嵊脩艏壷腔蹮峋W(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用層功能

　　通過安裝在戶內(nèi)的遠(yuǎn)程無線室內(nèi)溫度采集系統(tǒng)優(yōu)化整個熱力系統(tǒng)的運(yùn)行；

　　通過熱用戶級智能控制面板設(shè)定室內(nèi)溫度，來控制分戶智能通斷調(diào)節(jié)閥的開啟，達(dá)到熱用戶按需供熱。

　　供熱系統(tǒng)改造前概況：

　　熱力公司供熱面積約為720萬平米，熱源形式為熱電聯(lián)產(chǎn)，下轄熱力站150座，分為5個片區(qū)。原有監(jiān)控中心上位機(jī)系統(tǒng)僅實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測，但由于底層采集設(shè)備損壞，存在數(shù)據(jù)不能采集和數(shù)據(jù)失真現(xiàn)象。數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性較差，無法為生產(chǎn)調(diào)度人員提供決策性數(shù)據(jù)支撐。

　　各熱力站實行就地調(diào)節(jié)，缺乏整網(wǎng)調(diào)控能力，導(dǎo)致整網(wǎng)水力失調(diào)嚴(yán)重。系統(tǒng)在高能耗工況下也無法保證熱用戶熱舒適性要求。2015—2016年供暖期入網(wǎng)面積增加后，部分熱力站出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)専岈F(xiàn)象，水力失調(diào)問題更為突出。運(yùn)行效果不佳導(dǎo)致熱用戶投訴率居高不下。

　　調(diào)度中心管理人員下發(fā)調(diào)控命令均需要通過電話或其他電子設(shè)備向各片區(qū)站長通知或確認(rèn)，有時下發(fā)一次命令用時可能長達(dá)4 h。各站操作人員需要去熱力站內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，運(yùn)行調(diào)節(jié)方式較為落后，調(diào)節(jié)準(zhǔn)度差。

　　同時，各熱力站原有自控系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使得各熱力站自控設(shè)備數(shù)量及安裝位置、測點等差異性較大。供熱信息網(wǎng)了解到由于各熱力站的設(shè)備維護(hù)工作不充分，導(dǎo)致熱力站設(shè)備損壞嚴(yán)重，超期服役，運(yùn)行調(diào)控效果不佳，更不能實現(xiàn)整網(wǎng)的均衡分配、按需供熱。

　　供熱系統(tǒng)改造過程：

　　以熱力公司供熱系統(tǒng)存在的問題為切入點，進(jìn)行iheating智慧熱網(wǎng)節(jié)能系統(tǒng)改造，首期工程對150座熱力站中的100座熱力站進(jìn)行智慧熱網(wǎng)升級改造。熱電廠新建一座供熱首站進(jìn)行了熱源容量擴(kuò)充?？傮w規(guī)劃目標(biāo)是實現(xiàn)管網(wǎng)的遠(yuǎn)程集中控制管理、智能化節(jié)能運(yùn)行，立足于整網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、供熱安全保障、智能分析節(jié)能運(yùn)行的建設(shè)內(nèi)容，并規(guī)劃整合二級管網(wǎng)側(cè)室內(nèi)溫度采集系統(tǒng)。對供熱效果進(jìn)行分析并指導(dǎo)供熱調(diào)節(jié)和節(jié)能運(yùn)行。針對熱力站和熱用戶，具體的改造內(nèi)容如下。

　　1熱力站

　?、偈彝鉁囟妊a(bǔ)償?shù)榷喾N控制策略：調(diào)節(jié)閥控制，二級管網(wǎng)供水溫度恒定運(yùn)行，二級管網(wǎng)供回水平均溫度運(yùn)行，流量恒定運(yùn)行，流量曲線運(yùn)行，室外溫度補(bǔ)償，分時控溫運(yùn)行。

　　②壓力控制：二級管網(wǎng)供回水壓差調(diào)節(jié)控制回路，二級管網(wǎng)回水定壓控制系統(tǒng)，電磁閥泄壓控制。

　　③報警功能：一級管網(wǎng)回水溫度高限，二級管網(wǎng)供水壓力高限，二級管網(wǎng)供水溫度高限，二級管網(wǎng)回水壓力低限，二級管網(wǎng)供回水壓差低限，水箱水位高限、低限，循環(huán)泵變頻器故障，補(bǔ)水泵變頻器故障等情況，要求控制器能夠及時報警，并將報警信息遠(yuǎn)傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

　?、苎a(bǔ)水箱液位控制：當(dāng)水箱液位低于低限值時補(bǔ)水電磁閥自動開啟；當(dāng)液位到達(dá)高時補(bǔ)水電磁閥自動關(guān)閉，從而實現(xiàn)補(bǔ)水箱自動上水功能。

　　⑤電磁閥泄壓：當(dāng)二級管網(wǎng)壓力超過設(shè)定值時，電磁閥自動通電打開泄壓；當(dāng)壓力達(dá)到低限值時，電磁閥自動斷電關(guān)閉。

　?、蘼?lián)鎖控制：二級管網(wǎng)回水壓力高于定壓值時，啟動變頻循環(huán)泵并做自鎖，進(jìn)行二級管網(wǎng)供回水壓差調(diào)節(jié)，此時延時開啟一級管網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行二級管網(wǎng)供水溫度自動調(diào)節(jié)等保護(hù)措施。

　?、邤嚯姳Ｗo(hù)、來電啟動：控制器具備自我保護(hù)和自我診斷功能。當(dāng)系統(tǒng)斷電時，將參數(shù)自動保存，來電后可以自動安全運(yùn)行。

　　⑧巡檢功能：為了實現(xiàn)無人值守?zé)崃φ镜墓芾?，有效管理巡站人員的巡站時間，要求在熱力站節(jié)能控制裝置設(shè)有巡檢簽到功能，巡站人員在控制裝置輸入員工編號，即可將巡站信息、巡站時間傳輸?shù)街行谋O(jiān)控平臺，有效地管理巡站人員。

　?、釘?shù)據(jù)儲存：當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)由于外界客觀原因暫時中斷時，測控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)暫存功能，能夠每隔1min儲存1次測量數(shù)據(jù)，并儲存至少48 h的數(shù)據(jù)。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時，能夠自動通過網(wǎng)絡(luò)上傳或通過儲存介質(zhì)上傳。

　　2熱用戶

　　為了充分反映供熱效果，在多個小區(qū)內(nèi)選擇典型位置的熱用戶，安裝室內(nèi)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置，了解熱用戶的實際室內(nèi)溫度。典型熱用戶選擇在小區(qū)內(nèi)距離熱力站的近端、中端、末端熱用戶，在其房間內(nèi)安裝室內(nèi)溫度采集裝置，將監(jiān)測的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)傳輸至熱力公司調(diào)度中心，供調(diào)度人員掌握小區(qū)實際室內(nèi)溫度情況，進(jìn)行供熱效果的分析，及時判斷調(diào)整熱力站控制策略，做到按需供熱。

　　智慧熱網(wǎng)改造運(yùn)行效果分析

　　熱力站節(jié)能運(yùn)行控制策略

　　根據(jù)各熱力站歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)擬合回歸，預(yù)測各熱力站的供水溫度、回水溫度、供熱量等。考慮各個熱力站供熱范圍內(nèi)建筑節(jié)能情況不同、供暖方式不同，通過典型熱用戶室內(nèi)溫度采集反饋，對預(yù)測出的各個參數(shù)項（溫度或者供熱量）進(jìn)行修正，即通過實際運(yùn)行數(shù)據(jù)挖掘該熱力站調(diào)控策略規(guī)律。

　　分別選取所供熱用戶為不同建筑類型和供暖方式的熱力站進(jìn)行調(diào)控策略的數(shù)據(jù)回歸，具體分為：

　　A類：老舊建筑散熱器供暖；

　　B類：二步節(jié)能建筑散熱器供暖；

　　C類：二步節(jié)能建筑地面輻射供暖；

　　D類：三步節(jié)能建筑散熱器供暖；

　　E類：三步節(jié)能建筑地面輻射供暖。

　　通過iheating智慧供熱系統(tǒng)實地數(shù)據(jù)分析，各控制柜控制的二級管網(wǎng)供水的實際溫度與設(shè)定溫度之差在［-1℃，1℃］范圍的占比為85.96%，控制效果較好。其中，控制誤差＞4℃或＜-4℃的控制柜共6個。對這6個站的詳細(xì)分析可知，其站內(nèi)存在電動調(diào)節(jié)閥選型不合理或溫度測點數(shù)據(jù)不準(zhǔn)等情況，最終導(dǎo)致調(diào)控效果較差，需要改造完善。

　　熱力站在實現(xiàn)自控系統(tǒng)升級改造后，實現(xiàn)無人值守，只需對熱力站進(jìn)行定時巡檢。通過iheating智慧熱網(wǎng)平臺實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心調(diào)度管理人員可以依據(jù)各熱力站設(shè)備或測點的運(yùn)行異常報警信息，有針對性地下達(dá)至各熱力站負(fù)責(zé)人及時處理，降低了管理成本。

　　通過智慧熱網(wǎng)升級改造，調(diào)度人員在監(jiān)控中心即可實現(xiàn)對各熱力站的實時監(jiān)控和策略下發(fā)操作。相比之前采用電話或電子設(shè)備下發(fā)命令大大節(jié)省人力、物力。此系統(tǒng)深受熱力公司生產(chǎn)管理人員的認(rèn)可。