【摘要】面对供热系统平衡调节的困难以及节能减排的需要，监控系统已经成为越来越多供热企业摆脱困境的选择，但在选择什么样的监控系统上往往是盲目的，要求限于表面化、理想化、硬件化、片面化。数据采集、热力站无人值守系统往往成为没有实质内涵的时尚化形式要求，结果是上了一套不适用的监控系统，对实际的运行管理几乎没有多大的帮助。文章介绍了一种先进实用的监控系统。

【关键词】供热通病 工艺优化 热量管理 监控系统

1、为什么要上监控系统

1.1、平衡调节的需要

对于规模越来越大的供热系统，平衡是调节出来的，而不是设计出来的。换句话说，供热需要平衡，平衡是最基本的要求，平衡就需要调节，调节需要目标和手段，手段就是具有时效性强、量化准确的监控系统。没有这一手段，靠人工分析处理海量的、动态的供热运行数据往往是徒劳的，满足不了要求，更达不到目的，这不是责任心强不强的问题，也不是员工敬不敬业的问题，而是“工欲善其事，必先利其器”的问题，更有“君若利其器，首当顺其治”的问题。

1.2、安全运行的需要

对于没有监控系统的热网，对于停电、设备故障停运、超温超压、跑水、大面积过冷过热等问题都是后知后觉，不能做到防患于未然，不能把安全问题排除在萌芽积蓄阶段，一般要等到用户投诉、轮巡发现、设备损坏到足以表象出来、管网发生破坏性事故等才被管理人员发现。有问题不能及时发现，发现了就不是小问题，安全运行成为一种侥幸的赌注，出了问题再手忙脚乱的“救火”，轻者伤财，重者伤人，处处被动，所以供热运行的安全得不到保障。

1.3、节能减排的需要

如何评价供热系统运行的好坏？应该有一个客观的标准，它既是运行管理的依据，也是评价的标准。评价一个供热系统运行的好坏不能仅仅满足于没有投诉或投诉较少，也不能满足于不出安全事故，更不能满足于不计成本的普遍“热得很”。科学的评价应能全面反映供热系统在社会效益、经济效益和环境效益方面的要求。具体讲应该是外看“供暖效果”，内看“煤、电、水”的单耗指标，也就是在获得舒适的室内温度的同时，满足节能、降耗、减排的要求。我国的供暖能耗高是一个不争的事实，一些有识之士奔走呼号，依然不能引起供暖企业管理者的重视是令人痛心的，管理者们不统计、不关心能耗指标，更关心跑马圈地，把效益寄托在增容费的收取上。这里既有体制的问题，更有机制的问题，初级阶段不能成为我们永远的借口。供暖不是没有技术含量的傻大黑粗，是更需要先进科学技术的生态文明产业。

2、监控系统要具体解决什么问题

采用什么的供热技术和控制策略，也就决定了供热走什么路，也就决定了下一步的企业架构和管理模式，也决定了经营道路是泥泞曲折还是一帆风顺，是事半功倍还是事倍功半，也决定了企业的盈利水平。十八大上有一句精辟的论述叫：“既不走封闭僵化的老路，也不走改旗易帜的邪路”。有科学就有伪科学，所以说供热企业要审时度势、因地制宜、与时俱进，不能抱着传统习惯一条道走到黑，拿经验当科学。监控系统千差万别、参差不齐，上啥样的监控系统关键要看我们需要它解决什么样的问题。

2.1、热源能供多少热？锅炉效率是多少？

供热企业在回答热源能供多少热时，往往只能按锅炉铭牌上的参数简单的累加，真实的情况是，铭牌上的参数不等于锅炉的实际出力，这与炉况、煤质、负荷、运行水平、锅炉效率多种因素有关，往往出入还比较大。

锅炉没有自控或自控不力，全凭烧锅炉师傅的经验和习惯运行，往往是在锅炉出力不详、效率高低不知的情况下，眼睛直盯着锅炉出水温度达到那条“供温曲线”就完事大吉了，结果是尽职尽责，却又浪费严重。1台百吨炉，满负荷运行180天，烧5000kcal/kg的煤，80%的效率要比60%的效率少烧2万多吨煤！按吨煤500元计，就是1000万元，这个效益点我们怎能不控制、不关心呢？

2.2、用户需要多少热？

用户需要多少热不是按设计热指标和收费面积的简单乘积，更不是设计热指标和入网面积的简单乘积。一方面设计热指标照本宣科取得不一定合理，另一方面不同的供暖对象需热情况也出入比较大，例如节能建筑和非节能建筑、新建筑和老建筑、商用建筑和民用住宅、公用设施和非公用设施等对热量的需求是相差很大的，要加以区别和分类统计。只有清楚用户需要多少热，才能有的放矢的科学的管控好一个热网，而不是放任自流。

2.3、集中循环泵的运行参数是多少？

考虑到供暖负荷的发展预留和水泵产品的参数间隔，集中循环泵往往选择的不合理，实际运行时在没有流量计量和不关注水泵进出口压力的情况下，或者说对水泵不加控制的情况下，泵的运行工况因应管网特性往往较多的偏离了水泵的额定运行参数，这种现象是比较普遍的。当然我们可以通过阀门和变频控制水泵来实现要求的出力，但水泵一般会离开高效工作区。所以出现集中循环泵大马拉小车、偏离额定工况低效运行、小马拉不动大车（管网远端资用压力不足）的现象司空见惯。

2.4、三个环节的强耦合怎么办？

热网平衡调节是困扰全国供热界的历史性难题，究其根源，首先是传统供热系统的工艺结构不合理！这种传统供热系统一次网采用“热源和多个热力站共用一个集中循环泵”，二次网采用“换热站的多个分支共用一个集中循环泵”。这种系统模式呈现的特点必然是“热源与热网的流量耦合”、“各热力站之间的流量强耦合”、“二次网各分支之间的流量耦合”。组成供热系统的这三个基本环节的流量全部是耦合关系或者是强耦合关系，也就注定了供热平衡调节困难的必然结果！

2.4.1、热源流量和一次网流量不匹配怎么办？

选择合理热源流量的依据是锅炉的额定流量，选择一次网合理流量的依据是在满足水力平衡的情况下尽可能大温差小流量运行。所以说热源流量和一次网流量不一致是经常性的。热源和供暖负荷的不匹配、供暖初末寒和严寒期的区别注定了热源流量和一次网流量不会在整个采暖季都匹配。在传统集中循环泵供暖的工艺条件下，外网和热源的循环流量绑架在一起，互相钳制。往往是满足了外网的水力平衡流量就会不满足热源的额定循环流量，瞒足了热源的流量对于外网来说不是大了就是小了，大了就是大流量小温差的不经济的运行模式，小了又不能满足外网的水力平衡，所以说是顾此失彼。虽然热源可以通过旁通管或旁通锅炉的方式缓解外网流量大于锅炉循环流量的问题，但电能和热量的损耗又会不可避免。另外这种工艺模式下外网的调节性也很不好。

2.4.2、各个热力站之间热力不平衡怎么办？

传统集中循环泵工艺条件下，近端热远端冷是比较普遍的不平衡现象。我们惯用的调节方法就是近端勒阀门，先不说这种方法不节能的问题，先看调节效果，由于热源和一次网、各个热力站之间流量都是强耦合的关系，“牵一发而动全身”，“按下葫芦浮起瓢”的现象是必然结果，所以这种勒阀门的调节方法说起来容易做起来很难很难。这也是外网平衡始终难以解决的根源所在。

2.4.3、热力站内部二次网各分支不平衡怎么办？

即使是在各个热力站热量平衡的情况下，某个热力站的二次网分支之间的不平衡依然会造成用户的冷热不均，所以二次网分支之间的平衡也非常关键，如果没有可靠地分支计量手段，仅靠运行人员摸着回水管的温度调节，在回水温度滞后反馈的情况下、在各个分支之间依然是强耦合的情况下，平衡的调节的难度可想而知。

2.5、要解决温度管理以偏概全的问题

传统的控制策略可以归纳为“温度管理模式”，它表现为根据室外温度控制一次供水温度、一次回水温度、二次供水温度、二次供回水平均温度，或者采用调节一次网阀门控制二次供回水温差等多种方式。这种模式是很难执行的，即使是有专人每天每时每刻去调节，也很难以供、回水温度为依据准确的掌握每天要求的供热量。这种仅仅把“温度”作为控制目标的传统供热方式在供热系统发生各种不理想运行状态下都会产生可能的误判！温度高、温差大不一定代表供热量大！使用“温度”作为控制目标的传统供热管理方式是造成我国供热界多年难以解决平衡供热难题的理论根源。

2.6、要解决冷热不均费煤费电的问题

在没有手段或者是手段不科学的情况下，热网平衡的调节往往伴随整个采暖季，反反复复、筋疲力尽，结果还是按倒葫芦起来瓢，不平衡依然存在。热力不平衡就导致冷热不均，进而导致投诉量增大，供热部门被迫直接增大热源负荷解决不热户。为了避免平衡调节的“麻烦”，在连续多天气温变化不大时，就以每天的夜间低气温为需求，数天恒定供热。尤其在热网不平衡情况下，热源被迫升温，供热量又增加了一块，这种漫灌方式，必将造成大量的能源浪费和高成本运行。根源就是传统平衡管理方法的不可操作性。

2.7、要理清水力、热力、热量平衡的关系

供热的目的：是为了获得舒适的室内温度，同时满足节能、降耗、减排的要求。所以区分不同供热对象的热量平衡是实现供热目的的保证。水力平衡的概念是流量的均匀性调节；热力平衡的概念是热量的均匀性调节；热量平衡的概念是热量的按需分配，以达到供热的目的。所以说热量平衡的前提是热力平衡，热力平衡的前提又是水力平衡。水力平衡、热力平衡是热量平衡的必要但不充分条件。

1)、水力平衡不等于热力平衡

水力平衡等于热力平衡吗？一次网水力平衡，做到了按各热力站供热面积大小分配一次网的循环水量。该方式只有在所有热力站换热器选型合理且换热系数相等的前提下才能实现各热力站热力平衡。但是前提是不可能成立的。原因有三：①、建设初期，考虑扩容需要，一般选择较大功率的换热器，各换热站的供热面积与换热器功率不匹配；②、换热器工作一定时间后，均存在结垢现象，且结垢情况不等，造成换热系数不同；③二次网的设备配置和运行工况也不一定“配合”一次网换热，如堵塞、旁通、近端短路等问题。

2）、热力平衡不等于热量平衡

热力平衡也不等于热量平衡。例如热源的不可控（热电联产）或热源能力不足造成的供暖对象普遍过热或过冷的现象，以及不同的房屋维护结构、不同的末端散热方式（普暖或地暖），即使是热力平衡了，但仍然达不到供热的目的——舒适的室内温度和节能降耗的要求。

以往基于温度管理的热网平衡调节，充其量做到了水力平衡、热力平衡或热量静态按需跟随，是被动的、“放任自留”的管理模式，很难实现热量平衡。温度管理是一种粗线条的管理模式，已经不适应当今供热对供热成本和供热质量的较高要求。图1有助于对以上叙述的理解。

3、五位一体的集中供热节能监控系统

通过以上供热共性问题的归纳总结，说明绝大部分供热系统都是“带病运行”，说明热源规划、锅炉自控、泵网工艺优化、热网平衡（平衡策略）、可靠计量是组成和评价一个供热系统优劣的缺一不可的五个方面。一个合格的集中供热节能监控系统就要面对问题，要具备以上五个方面的系统功能和基础，要全面解决制约供热良性发展的难点问题。供热系统包含了热源、热网（一次、二次、庭院管网）等诸多环节和大量的设备，只有全局考虑、系统规划、策略科学、集中调度、统一实施，才能产生预期的运行效果，才能最大限度的实现节能减排，才能让投资产生最高的效益。下面简略的介绍一种市场认可程度较高的节能监控系统供大家比较鉴别。

3.1热源规划

供热不等于烧锅炉，但供热离不开烧锅炉。进行热源的规划和优化组合，具体讲运行几台锅炉、运行那几台锅炉、每台锅炉出力要达到多少、每台锅炉的运行效率是不是最高等等是供热运行首先要考虑的问题，也是大局规划的问题。少运行1台锅炉、优先运行效率高的锅炉，不论是从能耗还是从人工费用等多方面算帐，都能够节约一大笔费用。我们应避免不看天气、不规划计算、不计运行成本、不看锅炉负荷、不管锅炉效率的粗放运行方式，应避免只凭热情、凭感觉、有多少热源就开足多少热源的“以不变应万变”的经验主义运行方式。应根据天气预报预测出未来24小时环境温度变化趋势，从而准确的规划出未来24小时的供热量需求，或者进一步根据人们的作息习惯以及供暖对象的属性实行分时分区的“艺术”供热方式，以便安排热源按“订单”量化生产。

3.2锅炉自控

真正的锅炉自控要能够准确、方便、可靠的实现锅炉的优化燃烧和变负荷运行。那种不看数据，白天闷闷火的锅炉运行方法远远不能满足现今科学化管理的需要。锅炉实现优化燃烧，就是提高锅炉效率，用最少的煤烧出最多的热量，从而节约能源。实现变负荷运行就是要热源追随着环境温度的变化供热，最大限度的利用自然热。供热效果的好坏是整个供热系统性能优劣的综合体现，但供热系统的节能效果主要在热源上集中体现。

传统锅炉控制方法常见的有固定风煤比控制、烟气含氧量控制、炉温寻优控制等，控制效果均不理想。目前固定风煤比控制在链条炉上应用最多，它属于开环控制。这种方法根据给煤量通过查表和插值确定鼓风量，这种控制不能处理煤质、给煤等的小幅波动和大幅变化，而这些变化往往是不可避免的，所以这种方式存在本质上的弱点，是粗放的控制方式。烟气含氧量控制在理论上是可行的，并且可以实现闭环控制，但实际运行中受多种因素的影响，往往难于达到预期效果。特别在锅炉密封存在问题的情况下，这种方法甚至无法操作。另外氧化锆价格较高且使用寿命短，也是这种方法难于奏效的原因。采用炉温寻优控制是一种试图实现闭环优化燃烧控制的方法。但是这种方法即使能找到最佳工作点，由于受到各种干扰因素影响，很难稳定运行，甚至产生振荡，炉温是寻优了，可能火床只有半膛火了，“优”不能维持。

“自学习、自寻优”控制方法是目前最先进的锅炉自控技术。它能从真正意义上实现锅炉自控。它是在传统控制策略的基础上，经过大量的实践总结提炼而成的新技术，它准确、方便、可靠的实现了锅炉自动优化燃烧和变负荷运行，进而达到最好的供热效果和最高的经济效益。解决了固定风煤比、烟气含氧量、炉温寻优等传统控制方法不能解决的问题，实现了锅炉自动优化燃烧。其原理是：在锁定锅炉运行功率W为控制目标的同时也把锅炉的优化燃烧作为重要目标。一旦锅炉输出功率W达到了目标功率Wm，控制系统就自动进入以锅炉最高效率ηmax为目标的自动寻优运行，并且在寻优运行过程中自动记录下对应每次达到最优效率ηmax的相关运行参数、完成一次自学习，以备锅炉再次运行到该状态时作为参考使用。下面的几幅锅炉自控应用界面能很好的展示这种技术的性能。

3.3泵网优化

文章前面分析到传统供热系统的工艺结构不合理！热源与热网、各热力站之间、二次网各分支之间的流量存在耦合关系或者是强耦合关系。特别是在配套的流量、热量检测仪表不完善的情况下，供热平衡的调节和管理工作就更加困难，绝大多数热力公司的平衡调节工作会没完没了的贯穿整个采暖季！很显然对于一个不断疲于奔命应对供热投诉的热力公司讨论节能降耗是不现实的。

解决三个环节的流量耦合问题应综合采用“解耦管技术”、“分布变频泵技术”、“二次网分解泵技术”，我们叫它“三级解耦技术”。通过三级解耦技术建立起来的热网工艺是彻底解决热网平衡和节能运行的重要基础。

3.4热网平衡

热网平衡是实现科学化供热的关键。供热系统实现按需供热和节能降耗的基础是热网平衡。我们要建设以热量为主参数的热力站无人值守系统。建设以热量计量为特征的热力站数字化基本单元（包括二次网的分支环路），然后建设此基础上的全热网统一数字化调度管理系统，把规划生产出的热量对应着面积均分到各个热力站。

采用热量管理的方式，以热量为纲，才能纲举目张。热量是个综合参数，它反应的不仅仅是流量乘以温差，它综合的反应了管网特性和设备匹配情况，它体现的信息和供热效果具有唯一对应性，大就是大、小就是小，是没有附加条件的。不论供热量大、小，供应方和使用方都清清楚楚。供热量大的二次网出现不热的用户或起因于二次网不平衡、或非保温建筑等，不能再归因给一次网；二次网不热、一次网热量小，或起因于一次网流量小、换热器积垢堵塞、二次网流量太小等等，这样问题清楚、责任明确！不用扯皮！供热人不怕出问题，就怕出了问题找不到出力的方向！

为了解决热量管理中瞬时热量的局限性，我们根据气温是日复一日的昼升夜降的循环变化规律，采用“周期热量平衡分析方法”对所有热力站的供热平衡进行分析和控制（各个热力站的平衡可由热力站一天的单位面积累计供热量比较确定）。废止使用传统的“流量平衡基础上的温度平衡管理方法”。

使用这种理论方法的基本原则是：决不允许任何热力站不经过调度中心授权的独立调节！这就回归到“集中供热”四个字的本质上。

只有做到量化监控，才能做到事半功倍的平衡热网的效果。只有量化的，才是能够被管理的。通过工艺改造和实施热力站无人值守型的热网监控系统建设，供热管理就有了合理的工艺基础，有了提纲挈领的“热量”主线，有了高度时效性的量化数据和调控目标值，有了方便的调控手段，热网的平衡调节工作就变得非常容易。平衡调节工作不再占用大量的精力和时间，不再是供热管理的主要难题和矛盾，那么追随环境温度变化的变负荷运行和高精度的平衡调节就变成我们的日常工作，安全高效和节能降耗的供热也就成了“量化监控”的必然结果。

3.5可靠计量

信息是了解的基础，了解是行动的指南。供热现场的流量、温度、压力等一次元器件是自控系统的基础。动态的热网，特别是在热源实行变负荷节能运行后，数字化管理就要数据真、全、快。我们在选型、投资上要给予一次元器件足够重视。面对供热介质热水的特性：间断运行（采暖期用，非采暖期不用）、脏污（有时除污器都堵塞）、结垢、含气泡等，综合分析弯管流量计在供热上是最适合的流量计。对于监控系统来讲，数据的可靠就象我们的健康一样，他是一切一切的前提。

4结束语

供热是一项系统工程，建立在三级解耦工艺基础上，以热量管理为纲的五位一体的集中供热节能监控系统才能回归“集中供热”的本质，才是供热企业良性发展所真正需要的，当然还要注意先进的技术需要科学的管理和应用。面对大部分系统“带病运行”的现状，有识之士在努力寻求解决问题的良方，无识之士在“无知无畏”的满足于现状，本人奉献上拙见，希望大家少走弯路，希望对大家的认知和选择有所帮助。

ZM