智慧熱網供熱系統改造工程案例分析

　　智慧供熱工程改造目的預期：基于數據挖掘技術對熱源、熱力站及熱用戶安裝設備的運行狀態進行異常判斷和智能排查，并通過歷史運行數據分析得出熱源、熱力站和熱用戶的調控習慣。采用大數據處理方法對熱網的運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，進而指導全節能安全運行，達到智慧熱網的“均衡輸送、按需供熱”目標，實現真正的自動化、智能化節能運行。
 

　?、贌嵩醇壷腔蹮峋W數據應用層功能

　　熱源供水溫度及設備啟停等遠程控制或者自主運行控制；

　　采用大數據處理方法對海量設備運行數據進行分析，并進行相應的故障診斷和偏離佳工況的診斷；

　　熱源與熱網調控策略的連鎖保護。

　?、跓崃φ炯壷腔蹮峋W數據應用層功能

　　熱力站運行策略及設備啟停遠程上位機控制或自動反饋運行控制；

　　采用大數據處理方法對各設備運行數據進行分析，并進行相應的故障診斷和偏離佳工況的診斷；

　　熱力站設備啟停的安全連鎖保護。

　?、蹮嵊脩艏壷腔蹮峋W數據應用層功能

　　通過安裝在戶內的遠程無線室內溫度采集系統優化整個熱力系統的運行；

　　通過熱用戶級智能控制面板設定室內溫度，來控制分戶智能通斷調節閥的開啟，達到熱用戶按需供熱。

　　供熱系統改造前概況：

　　熱力公司供熱面積約為720萬平米，熱源形式為熱電聯產，下轄熱力站150座，分為5個片區。原有監控中心上位機系統僅實現遠程數據監測，但由于底層采集設備損壞，存在數據不能采集和數據失真現象。數據完整性和準確性較差，無法為生產調度人員提供決策性數據支撐。

　　各熱力站實行就地調節，缺乏整網調控能力，導致整網水力失調嚴重。系統在高能耗工況下也無法保證熱用戶熱舒適性要求。2015—2016年供暖期入網面積增加后，部分熱力站出現嚴重搶熱現象，水力失調問題更為突出。運行效果不佳導致熱用戶投訴率居高不下。

　　調度中心管理人員下發調控命令均需要通過電話或其他電子設備向各片區站長通知或確認，有時下發一次命令用時可能長達4 h。各站操作人員需要去熱力站內進行調節，運行調節方式較為落后，調節準度差。

　　同時，各熱力站原有自控系統沒有統一的標準，使得各熱力站自控設備數量及安裝位置、測點等差異性較大。供熱信息網了解到由于各熱力站的設備維護工作不充分，導致熱力站設備損壞嚴重，超期服役，運行調控效果不佳，更不能實現整網的均衡分配、按需供熱。

　　供熱系統改造過程：

　　以熱力公司供熱系統存在的問題為切入點，進行iheating智慧熱網節能系統改造，首期工程對150座熱力站中的100座熱力站進行智慧熱網升級改造。熱電廠新建一座供熱首站進行了熱源容量擴充。總體規劃目標是實現管網的遠程集中控制管理、智能化節能運行，立足于整網運行監控、供熱安全保障、智能分析節能運行的建設內容，并規劃整合二級管網側室內溫度采集系統。對供熱效果進行分析并指導供熱調節和節能運行。針對熱力站和熱用戶，具體的改造內容如下。

　　1熱力站

　?、偈彝鉁囟妊a償等多種控制策略：調節閥控制，二級管網供水溫度恒定運行，二級管網供回水平均溫度運行，流量恒定運行，流量曲線運行，室外溫度補償，分時控溫運行。

　　②壓力控制：二級管網供回水壓差調節控制回路，二級管網回水定壓控制系統，電磁閥泄壓控制。

　?、蹐缶δ埽阂患壒芫W回水溫度高限，二級管網供水壓力高限，二級管網供水溫度高限，二級管網回水壓力低限，二級管網供回水壓差低限，水箱水位高限、低限，循環泵變頻器故障，補水泵變頻器故障等情況，要求控制器能夠及時報警，并將報警信息遠傳至遠程監控中心。

　?、苎a水箱液位控制：當水箱液位低于低限值時補水電磁閥自動開啟；當液位到達高時補水電磁閥自動關閉，從而實現補水箱自動上水功能。

　?、蓦姶砰y泄壓：當二級管網壓力超過設定值時，電磁閥自動通電打開泄壓；當壓力達到低限值時，電磁閥自動斷電關閉。

　　⑥聯鎖控制：二級管網回水壓力高于定壓值時，啟動變頻循環泵并做自鎖，進行二級管網供回水壓差調節，此時延時開啟一級管網電動調節閥進行二級管網供水溫度自動調節等保護措施。

　?、邤嚯姳Ｗo、來電啟動：控制器具備自我保護和自我診斷功能。當系統斷電時，將參數自動保存，來電后可以自動安全運行。

　　⑧巡檢功能：為了實現無人值守熱力站的管理，有效管理巡站人員的巡站時間，要求在熱力站節能控制裝置設有巡檢簽到功能，巡站人員在控制裝置輸入員工編號，即可將巡站信息、巡站時間傳輸到中心監控平臺，有效地管理巡站人員。

　?、釘祿Υ妫寒斖ㄐ啪W絡由于外界客觀原因暫時中斷時，測控系統具有數據暫存功能，能夠每隔1min儲存1次測量數據，并儲存至少48 h的數據。當通信網絡恢復時，能夠自動通過網絡上傳或通過儲存介質上傳。

　　2熱用戶

　　為了充分反映供熱效果，在多個小區內選擇典型位置的熱用戶，安裝室內溫度遠程監測裝置，了解熱用戶的實際室內溫度。典型熱用戶選擇在小區內距離熱力站的近端、中端、末端熱用戶，在其房間內安裝室內溫度采集裝置，將監測的室內溫度數據傳輸至熱力公司調度中心，供調度人員掌握小區實際室內溫度情況，進行供熱效果的分析，及時判斷調整熱力站控制策略，做到按需供熱。

　　智慧熱網改造運行效果分析

　　熱力站節能運行控制策略

　　根據各熱力站歷史運行數據，通過數據擬合回歸，預測各熱力站的供水溫度、回水溫度、供熱量等?？紤]各個熱力站供熱范圍內建筑節能情況不同、供暖方式不同，通過典型熱用戶室內溫度采集反饋，對預測出的各個參數項（溫度或者供熱量）進行修正，即通過實際運行數據挖掘該熱力站調控策略規律。

　　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行調控策略的數據回歸，具體分為：

　　A類：老舊建筑散熱器供暖；

　　B類：二步節能建筑散熱器供暖；

　　C類：二步節能建筑地面輻射供暖；

　　D類：三步節能建筑散熱器供暖；

　　E類：三步節能建筑地面輻射供暖。

　　通過iheating智慧供熱系統實地數據分析，各控制柜控制的二級管網供水的實際溫度與設定溫度之差在［-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個站的詳細分析可知，其站內存在電動調節閥選型不合理或溫度測點數據不準等情況，最終導致調控效果較差，需要改造完善。

　　熱力站在實現自控系統升級改造后，實現無人值守，只需對熱力站進行定時巡檢。通過iheating智慧熱網平臺實時監控數據，監控中心調度管理人員可以依據各熱力站設備或測點的運行異常報警信息，有針對性地下達至各熱力站負責人及時處理，降低了管理成本。

　　通過智慧熱網升級改造，調度人員在監控中心即可實現對各熱力站的實時監控和策略下發操作。相比之前采用電話或電子設備下發命令大大節省人力、物力。此系統深受熱力公司生產管理人員的認可。