论文部分内容阅读
摘要： 目前，在我国许多城市中集中供热的管理模式存在着缺陷。利用当代先进科学技术，科研人员提出了应用能耗智能化管理平台和信息化管理技术，并逐步代替现在普遍使用的粗放式供热管理模式，以在运营管理过程中最大最好节能减排和运营成本降低在最低限度为目的，运用先进的科学管理方法和高效的节能技术，对系统的运行状态进行实时监控。
关键词: 能耗；测控网络供热节能控制系统；智能化管理平台；有效工具
Abstract: At present, in many city of China central heating management mode exists defects. The use of contemporary advanced science and technology, researchers put forward the application of energy consumption of intelligent management platform and information management technology, extensive heating management mode and gradually replace the commonly used in the process of operation and management, the biggest and best energy-saving emission reduction and reduce operating costs at a minimum for the purpose, use of advanced scientific management methods and energy-saving technologies and efficient, real-time monitoring of the operation state of the system.
Key words: energy consumption; energy saving control system of heating measurement and control network; intelligent management platform; effective tool
中图分类号：TU833+.1 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
1 引言
在我国历来冬季采用燃烧大量的煤做为能源供暖。目前，日常生活中除了煤炭以外逐步增加了天然气，但是共同存在着使用效率非常低的不足之处。出现这种现象原因是我国通常采用锅炉循环烧水系统集中供暖，其中供暖中使用的水温需要依靠人工的调节，并不能够根据天气情况及时进行自动控制锅炉的燃料供给，同时在锅炉供暖系统中对热水的循环流量难以进行有效的控制，造成巨大的能源浪费，供暖的效率也不高。燃烧大量的煤对环境也造成了污染。以天津为例：2009年天津供热情况数据统计，其中供热区域拥有锅炉352座。天津市的供热系统做出了对煤耗的指标要求为22kg标煤/m2，冬季用于供热的煤炭总的消耗量是325.6万吨，几乎占据了天津市全年的煤炭消耗总量的1/4。供热系统向大气中排放的CO2和SO2的排放量分别是537万吨和5.5万t，如果污染物的排放量能过降低1个百分点，那么在城市的节能减排和环境建设方面非常显著的效益。因此我们需要先进的供热控制系统对供热工程进行科学化的运行和调节，实现环保节能。目前使用的供热节能控制系统时计算机测控网络[1]。
2 我国现有的集中供热系统的不足之处
目前，我国采用锅炉集中供热的区域中大部分使用的是粗放管理模式，具体总结有以下几点问题：
1）施工人员进行现场操作，技术精度差，生产效率低；
2）没有办法按需供能做到精确，且供热损失中无效居多。
3）供热系统运行的成本高，但是其核算比较简单。
4） 在供热过程中对能耗的计量和污染物的排放缺少行之有效的监控措施。
5） 系统出现故障时，对故障的诊断和处理所需时间相当长，而且用户对管理部门的投诉率也比较高。
针对以上供热系统中出现的问题，先进的智能化管理平台能够为其提供一套极为有效的解决方案[1]。
3. 对供热系统的分析
3.1分析我国供热系统存在的现状
在我国供热系统的情况是使用低温水直供，回水设计、管网供中温度设计要求温差为2 0 ℃。在热网中第一个循环水泵和一级管网都能满足供热的需求。目前我国常用的热网运行方案有直供方案、间接连接方案和混水方案。由于前两种方案伴随着系统的不断增容，管道中总的循环流量也跟随着增加，当增加到热源的最大供热能力时，供热系统的总循环流量即已达到饱和状态，热源中的循环水泵之后不会满足设计要求，这种情况下需要增加水泵数量以保证循环的流量。这时，初始的一级管网进行全部改造，需要投入很大的成本，热源中的电能消耗也将增加。如果采用间接连接，可以通过上一级管网的供、回水的温差将新增加的负荷解决掉。一级管网保障流量能够满足现有管网水力为前提下，将板式换热器设置在每个换热站内部，并在换热站内增添相应的补水装置。以上供热系统改造方案中将会对分配站进行大规模的重新整合，施工工作量很大，与此同时必须考虑到现实存在的分配站的占地面积是否符合改造的要求。一般在资金和水源比较困难的情况下，这种方案是很难得到实现的[2]。
3.2测控网络的供暖节能控制系统的应用
在引言中提到我国目前供热系统中采用煤、天然气等非再生能源，而且利用率不高，这些是因为供热系统存在很大的缺陷，不仅造成供热不均衡，同时浪费大量的资源，造成环境污染，为了解决这些问题，我国研制除了具有供热节能的控制系统。这种控制系统时使用计算机测控网络，检测锅炉出水口的水温、回水的温度、冷水混合水温以及用户室温并传输到系统控制室，控制室中的中心服务器将会根据需要自动制定一条供暖曲线，很好的自动控制循环系统中热水的水流量，同时解决了在用户中存在冷热不均的现象，有效节约能源，大大增加工作效率，从根本上改变了供暖系统传统的运行管理模式[2]。
3.3测控网络的供热节能控制系统的介绍
3.3.1硬件系统 测控网络供暖系统是由温度测量系统、集中控制器、计算机系统和蝶阀电机控制系统四部分组成，并使用RS-485将这些系统或设备连接在一起成为了测控网络。
温度测量系统主要是负责对用户室内外的溫度、锅炉出口水的温度、回水的温度和混合水的温度进行测量，并通过测控网络及时的将测得数据传送到集中控制器，在集中控制器中对这些数据进行处理。集中控制器是利用测控网络接收到各个采样点传输的温度数据对其进行处理并保存，根据集中控制器对数据的处理结果来实施对控制蝶阀的电机工作，从而达到对住户室温进行自动控制的目的。在测量网络的供热节能系统中，为了对供热温度远程实时进行监控，保存大量有效的供热系统运行的数据，该系统中需要一台PC予以配合，这样便于系统管理人员通过网络进行远程检测，同时是系统进行扩展[2] 。
3.3.2 温度测量系统温度测量系统是由用户数字式温度测量仪、室外大气温度测量仪、和锅炉出水温、回水温度以及混合水温度相应的温度测量仪。用户数字式温度测量仪工作的范围主要是对用户室内的温度进行测量，并传送到集中控制器进行数据处理，然后在通过再由蝶阀电机有效的控制阀门的开启程度，足以保证用户室内的温度保持在一个稳定且舒适的范围之内。例如在实际生活中测控网络供热节能控制系统能够保证用户的室内温度达到18℃左右，用户夜晚室内的温度保持在10℃左右。该系统中温度测量仪的使用主要是为工作人员能偶随时对整个供热系统进行监测运行状况和环境，根据温度跳动及时调整供热燃料的用量，降低能源的消耗[2] 。
4 能耗智能化管理平台
网络技术和计算机是能耗智能化管理的基础，该管理平台集中了数据实时采集和分析、对设备进行远程监测并控制、自动对能耗进行统计和核算、故障诊断和报警这一信息化智能化管理系统。该平台由控制系统与数据采集、分析和管理软件、网络信息传输平台、集中监控等结构组成[3]。
能耗智能化管理平台对节能减排、减少企业成本、降低故障风险主要有以下三个途径：
（1）通过对用户、环境、供热设备以及官网等各项参数实施实时化监测，并根据不同的用户类型、采暖末端、建筑结构，根据需要进行调节，避免供热过程中出现无效供热。
（2）根据集中控制器对各项数据处理的结果，对能耗的结构大小进行分析是否合理，为节能改造和成本分析提供相关的数据依据。
（3）对整个测控系统的运行情况进行实时监控，必须做到早发现、及时诊断、快速处理，将系统的故障率和影响控制在一定范围之内，确保整个供热系统安全[4]。
参考文献：
[1] 郭皓，黄华.远程数据采集控制分布式系统设计[J].微计算机信息，2006，6-1：137-138
[2] 孙志刚，集中供热混水直供采暖系统计算机监测、控制、方案设计书.吉林市科大北华测控技术有限公司.
[3] 刘海涛，陈晓辰.能耗智能化管理平台在集中供热系统中的推广应用.资源集约与环保期刊.2010年第六期
关键词: 能耗；测控网络供热节能控制系统；智能化管理平台；有效工具
Abstract: At present, in many city of China central heating management mode exists defects. The use of contemporary advanced science and technology, researchers put forward the application of energy consumption of intelligent management platform and information management technology, extensive heating management mode and gradually replace the commonly used in the process of operation and management, the biggest and best energy-saving emission reduction and reduce operating costs at a minimum for the purpose, use of advanced scientific management methods and energy-saving technologies and efficient, real-time monitoring of the operation state of the system.
Key words: energy consumption; energy saving control system of heating measurement and control network; intelligent management platform; effective tool
中图分类号：TU833+.1 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
1 引言
在我国历来冬季采用燃烧大量的煤做为能源供暖。目前，日常生活中除了煤炭以外逐步增加了天然气，但是共同存在着使用效率非常低的不足之处。出现这种现象原因是我国通常采用锅炉循环烧水系统集中供暖，其中供暖中使用的水温需要依靠人工的调节，并不能够根据天气情况及时进行自动控制锅炉的燃料供给，同时在锅炉供暖系统中对热水的循环流量难以进行有效的控制，造成巨大的能源浪费，供暖的效率也不高。燃烧大量的煤对环境也造成了污染。以天津为例：2009年天津供热情况数据统计，其中供热区域拥有锅炉352座。天津市的供热系统做出了对煤耗的指标要求为22kg标煤/m2，冬季用于供热的煤炭总的消耗量是325.6万吨，几乎占据了天津市全年的煤炭消耗总量的1/4。供热系统向大气中排放的CO2和SO2的排放量分别是537万吨和5.5万t，如果污染物的排放量能过降低1个百分点，那么在城市的节能减排和环境建设方面非常显著的效益。因此我们需要先进的供热控制系统对供热工程进行科学化的运行和调节，实现环保节能。目前使用的供热节能控制系统时计算机测控网络[1]。
2 我国现有的集中供热系统的不足之处
目前，我国采用锅炉集中供热的区域中大部分使用的是粗放管理模式，具体总结有以下几点问题：
1）施工人员进行现场操作，技术精度差，生产效率低；
2）没有办法按需供能做到精确，且供热损失中无效居多。
3）供热系统运行的成本高，但是其核算比较简单。
4） 在供热过程中对能耗的计量和污染物的排放缺少行之有效的监控措施。
5） 系统出现故障时，对故障的诊断和处理所需时间相当长，而且用户对管理部门的投诉率也比较高。
针对以上供热系统中出现的问题，先进的智能化管理平台能够为其提供一套极为有效的解决方案[1]。
3. 对供热系统的分析
3.1分析我国供热系统存在的现状
在我国供热系统的情况是使用低温水直供，回水设计、管网供中温度设计要求温差为2 0 ℃。在热网中第一个循环水泵和一级管网都能满足供热的需求。目前我国常用的热网运行方案有直供方案、间接连接方案和混水方案。由于前两种方案伴随着系统的不断增容，管道中总的循环流量也跟随着增加，当增加到热源的最大供热能力时，供热系统的总循环流量即已达到饱和状态，热源中的循环水泵之后不会满足设计要求，这种情况下需要增加水泵数量以保证循环的流量。这时，初始的一级管网进行全部改造，需要投入很大的成本，热源中的电能消耗也将增加。如果采用间接连接，可以通过上一级管网的供、回水的温差将新增加的负荷解决掉。一级管网保障流量能够满足现有管网水力为前提下，将板式换热器设置在每个换热站内部，并在换热站内增添相应的补水装置。以上供热系统改造方案中将会对分配站进行大规模的重新整合，施工工作量很大，与此同时必须考虑到现实存在的分配站的占地面积是否符合改造的要求。一般在资金和水源比较困难的情况下，这种方案是很难得到实现的[2]。
3.2测控网络的供暖节能控制系统的应用
在引言中提到我国目前供热系统中采用煤、天然气等非再生能源，而且利用率不高，这些是因为供热系统存在很大的缺陷，不仅造成供热不均衡，同时浪费大量的资源，造成环境污染，为了解决这些问题，我国研制除了具有供热节能的控制系统。这种控制系统时使用计算机测控网络，检测锅炉出水口的水温、回水的温度、冷水混合水温以及用户室温并传输到系统控制室，控制室中的中心服务器将会根据需要自动制定一条供暖曲线，很好的自动控制循环系统中热水的水流量，同时解决了在用户中存在冷热不均的现象，有效节约能源，大大增加工作效率，从根本上改变了供暖系统传统的运行管理模式[2]。
3.3测控网络的供热节能控制系统的介绍
3.3.1硬件系统 测控网络供暖系统是由温度测量系统、集中控制器、计算机系统和蝶阀电机控制系统四部分组成，并使用RS-485将这些系统或设备连接在一起成为了测控网络。
温度测量系统主要是负责对用户室内外的溫度、锅炉出口水的温度、回水的温度和混合水的温度进行测量，并通过测控网络及时的将测得数据传送到集中控制器，在集中控制器中对这些数据进行处理。集中控制器是利用测控网络接收到各个采样点传输的温度数据对其进行处理并保存，根据集中控制器对数据的处理结果来实施对控制蝶阀的电机工作，从而达到对住户室温进行自动控制的目的。在测量网络的供热节能系统中，为了对供热温度远程实时进行监控，保存大量有效的供热系统运行的数据，该系统中需要一台PC予以配合，这样便于系统管理人员通过网络进行远程检测，同时是系统进行扩展[2] 。
3.3.2 温度测量系统温度测量系统是由用户数字式温度测量仪、室外大气温度测量仪、和锅炉出水温、回水温度以及混合水温度相应的温度测量仪。用户数字式温度测量仪工作的范围主要是对用户室内的温度进行测量，并传送到集中控制器进行数据处理，然后在通过再由蝶阀电机有效的控制阀门的开启程度，足以保证用户室内的温度保持在一个稳定且舒适的范围之内。例如在实际生活中测控网络供热节能控制系统能够保证用户的室内温度达到18℃左右，用户夜晚室内的温度保持在10℃左右。该系统中温度测量仪的使用主要是为工作人员能偶随时对整个供热系统进行监测运行状况和环境，根据温度跳动及时调整供热燃料的用量，降低能源的消耗[2] 。
4 能耗智能化管理平台
网络技术和计算机是能耗智能化管理的基础，该管理平台集中了数据实时采集和分析、对设备进行远程监测并控制、自动对能耗进行统计和核算、故障诊断和报警这一信息化智能化管理系统。该平台由控制系统与数据采集、分析和管理软件、网络信息传输平台、集中监控等结构组成[3]。
能耗智能化管理平台对节能减排、减少企业成本、降低故障风险主要有以下三个途径：
（1）通过对用户、环境、供热设备以及官网等各项参数实施实时化监测，并根据不同的用户类型、采暖末端、建筑结构，根据需要进行调节，避免供热过程中出现无效供热。
（2）根据集中控制器对各项数据处理的结果，对能耗的结构大小进行分析是否合理，为节能改造和成本分析提供相关的数据依据。
（3）对整个测控系统的运行情况进行实时监控，必须做到早发现、及时诊断、快速处理，将系统的故障率和影响控制在一定范围之内，确保整个供热系统安全[4]。
参考文献：
[1] 郭皓，黄华.远程数据采集控制分布式系统设计[J].微计算机信息，2006，6-1：137-138
[2] 孙志刚，集中供热混水直供采暖系统计算机监测、控制、方案设计书.吉林市科大北华测控技术有限公司.
[3] 刘海涛，陈晓辰.能耗智能化管理平台在集中供热系统中的推广应用.资源集约与环保期刊.2010年第六期