APP下载

大数据分析在供热运行监测和节能领域的应用

2021-05-16王玉哲

电子乐园·上旬刊 2021年8期
关键词:大数据分析应用分析

王玉哲

摘要:目前,集中供热管网正朝着大型化、长距离方向发展,供热面积超过1000万平方米的多热源环状管网已较为普遍。随着管网建设规模的不断扩大和复杂程度的不断提高,供热单位根据自身情况建立了热网运行监控系统,试图通过智能手段了解管网运行状况,进行节能降耗分析,优化管网运行参数。传统热网监测系统以热源、换热站等网关为节点,通过实时监测和传输温度、压力等参数,实现对节点运行状态的控制。大数据分析是一种分析方法,它不使用抽样调查,而是使用所有数据进行处理。实现了对全网水力工况、能耗预测等动态数据的监测分析,有助于热网运行朝着科学调度、节能舒适的方向发展。

关键词:大数据分析;供热运行监控;节能领域;应用分析

随着供热用户的不断增加和节能减排工作的不断推进,水力平衡调节已成为二次热网需要解决的首要问题,而水力不平衡往往伴随着更多的用户投诉。传统的手动调节方法不仅效率低下,而且需要巨大的人工成本。这就需要利用大数据分析、机器学习等技术对数据进行分析、清理和筛选,提取有效的真实数据进行热网分析和调控。

1供热系统控制技术

在传统的城市集中供热系统控制技术中,当需要热量时存在热量大于热浪费的问题,为了解决这一问题,采用联合远程监控中心配合PLC开发的温度补偿控制策略,根据温度补偿反馈结果,对热网供热质量和供热效率进行评价,得出整个热网的热负荷,并根据实际供热面积建立实时供水流量模型,以保证最高的供热效率。系统中的远程监控系统主要是基于组态王组态软件来完成的,可以对热网中的几个二次热站进行实时监控。为了提高远程监控的效率,系统主界面可以集中显示多个换热站的信息。子界面可显示各换热站热网回路、供水温度、阀门开度、水泵压力等参数。

2系统建设

2.1硬件

监控系统:在热源、调峰首站、接力泵站、网络泵站、换热站等通过位置安装温度、压力、流量等仪表测量装置,采集的数据通过DCS系统通过无线通信实时上传到数据中心;典型用户配备无线室温远程传输装置。各换热站设置循环水泵运行电流、给水泵流量监测仪表,并设置泡沫水、烟雾传感器、超温报警装置;温度和流量测量装置安装在住宅用户入口节点。

调控:热电厂出口设第一热源站,电厂热网循环泵设液力偶合器;中继泵站和网络泵站中的增压泵配备变频器,变频器具有就地操作和远程控制功能。第一调峰站主热源侧和辅助侧分别设置流量调节装置。在换热站,流量调节装置安装在一次侧,变频器安装在二次循环水泵上。通过与站内控制器联动,实现自动调节和泵阀联动。

2.2大型数据库

以历年采暖季实际运行数据为样本,建立了数据信息数据库,包括以下内容:(1)室外逐时温度、风力和湿度(2) 热源运行温度、压力、流量、供水及能耗(3) 中继泵站升压泵的工作温度、压力、流量、频率(4) 管网泵站、峰值热源运行温度、流量、压力、流向、增压泵频率(5) 换热站一、二次侧运行温度、压力、流量、一次侧调节阀开度、二次侧循环水泵运行频率、电流、二次侧供水情况(6) 家用热量表流量和温度(7) 用户的典型室内温度。

2.3平台功能

在现有实时数据监测、能耗计算、历史记录查询等功能的基础上,基于大型数据库开发了以下功能:(1)主辅热源出力比分析功能(2) 未来日热负荷预测(3) 全网水力工况动态分布显示(4) 不同时段度日耗热量的序贯和同比分析(5) 能耗异常辅助分析(6) 换热站运行状态预警(7) 自动调整换热站运行参数。通过上述功能的实现,建立一套热网运行监控平台,有助于优化管网水力工况,保证安全生产运行,提高能效水平。

3换热站节能运行技术升级

3.1换热站的设计

在設计过程中,换热站应与当前供暖条件相匹配,并保留部分长期余量。在设计条件下,热交换器的额定功率必须与其热负荷相匹配,以使出口温度达到额定值,而与热交换系统的循环水流量无关。如果两者相差较大,热交换器二次侧出口温度将高于或低于设计值。在这两种工况下,高于设计值会导致供热量过大,系统效率降低,系统初始投资增加;低于设计值将导致系统供热不足。因此,换热站的合理设计是换热站节能运行的前提。

3.2二次网络运行的液压平衡调整

换热站水力失调是一个普遍存在的问题,目前尚无根本解决办法。为了解决“远冷近热”的局面,供热部门只能不断提高二次供水温度和循环流量。这种方法不能从根本上解决液压不平衡问题,反而会加剧液压不平衡。因此,二次管网水力平衡调节是换热站节能运行调节的首要问题。要解决水力失调问题,首先要找出供热水力失调的分支。通过调整支管管径或使用平衡阀,可以调整和优化支管的水力不平衡,从而缓解水力不平衡问题。

3.3水泵变频控制

在换热站运行过程中,如果水泵采用工频运行,会造成水泵效率低、循环水量与供热需求不匹配等问题。因此,对现有换热站的水泵进行变频节能改造。方案一:更换系统中不带变频的泵,采用新的变频泵更换原泵。这种方法的缺点是增加了设备投资。方案二,利用变频器对原有循环水泵进行变频节能改造,该方案改造简单,投资少。

3.4换热站的自动控制

单纯依靠人工调节,集中供热调节已不能满足供热系统的节能要求。换热站的自动控制应采用PLC技术,包括PLC、变频器、智能温度控制器、各种传感器。在控制过程中,实时监控采用热用户、换热站及供热线路沿线节点的运行参数,根据室外温度,结合预先设定的控制方式。调节换热站循环水泵的转速、电动调节阀的开度和供水系统的恒压,大大节约了人力物力成本。

4结论

在数据分析的基础上,分析了一次热源和二次热源的输出比,为多热源网络的热资源配置提供了依据。根据历年采暖季平均耗热量,实现了对未来采暖季热源日耗热量和总能耗的预测。在管网运行层面,数据库中的数据用于对换热站的资本压力头的运行进行分类。结合实时数据采集,对管网的动态水力状况进行监测。此外,历史数据与实时数据的对比有助于判断换热站运行中是否存在异常,有助于运行人员从预警的角度及早发现潜在危险。

参考文献

[1]柴国钰.集中供热系统量质运行调节策略数据逆向识别方法[D].天津大学,2017.

猜你喜欢

大数据分析应用分析
大数据分析对提高教学管理质量的作用
基于大数据分析的电力通信设备检修影响业务自动分析平台研究与应用
面向大数据远程开放实验平台构建研究
面向大数据分析的信息管理实践教学体系构建
传媒变局中的人口电视栏目困境与创新
试析翻译理论在翻译实践中的应用
绿色化学理念下的初中化学教学探究
新型传感器在汽车技术中的应用分析