智能化控制在城市供热网中的应用

摘要 本文主要从城市供热的现状入手，介绍几种常见的智能管理形式，并分析城市供热调度管理体系的基本构成，最后重点对如何在城市供热网中运用智能化控制与管理进行科学的研究，从而为更有效地促进对城市供热的管理调控。

关键词 智能化；控制；管理；城市供热；应用

中图分类号TK1文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）45-0196-02

目前，随着城市化的日益发展，城市的相关基础设施也不甘示弱，也正处于不断建设中。其中作为基础设施之一的城市供热，对城市居民的日常生活、企业的生产等起着最直接的影响。如何更有效地对城市供热网进行管理和控制，是城市发展中值得思考的一个问题。城市供热系统是由热源、热网、热用户（室内采暖系统）组成的庞大、封闭、复杂的循环系统。随着城市供热管网建设的高速发展，由单一热源到多热源，管网规模不断地扩大，热用户与设备数量也在急剧的增长。如何有效管理城市供热系统的设施设备，提高热网运行的效率，节约能源正变得日益重要起来。

1 城市供热

1.1城市供热系统

在整体上看，城市供热是一个系统，主要由热源、热源网、热用户等组成的，在结构上呈现网络状，整体庞大且封闭，复杂性极强。目前，伴随城市供热管网络的不断建设，城市的供热模式开始由单一热源转变为多种热源，供热管网络也在逐步扩大，热用户和 供热设备也在呈几何数据增长中。所以，如何对城市供热系统进行有效地控制和管理，变成一个亟待解决的问题。

1.2 城市供热系统的现状

当前，城市供热网络主要有两种形式，分别是一次水直接供热，二次水间接供热，从热源上看又有锅炉高温热水和电厂蒸汽两种形式。在早期时候很多城市供热大多采用二次水间接供热，但少数也采用一次水直接供热，特别是一次蒸汽直接供热，虽然一次水直接供热结构简单且一次供热投入低廉，但因其在安全性、使用效率以及能源使用方面存在着严重的问题而逐渐被淘汰，目前大部分城市供热网都不再采用这种方式，不少已建的一次水直接供热网也开始改建技术，转向为其他的供热方式。 与一次水直接供热不同的是，二次水间接供热，虽然资金投入高，但其使用效率高，供热系统相对稳定，且安全性强，在目前的城市供热中深受欢迎。

1.3 城市供热系统在控制和管理上存在的问题

虽说二次间接供热方式安全性高，能够有效地利用资源，但是城市供热系统在具体的控制和管理上仍存在着一定的问题，从而造成供热系统整体上的不完善。专业人士知道换热站，作为二次水间接供热的核心，在城市供热系统中有着不可替代的作用，它是将从锅炉中来的一次高温热水或电厂来的一次蒸汽中产生的热能转变成二次中、低温热水直接传递给用户的枢纽环节。但是，在目前城市中对换热站的控制与管理却存在着极大的问题。或者是相关的操作人员技术不到位，或者是虽然有全自动操控换热站，但由于站内无人看守，一旦换热站出现问题便不能得到及时有效解决，从而延误维修的最佳时间，对居民的生产生活造成极大的不便。

2 智能化控制

2.1智能化供热原理

如何在城市供热中实现智能化控制和管理是本文探讨的核心问题，但首先我们得明确一个概念，究竟什么是智能化控制和管理？其实在物理学研究中，智能化控制管理的核心目的就是在运动中保持热量的收支平衡。在智能化控制和管理的过程中，我们要注意两个问题。第一是进行热量平衡控制。这是进行性智能化控制管理的基础条件。它是指各热源和各换热站在一个周期内提供的热量总体平衡。物理学上热平衡的方程式如下所示：

∑Q=∑H出-∑H入

其中，ΣQ代表整个系统与环境的热量交换和，ΣH出代表换热站供给用户的热量总和，ΣH入则代表是供热源提供给换热站的热量总和。

热平衡式属于物理学上能量平衡的特例，在实际的供热过程中，换热站供给的热量与热源供给的热量往往不相等。

第二则是进行无人值守模式。 无人值守模式其实是对热量平衡控制的进一步深化，即在无人操作的情况下尽可能地使热源和换热站提供的热量保持相对的平衡，从而维持城市供热系统的正常运作。

2.2 智能化控制和管理

2.2.1气候补偿

气候补偿，是智能化控制中常见的方式，即通过控制换热站二次间接供水的温度降低换热站提供的热量，从而既可以减少成本，又可以提高用户在接受供热过程中的舒适度，一举二得。 其中最好的做法是在实际的操作中，不直接采用热量平衡方式进行供热控制，而是先建立二次供热温度和室外温度对应曲线，再通过换热站的转换中针对具体情况进行具体调整，按阶段分季节地进行所谓的曲线供热，这样做可以尽量减低供热的复杂性，提高供热的实际效果。

2.2.2 无人值守操控

上面讲到无人值守操控是智能化控制和管理的第二种模式，通过在换热站内设置自控设备，进行如自动控制水温、补水、排查故障等作业，而无需操作人员进行值班管理。 这种模式的好处之一在于降低了实际操作的劳动强度，既减少了劳动人员的使用成本，又相对地提高了劳动效率。其次由于采用智能化控制管理后，极大地降低了由于人为因素而产生的安全问题，从而增强了城市供热系统的精确性和可靠性。

2.2.3 换热站控制

通常情况下，对换热站进行控制的几个方面主要包括调节二次供水温度，控制蒸汽压力，管理换热器水位及保持热网定压稳定等，换热站的主要作用就是用锅炉提供的高温热水或电厂提供的蒸汽转变成可供用户直接使用的二次中、低温水。在整个城市供热过程中，一般会有一个总换热战和好几个可调峰换热站同时对用户进行供热取暖。

3 运用调度管理系统对城市供热进行智能化控制和管理

3.1 调度管理系统

调度管理系统是针对大型建设所开发出来的一套管理体系，主要包括调度中心和通讯网。调度中心的主要任务是通过以太网将相关信息提供给用户，用以显示数据、管理资源及发布内容等。通讯网则主要负责数据的传输。以城市供热系统为例，通过通讯网，可以将锅炉房、电厂及换热站等热源的相关资料传输到调度中心，再由调度中心进行分析，将数据信息等发布给用户。

3.2 智能化控制和管理的基本方式

其实，调度管理系统即是对城市供热进行智能化控制和管理的最好方式之一，但是根据城市及用户的实际情况，我们应综合其他因素总体考察研究最佳的控制模式。不仅要对相关操作人员进行必要的技术培养和指导，还应当对整个供热系统进行科学的分析，通过对各热源和换热站的供热量调整，可以更有效地控制整个城市供热系统，降低投资成本，提高运行效率。

4 结论

总之，通过以上分析，我们对城市供热网如何控制和管理有了比较完整的了解,在观察几个供热项目运用以上方法后的使用结果,通过有效的管理和控制手段可以显著地提高供热公司的供热效果,但由于知识所限，本文所论述的一些方法只是该领域最基本的一些技术，在对城市供热网的管理和控制方面，还可以有进一步地改进和优化，为城市中的用户带来方便。

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