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智能化监控与分布式变频技术的应用

发布日期:2018-06-27 作者: 点击:

  一、成果的立项背景

  我国是世界上供暖面积最大的国家,供暖用的热源主要是供热锅炉,热利用主要是通过换热站换热实现,其特点是锅炉数量多、耗煤量大、热效率低、污染严重。由于我国能源结构的特殊性,我国的工业锅炉大多以燃煤为主,我国工业锅炉每年用煤量约占全国煤的年产量的三分之一,近年来国家为治理大气污染,改善环境质量,大力推进集中供热,建立许多大型的热力公司和热电联产项目,基本实现了集中供热。在取缔许多小锅炉同时,建立了许多换热站,热通过换热站送到千家万户,热损耗仍然很高。据统计:目前我国大部分的供暖耗煤量在20-35公斤/平米,能耗比国外高出20%以上,其主要原因是我国热力公司输出的热源在热利用时浪费大,热源和热网系统没有紧密关联控制,热源厂和热网换热站同时独立存在,热量无法实现互补统一调度。

  二、总体技术思路以及关键技术创新内容、技术原理、技术方法

  供热系统智能化监控和分布式变频建设包括两个部分:一是热源厂内的智能化的热网管理平台;二是热网中的换热站智能监控和控制系统。他们之间通过网络通讯技术,采用数字化先进技术,使传统的热网系统中各个相互独立的点变成一个“智慧热网”,可以实现热源厂能按需供热、换热站能按需换热和用户能按需用热。

  2.1热网监控管理平台

  供热系统智能化建设的热网监控管理平台采用B/S架构,从功能上可分为以下几部分:图形画面监控、地理信息地图显示、数据表格、数据分析、远程控制、全网调度、历史数据、历史曲线、补偿曲线、报警分析等十个功能模块。

  2.2换热站智能建设

  换热站智能建设在技术上采用先进的PLC可编程控制器,通过电路设计、气候补偿曲线的差值算法、PID模糊算法、能耗运行模型、动态预测运行趋势,各项性能指标符合或超过国外同类产品,实现了多控制对象控制、多控制参数采集以及网络数据的传输和实时数据的在线监测。

  三、系统的技术特点

  3.1技术先进,具有趋势预测控制功能

  充分利用了当代最新科技成果,采用具有趋势预测控制功能,使系统具有优化控制功能,可以根据室外温度变化及室内温度变化预测并择优选择最佳的运行曲线参量和控制方案。

  3.2动态负荷跟随,实现高效节能

  突破了传统换热站不加控制或人工定时控制的运行方式,实现系统热交换量的跟随性,实现系统运行的趋势预测和动态调整,确保始终处于优化的工作状态下,使系统保持高的热转换效率,既确保供热系统的舒适性、平稳性,又实现节能。

  3.3多参量控制,运行安全可靠

  采用趋势控制模型,在系统出现外来扰动(如负荷变化)时,能有效地调整系统并消除扰动,不会引起振荡.系统运行稳定可靠。

  3.4换热站参数监控及无人值守

  遵循数字化管理原则,实现对换热站一次侧、二次侧所有供回水温度、压力、流量、漏水报警、红外报警、视频监控及二次侧的循环泵、补水泵等监控,能有效实现无人值守,并增加了系统的安全性。

  3.5人性化设计,使用操作简便

  遵循“以人为本”的人性化设计理念,系统的软、硬件设计都从用户操作使用的方便出发,提供了全汉化的中文软件界面,以及非常直观的图形和图表,以满足不同管理人员和操作人员的使用习惯,使操作人员易于理解、易于学习,让不熟悉计算机的人员也能快速掌握和操作整个系统,很快胜任运行管理工作。

  3.6现场控制器设计

  基于现场控制的控制器(气候补偿、数据采集、循环泵和补水泵控制等)承担了底层现场控制和通讯的的工作,为了使控制站稳定可靠,我们选用了具有高性能和稳定性的嵌入式操作系统,操作系统封装了控制站的硬件设备,同时提供了完整、稳定可靠的任务调度操作,这就在系统软件层面上保证的设备的稳定。

  四、关键技术及技术指标

  动态曲线负荷跟随,实现高效节能:突破了传统换热站的换热站管理运行方式,实现系统负荷的跟随性;自寻优、自适应的智能模糊控制技术:通过自适应及自学习算法处理器,用具有智能控制功能、能进行类似人脑的知识处理可推理的先进的模糊控制技术,使系统具有优化控制功能;多参量智能模糊控制,运行安全可靠:采用参量智能模糊控制,在系统出现外来扰动(如负荷变化)时,能自适应地调整系统运行参数及过度过程参数,使系统能很快趋于新的优化的运行状态,不会引起震荡,系统运行稳定可靠。

  五、项目实施后的成果

  本项技术喀什热网系统进行了实施,主要各个热网系统的智能化建设,采用的是分布式变频补偿控制技术和换热站无人值守技术的结合,以及电动调节阀补偿控制技术和换热站无人值守技术相结合。实施以后,首先方便了换热站的管理,减少了站内驻守人员,减少了公司的工资支出;实现了每个换热站的按需用热,平衡用热,改变了原来供热系统中前端热、后端热量不足的问题,方便了热源的合理输出,同时由于是按需用热,即根据室外温度变化补偿控制用热量,实现了换热站的按需换热,热网智能化监控和分布式变频投运后实现节约标煤2.86万吨。

  六、结束语

  集中供热是一项重要的民生工程,供热质量直接影响到居民的生活质量,通过对热网系统进行智能化监控与分布式变频改造,可有效减少热损失,避免热量浪费,从而降低供热能耗,达到节能减排和减员增效的目的,对改善民生,提高供热质量,提高供热企业效益等有着重要的意义。

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