公建站計(jì)量管理及遠(yuǎn)程控制天津市熱電公司?公建站計(jì)量管理及遠(yuǎn)程控制天津市熱電公司一、項(xiàng)目背景我公司供熱面積1２0０余萬(wàn)平方米，現(xiàn)有水水熱力站６43個(gè),其中公建站（由公建單位自行管理，為公建單位供熱的熱力站)43３個(gè)，自管站（由我公司管理，為居民供熱的熱力站）210個(gè)。近幾年隨著科技不斷進(jìn)步，我公司自管熱力站均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，具備實(shí)時(shí)氣候補(bǔ)償功能,并將熱力站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至中心調(diào)度室，通過(guò)提高自管站的自動(dòng)化水平，不僅節(jié)約了大量人力物力，而且達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。隨著公司供熱規(guī)模逐步擴(kuò)大,我公司公建用戶已經(jīng)達(dá)到80０余個(gè)，由于我公司公建單位數(shù)目眾多、性質(zhì)多種多樣，造成運(yùn)行管理及用熱調(diào)節(jié)存在很大的難度。而公建站的運(yùn)行調(diào)整及二次系統(tǒng)的維護(hù)由公建單位自行負(fù)責(zé).由于這些公建單位供熱專業(yè)知識(shí)的不足，大都通過(guò)加大一次流量、提高二次供水溫度的方式解決二次網(wǎng)的水力失調(diào)及戶內(nèi)系統(tǒng)的其它缺陷。而各單位在運(yùn)行中基本不考慮整個(gè)管網(wǎng)的水力平衡，造成了管網(wǎng)末端流量不足、回水溫度偏高等諸多問(wèn)題，在這種運(yùn)行工況下,進(jìn)行整個(gè)管網(wǎng)的水力工況調(diào)整十分困難。我公司為了規(guī)范公建單位用熱，除了知道公建單位進(jìn)行換熱機(jī)組及供熱系統(tǒng)檢修之外,我們還對(duì)公建用戶實(shí)行實(shí)時(shí)的用熱需求調(diào)節(jié)，在遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)及自動(dòng)流量調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上引進(jìn)了公建單位用熱精細(xì)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)。二、項(xiàng)目方案及實(shí)施歷程創(chuàng)新方案制定：兩級(jí)調(diào)度、按需分配１．兩級(jí)調(diào)度管理為實(shí)現(xiàn)一次管網(wǎng)的精細(xì)化調(diào)節(jié),我公司自200９年開始專門設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了兩級(jí)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),一方面通過(guò)一級(jí)調(diào)度系統(tǒng)，根據(jù)每日１7時(shí)天津氣象局發(fā)送的當(dāng)天夜間至次日的天氣預(yù)報(bào)情況,制定出該未來(lái)2４小時(shí)大網(wǎng)供水溫度曲線,以質(zhì)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行管網(wǎng)粗調(diào)節(jié)，初步實(shí)現(xiàn)合理制定和規(guī)劃熱源及管網(wǎng)參數(shù)。例如某日平均室外溫度為4℃至5℃左右，根據(jù)該管網(wǎng)設(shè)計(jì)供熱溫度調(diào)節(jié)曲線，就可以規(guī)劃處次日供水溫度曲線,并發(fā)送至熱源廠,熱源廠按照此曲線進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)供熱溫度調(diào)節(jié)曲線某日主管網(wǎng)供水溫度曲線另一方面按照供熱區(qū)域的不同，以供熱管理處為單位設(shè)置多個(gè)二級(jí)調(diào)度系統(tǒng)，利用在熱力站加裝的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制裝置,對(duì)各熱力站一次流量、溫度等參數(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；并根據(jù)用戶實(shí)時(shí)工況、用戶用熱負(fù)荷及室外溫度、房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)、供熱半徑、用戶特點(diǎn)等多方面因素,為各個(gè)熱力站分別制定溫度曲線，遠(yuǎn)程調(diào)整熱力站執(zhí)行器開度,為用戶分配準(zhǔn)確所需的熱量，實(shí)現(xiàn)一次管網(wǎng)的精細(xì)化調(diào)整。該系統(tǒng)包括各熱力站控制前端、GPRＳ（GeｎerａlPackｅtRadｉoServicｅ)通訊模塊、中心控制室采集控制軟件等，這些設(shè)備通過(guò)基于移動(dòng)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)出的ＡＰN網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳及控制指令的下發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)二級(jí)調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行。同時(shí)二級(jí)調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)通過(guò)二級(jí)調(diào)度中心與公司一級(jí)調(diào)度中心之間架構(gòu)的VPN網(wǎng)絡(luò)(ＶiｒtualPriｖaｔｅＮeｔｗorｋ）實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)傳輸，所有熱站數(shù)據(jù)通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)上傳給公司數(shù)據(jù)中心，再由中心后臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及分析軟件來(lái)統(tǒng)計(jì)分析各供熱主干、支干乃至終端的供熱特點(diǎn)、熱耗及供熱效果，為更好地分配熱源提供有力依據(jù),做到有的放矢地實(shí)現(xiàn)供熱運(yùn)行調(diào)節(jié).兩級(jí)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)控制流程圖通過(guò)此套設(shè)備的實(shí)施投運(yùn),在一級(jí)調(diào)度系統(tǒng)的合理指導(dǎo)下,進(jìn)行較粗略的質(zhì)調(diào)節(jié)，為未來(lái)２４小時(shí)的供熱運(yùn)行制定合理的基調(diào)，使各干線、支線、支干線用戶維持在相對(duì)合理的溫度點(diǎn)工作。然后通過(guò)二級(jí)調(diào)度系統(tǒng)的精確控制,在各熱力站對(duì)熱源進(jìn)行合理的自動(dòng)調(diào)配,使得各站供水溫度精確地滿足該日供水溫度曲線,使得供熱運(yùn)行調(diào)整更加精細(xì)化.通過(guò)兩級(jí)調(diào)度系統(tǒng)的配合使用,不僅實(shí)現(xiàn)了供熱質(zhì)量的提升，水力工況平衡，同時(shí)供熱能耗也得到有效的控制,避免后端不熱,前端過(guò)熱情況的發(fā)生.2．按需分配熱量我公司為了規(guī)范公建單位用熱，除了知道公建單位進(jìn)行換熱機(jī)組及供熱系統(tǒng)檢修之外，我們還對(duì)公建用戶實(shí)行實(shí)時(shí)的用熱需求調(diào)節(jié)，在遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)及自動(dòng)流量調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上引進(jìn)了公建單位用熱精細(xì)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)不同用戶用熱性質(zhì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及實(shí)時(shí)室外溫度等因素確定用戶的不同實(shí)時(shí)熱量需求。下圖為根據(jù)不同用戶的特點(diǎn)編制出的各種供熱溫度趨勢(shì)示意:各種用戶的供熱溫度趨勢(shì)示意圖在用熱調(diào)節(jié)上,供熱期間相關(guān)人員共同研究本采暖季的供熱調(diào)整方案，采用分時(shí)段配合二次修正進(jìn)行調(diào)節(jié)供水溫度，同時(shí)詳細(xì)的記錄了每天的設(shè)定曲線值和天氣變化情況，同時(shí)由專人負(fù)責(zé)通過(guò)天津氣象臺(tái)公布的天氣預(yù)報(bào)，每小時(shí)記錄一次室外溫度，根據(jù)對(duì)天氣情況分析,我們把一天分成四個(gè)時(shí)間段，分別定義為起床時(shí)段、上班時(shí)段、下班時(shí)段和睡眠時(shí)段，并提前根據(jù)公建戶不同實(shí)時(shí)熱量需求設(shè)置各時(shí)段的供熱參數(shù)，實(shí)現(xiàn)公建用戶的實(shí)時(shí)按需精細(xì)化智能調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)公建用戶用熱特點(diǎn)、性質(zhì)及供熱面積等及進(jìn)行分析,將各公建用戶所需熱量及流量進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定不同用戶不同時(shí)刻的用熱需求,使管網(wǎng)按照相關(guān)需求智能化、自動(dòng)化供熱，以滿足公建用戶的需求,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。具體實(shí)施方法是在公建熱力站搭建遠(yuǎn)程自動(dòng)測(cè)控平臺(tái)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的公建站運(yùn)行工況,通過(guò)GＰＲS通訊方式對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。前端熱力站需具備如下設(shè)備：一次流量及供、回溫度采集設(shè)備，流量調(diào)節(jié)設(shè)備,前端控制器（集成了信號(hào)采集功能、熱量積算功能，控制功能及遠(yuǎn)程通訊功能);遠(yuǎn)端控制中心應(yīng)具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),預(yù)裝了控制軟件的上位機(jī),以及相關(guān)的通信、網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫(kù)支持等。系統(tǒng)如下圖所示：前端控制器采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度、流量等相關(guān)參數(shù),同時(shí)將這些參數(shù)通過(guò)GPRS方式發(fā)送至遠(yuǎn)端控制中心，控制中心根據(jù)當(dāng)時(shí)的時(shí)段、室外環(huán)境、用戶單位性質(zhì)等基礎(chǔ)信息，預(yù)先進(jìn)行周密的熱力計(jì)算，得到可滿足當(dāng)時(shí)該單位供熱負(fù)荷需求的典型流量值，并將該值通過(guò)ＧＰRS方式回發(fā)至前端控制器,控制器依據(jù)此值對(duì)流量控制閥進(jìn)行PＩＤ調(diào)節(jié)，控制一次流量，使實(shí)時(shí)的流量維持在該典型流量附近，以滿足當(dāng)時(shí)的供熱負(fù)荷需求.另外，為了避免現(xiàn)場(chǎng)人為干預(yù)控制，要求現(xiàn)場(chǎng)流量控制閥無(wú)手動(dòng)操作功能或手動(dòng)操作具備鎖閉功能，并且要求前端控制器無(wú)顯示屏等現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)接口設(shè)備，只有利用專業(yè)手操器才能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制,此種對(duì)公建站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的方法，基本上杜絕公建站運(yùn)行人員對(duì)流量控制的干預(yù)，達(dá)到對(duì)公建站統(tǒng)一管理的目的。控制流程如下圖所示:控制流程圖同時(shí),由于前端測(cè)控單元集成了熱量積算功能，可將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)計(jì)算的瞬時(shí)熱量,累計(jì)熱量等能耗參數(shù)隨現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、一次流量等參數(shù),通過(guò)GPRＳ一并上傳至遠(yuǎn)程控制中心,并存儲(chǔ)至遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫(kù)，以便分析人員隨時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)出所需數(shù)據(jù),為能耗統(tǒng)計(jì)和分析提供有力依據(jù),更有效地對(duì)管網(wǎng)熱源合理地進(jìn)行分配利用。項(xiàng)目實(shí)施歷程本項(xiàng)目的策劃和實(shí)施歷經(jīng)了四個(gè)采暖季的實(shí)踐。從0８－09采暖季的試驗(yàn)成功;到09－10采暖季的設(shè)備改進(jìn)，項(xiàng)目實(shí)施；再到10－11采暖季的系統(tǒng)優(yōu)化,項(xiàng)目推廣；以及上一個(gè)采暖季的全面鋪開,最終得以顯現(xiàn)成效。項(xiàng)目試驗(yàn)公建站遠(yuǎn)控方案制定后，08-09采暖季,我們選擇典型用戶作為試點(diǎn)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)，用戶類型包括學(xué)校、機(jī)關(guān)單位、醫(yī)院、酒店等,試驗(yàn)過(guò)程中,我們合理貫徹事先制定好的控制思想,切實(shí)落實(shí)控制方法,密切跟蹤控制效果。通過(guò)試驗(yàn)，我們收獲了預(yù)想的效果,因而更加堅(jiān)定了我們對(duì)公建站遠(yuǎn)程控制項(xiàng)目的信心.項(xiàng)目實(shí)施基于上一采暖季的成功試驗(yàn)，0９-10采暖季,我們將該項(xiàng)目進(jìn)行全面實(shí)施,應(yīng)用于更多的公建用戶。在這過(guò)程中,我們又遇到了新的困難,原有調(diào)節(jié)閥使用工況不完全適應(yīng)公司所有管網(wǎng)的實(shí)際工況,出現(xiàn)了控制不精準(zhǔn)、不到位，甚至失控現(xiàn)象也偶有發(fā)生。面對(duì)這種狀況,我們積極鉆研,努力尋求解決方法,最后我們對(duì)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)微的改動(dòng),增大了閥門驅(qū)動(dòng)力,提高了閥門的適應(yīng)性。這樣,問(wèn)題迎刃而解。0９-10采暖季通過(guò)我們的努力,該項(xiàng)目當(dāng)年為公司節(jié)約購(gòu)熱成本百余萬(wàn)元.項(xiàng)目推廣0９—10采暖季項(xiàng)目成功實(shí)施后，10-１１采暖季我們將該項(xiàng)目推廣至更多的公建站,更大的供熱區(qū)域,同時(shí)我們對(duì)二級(jí)調(diào)度系統(tǒng)軟件進(jìn)行了全面升級(jí),提高了控制更加精準(zhǔn)性、實(shí)時(shí)性。在該采暖季，配合公司自管站數(shù)據(jù)上傳項(xiàng)目的一并實(shí)施，加之公建站遠(yuǎn)程控制項(xiàng)目的全面推廣，公司降低購(gòu)熱成本千余萬(wàn)元。全面鋪開借助前三個(gè)采暖季公建站遠(yuǎn)程控制項(xiàng)目的成功實(shí)施經(jīng)驗(yàn),我們２０11－２01２采暖季我們力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控項(xiàng)目全網(wǎng)覆蓋，使公司熱力站控制更加全面化、精細(xì)化。三、項(xiàng)目效益(一）以下為選取的不同用熱性質(zhì)的節(jié)能效果:１.某機(jī)關(guān)單位:一采暖季可節(jié)省熱量:２8９0ＧJ。改造前運(yùn)行參數(shù)(當(dāng)日室外平均溫度－４．８5℃)：時(shí)間一次供溫℃一次回溫℃一次流量T/h二次供溫℃二次回溫℃供熱面積㎡熱耗w／㎡.ｈ2010１-110：0084。９362.853．5５７2。586１.031531789．９8改造后運(yùn)行參數(shù)(當(dāng)日室外平均溫度—4．９℃):時(shí)間一次供溫℃一次回溫℃一次流量Ｔ/h二次供溫℃二次回溫℃供熱面積㎡熱耗ｗ／㎡。h201１1-１81０:55８3．8251。8７24。６４５8.8５50.７91５31７59.7820１1１－１80：５2８5．9５4８．37１4．15３.5147。９9１５31740。232．某辦公樓:一采暖季可節(jié)省熱量：２9６０GJ改造前運(yùn)行參數(shù)（當(dāng)日室外平均溫度－４。85℃）：時(shí)間一次供溫℃一次回溫℃一次流量T／h二次供溫℃二次回溫℃供熱面積㎡熱耗w/㎡．ｈ20１01—110:０082．85６4．73３７。3765．2３59。24９0０08７。5改造后運(yùn)行參數(shù)(當(dāng)日室外平均溫度－4。9℃)：時(shí)間一次供溫℃一次回溫℃一次流量Ｔ/h二次供溫℃二次回溫℃供熱面積㎡熱耗ｗ/㎡.h2011１—１８9：４５８4.0350。３9６。2９51．0547.１6900０2７．３420１11-1８５:1484。514６.514.６447.５2４4。３3900０２2.7８3。某商場(chǎng):一采暖季可節(jié)省熱量：2460ＧJ改造前運(yùn)行參數(shù)(當(dāng)日室外平均溫度—４．85℃）:時(shí)間一次供溫℃一次回溫℃一次流量T/h二次供溫℃二次回溫℃供熱面積㎡熱耗w／㎡．ｈ201０１—11０:00７５.９25２.02３５.1861。1851.773５80027。31改造后運(yùn)行參數(shù)(當(dāng)日室外平均溫度-4．９℃）:時(shí)間一次供溫℃一次回溫℃一次流量Ｔ/h二次供溫℃二次回溫℃供熱面積㎡熱耗w/㎡。h201１1—１８１5:5883.９５４5。7512．8２５２．33４5.６3358001５.９12０11１-180：0185.2242.7４7。６347．3６４2。69358０010。５３(二）某管理處項(xiàng)目實(shí)施前后效果對(duì)比項(xiàng)目實(shí)施前項(xiàng)目實(shí)施后耗熱量（萬(wàn)吉焦)8０。497４．07供熱面積（萬(wàn)平方米）2０１２0５單位熱耗(瓦/平方米）３5.３３0。４5度日數(shù)熱耗1.971。88主管網(wǎng)小時(shí)循環(huán)水量（噸）２5０02300近三個(gè)采暖季公司購(gòu)熱成本對(duì)比２008—200９采暖季2009-２0１0采暖季２０10-2０１１采暖季購(gòu)熱成本(萬(wàn)元)１2４04117451１４80從數(shù)據(jù)情況不難看出,隨著公司公建站遠(yuǎn)控項(xiàng)目的深入開展，加之其他各節(jié)能技改項(xiàng)目的配合實(shí)施，不管是以站為單位還