摘要：熱量表是供熱計量收費的關鍵問題之一。本文提出了熱量表準確度的整體測試方法和測試設備原理，這種測試方法周期短、精度高、測試簡單，對促進我國熱量表的發(fā)展有現(xiàn)實意義。

1熱量表準確度測試的現(xiàn)狀

計量收費已經成供熱中的一個熱點問題，它的成敗與否已經成為關系到供熱事業(yè)生存和發(fā)展的根本問題。因此最近兩年的時間內，國內供熱行業(yè)已經開始了計量收費和分戶供暖的工程改造。在未來的幾年時間內，舊系統(tǒng)改造和新系統(tǒng)建設如何實現(xiàn)計量收費將肯定成為國內供熱工作的重中之重。這方面顯示出的強大的商業(yè)機會不僅刺激了國外的各大廠商紛紛進入中國推廣自己的熱計量設備，而且國內許多生產和研究機構也在不斷開發(fā)和生產這方面的設備。從目前情況看，熱量表生產廠家國內外已超過30家，而且其數(shù)量還在不斷的增加之中。

現(xiàn)在電表和水表的準確度，在國內已經形成了一套完整的檢測和認證的標準系統(tǒng)，而且以法律的形式規(guī)定下來。一個家庭一年中消耗熱量的費用（供暖費）比電費、水費和煤氣費的總和還要多。所以說，相對于水和電費更昂貴的熱量消費而言，熱量表準確度的測試就顯得更為重要。現(xiàn)在我國的供熱計量也剛剛開始起步，計量單位還沒有成型的熱量表準確度測試裝置。因此，如何方便可靠地進行熱量表準確度的測試，建立怎樣的熱計量系統(tǒng)的標準和裝置都是當前一項重要和緊迫的課題。

國外已經進行計量供熱幾十年，尤其在歐洲，供熱熱計量全部都以法律的形式確定下來，形成了一套從運行、生產、管理到司法完整的社會保障系統(tǒng)。而國內還處在起步階段，所制定的標準主要還是依據(jù)歐洲的相關標準。而從國外直接引進成套的測試裝置，則需要幾十萬或者上百萬的人民幣，不僅價格昂貴，而且受測試周期限制，無法應用于國內的熱量表的大規(guī)模生產和檢測。

2熱量表準確度分項測試方法

摘要

分析了熱量表的誤差組成及影響誤差的因素，并模擬計算了實際不同運行工況下熱量表的最大誤差，得出結論；當散熱器進出水溫差Δt達到最小值、流量q達到最小允許值時，熱表誤差限的最大值為10%，隨流量的增加，誤差限逐漸降為8%；Δt不變時，流量較小誤差較小；q不變時，Δt越大，誤差越小，當Δt>3Δtmin時，誤差接近常數(shù)；一定溫差下，當實際流量大于常用流量的一半后，誤差近似為常數(shù)。

關鍵詞：熱量表/最大允許誤差/供熱計量收費

Abstract

Analysestheconstitutionoftheheatmetermeasurementerroranditsaffectingfactors,calculatesthemaximalmeasurementerrorofaheatmeterunderthedifferentoperationconditions.Concludesthatthemaximalmeasurementerrorofheatmeteris10%whenthetemperaturedifferencebetweeninletandoutletfluidofaradiatorisminimalandtheflowrateisalsominimaladmissible.Whenflowrate(q)increases,theerrorlimitswillgraduallyreduceto8%.ForaconstantΔt,thesmallertheerror.WhenΔt>3Δtmin,theerrorwillbeclosetoaconstant.Forcertaintemperaturedifferences,whentheactualflowrateqislargerthanhalfofcommonflowratetheerrorisnearlyaconstant.

Keywords：heatmeter/maximumpermissibleerror/heatbilling

摘要：熱量表是供熱計量收費的關鍵問題之一。本文提出了熱量表準確度的整體測試方法和測試設備原理，這種測試方法周期短、精度高、測試簡單，對促進我國熱量表的發(fā)展有現(xiàn)實意義。

1熱量表準確度測試的現(xiàn)狀

計量收費已經成供熱中的一個熱點問題，它的成敗與否已經成為關系到供熱事業(yè)生存和發(fā)展的根本問題。因此最近兩年的時間內，國內供熱行業(yè)已經開始了計量收費和分戶供暖的工程改造。在未來的幾年時間內，舊系統(tǒng)改造和新系統(tǒng)建設如何實現(xiàn)計量收費將肯定成為國內供熱工作的重中之重。這方面顯示出的強大的商業(yè)機會不僅刺激了國外的各大廠商紛紛進入中國推廣自己的熱計量設備，而且國內許多生產和研究機構也在不斷開發(fā)和生產這方面的設備。從目前情況看，熱量表生產廠家國內外已超過30家，而且其數(shù)量還在不斷的增加之中。

現(xiàn)在電表和水表的準確度，在國內已經形成了一套完整的檢測和認證的標準系統(tǒng)，而且以法律的形式規(guī)定下來。一個家庭一年中消耗熱量的費用（供暖費）比電費、水費和煤氣費的總和還要多。所以說，相對于水和電費更昂貴的熱量消費而言，熱量表準確度的測試就顯得更為重要?，F(xiàn)在我國的供熱計量也剛剛開始起步，計量單位還沒有成型的熱量表準確度測試裝置。因此，如何方便可靠地進行熱量表準確度的測試，建立怎樣的熱計量系統(tǒng)的標準和裝置都是當前一項重要和緊迫的課題。

國外已經進行計量供熱幾十年，尤其在歐洲，供熱熱計量全部都以法律的形式確定下來，形成了一套從運行、生產、管理到司法完整的社會保障系統(tǒng)。而國內還處在起步階段，所制定的標準主要還是依據(jù)歐洲的相關標準。而從國外直接引進成套的測試裝置，則需要幾十萬或者上百萬的人民幣，不僅價格昂貴，而且受測試周期限制，無法應用于國內的熱量表的大規(guī)模生產和檢測。

2熱量表準確度分項測試方法

TechnicComparisionofDomestic&ForeignCombinedHeatmeters

摘要：本文講述了熱量表的構成，并根據(jù)熱量表的三個主要組成部分進行了國內外熱量表的現(xiàn)在技術對比。

一．量表的構成

熱量表主要由積算儀，流量傳感器和配對溫度傳感器三部分組成，如果三個部分相互間可以分開成三個獨立的部件，且每一個部件都可單獨測量，則稱此種熱量表為組合式熱量表，反之則稱為一體式熱量表。熱量表在國外有近30年的歷史，而國內起步也就近3年。本文主要根據(jù)熱量三個基本組成部分進行討論。

二．積算儀部分

積算儀部分接收來自流量傳感器和溫度傳感器的信號，進行處理、計算并顯示管路系統(tǒng)的累積熱量、累積流量和進水溫度，回水溫度等。在這方面國內外的熱量表對比如下：

1技術背景

目前國內預付費超聲波熱量表，大部分采用的是計量超聲波熱量表與控制閥以螺紋連接的形式組合而成，兩者控制單元之間有外露線纜連接；這樣螺紋連接接口在安裝及維修過程中易出現(xiàn)松動漏水現(xiàn)象，單元間線纜也易遭損壞。部分流量計與控制閥設計為一體的預付費超聲表，均采用單一單元盒固定在基表上，減速器、電池、主板均裝在固定單元盒內；由于單元盒是固定的，裝在不同的環(huán)境不便于觀察、讀表；更換電池困難，要打開單元盒，拆下主板，才能更換；減速器與主板在同一單元盒內，不便于維修，同時一旦漏水直接使主板浸水。.

2結構設計

一體化預付費超聲波熱量表的結構由熱量計算單元、電池倉、減速器倉、連接件、流量計、控制閥組成。

2.1流量計與控制閥一體化設計：將超聲波流量計殼體與控制閥殼體合并設計成一個結構體，減少了流量計與控制閥間的螺紋連接，杜絕了此處在安裝或維修過程中松動，進而導致滲漏的現(xiàn)象。

2.2控制閥轉軸防漏設計：為了保證儀表的正常工作狀態(tài)，電器元件的結構密封是至關重要的，轉軸是活動部件，此處密封一旦失效，管道中的水就會沿著轉軸滲漏到密封倉中，使減速器及電器元件浸水，影響儀表的正常工作狀態(tài)，為了杜絕這一現(xiàn)象，我們在轉軸處原有密封的基礎上多加一層密封膠圈，并且在原有密封圈和新加的這層密封圈之間的軸側壁上打一φ1.5~2.0mm的小孔，一旦發(fā)生轉軸漏水情況，新加這層密封膠圈在上可以阻止水進入密封倉，同時新加小孔可以將水泄出，完美的保證減速器及電器元件不被水侵蝕，同時外面能盡快準確的發(fā)現(xiàn)漏水點，便于維修更換。

摘要：熱計量裝置軟硬件基礎設施建設、表計安裝、運行管理、后期維護四者相輔相成形成閉環(huán)，只有閉環(huán)管理才能保障計量數(shù)據(jù)的準確可靠。就供熱計量閉環(huán)管理方式進行論述，為熱計量數(shù)據(jù)的準確可靠提供了管理、技術雙重保障，從而減少計量糾紛，變被動管理為主動服務。

關鍵詞：管理；數(shù)據(jù)分析；熱表故障；熱表檢定

智慧供熱作為供熱行業(yè)供給策改革的一項重要內容，賦予了供熱企業(yè)更加持久的生命力，而智慧供熱需要建立在供熱計量大數(shù)據(jù)應用的基礎上。以熱計量設施和大數(shù)據(jù)為基礎的熱計量管控系統(tǒng)平臺建設和發(fā)展是管理供熱計量數(shù)據(jù)的必要手段和首要前提?？煽康臒嵊嬃繑?shù)據(jù)的獲得除了要排除監(jiān)測運行過程中各級表具可能出現(xiàn)的計量故障外，熱計量設施驗收前的安裝把控也將影響到計量數(shù)據(jù)的可靠性，后期對使用中的熱量表進行運行管理與維護也是計量數(shù)據(jù)準確可靠的保障。熱計量裝置軟硬件基礎設施建設、表計安裝、運行管理、后期維護四者相輔相成形成閉環(huán)，只有閉環(huán)管理才能保障計量數(shù)據(jù)的準確可靠。供熱計量工作的準確、有序開展，是供熱企業(yè)促進自身管理提升，實現(xiàn)閉環(huán)管理的有效方式。供熱計量與閉環(huán)管理互相依托、相輔相成。大數(shù)據(jù)時代的熱量管理已經改變了我們企業(yè)的管理理念。

1重視軟硬件基礎建設

對于熱計量工作來說，熱計量裝置質量把控、熱計量管控系統(tǒng)平臺建設是保證熱計量工作順利開展的首要前提。從2010年開始，太原市熱力集團有限責任公司就按照政府文件精神，要求新建建筑全部安裝經過嚴格招標、入圍把關的具有遠程集抄功能的超聲波熱量表，并把遠傳抄表系統(tǒng)一并引入計量管理工作中來。選型環(huán)節(jié)主要從熱量表、遠程控制閥、室內測溫裝置的現(xiàn)場安裝及后期實際使用情況的角度出發(fā)，綜合考慮熱計量裝置的安全性、準確度、防護等級、傳輸方式、控制方式、經濟型等因素，科學、合理的選取匹配度最佳的熱量表及配套設備，避免由于選型不當導致計量不準和傳輸失敗。招標環(huán)節(jié)由集團公司制訂指標優(yōu)于國家行業(yè)標準的熱量表及配套裝置的質量技術標準，按照該技術標準制訂招標技術規(guī)范書，由市招標中心面向全社會公開招標，確定熱量表及配套裝置的合格供應商，從源頭上把控質量。抄表系統(tǒng)必須具備抄表查詢、故障報警、經營收費、統(tǒng)計分析四大基本功能。通過幾個采暖季的運行與整合，現(xiàn)在已經實現(xiàn)了各廠家不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同步同平臺讀取，新的數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)平臺支持站表、樓表、戶表的三級計量，支持熱量表配套的遠程控制閥和室內測溫裝置數(shù)據(jù)的讀取，能夠兼容不同品牌的熱計量裝置和集中器通訊協(xié)議，支持百萬表具裝置的數(shù)據(jù)采集和10個采暖季運行數(shù)據(jù)的存儲，對于海量的數(shù)據(jù)查詢，不僅快速響應，而且對集團公司所有供熱范圍內的計量裝置數(shù)據(jù)可以進行同界面篩選、比對和分析，新的計量管控系統(tǒng)足夠的開放性和持續(xù)性滿足了未來智慧熱網的發(fā)展需求。打破了各廠商以前各自為政的平臺運行模式。熱表的穩(wěn)定性和遠傳數(shù)據(jù)的抄通率是供熱數(shù)據(jù)分析的前提，嚴格把關熱計量裝置質量問題，保障熱計量平臺穩(wěn)定可靠，可以減少后期重復的人力和物力維護，為熱計量大數(shù)據(jù)管理打好軟硬件基礎。

2規(guī)范熱計量裝置安裝

天津市根據(jù)供熱發(fā)展的大好形勢，確定了"城市建筑采暖計量儀表及相關技術研究"科技攻關項目，天津大學承擔了"蒸發(fā)式熱分配表的研究與產品開發(fā)"課題。該項目于2001年7月9日通過了天津市科委和天津市建委組織的科學技術鑒定，認定蒸發(fā)式熱分配表的技術性能符合歐盟標準EN835的要求，該項成果達到國際先進水平。

天津市西匯能源技術開發(fā)公司按企業(yè)標準的要求，自2001年9月起指生產XH型蒸發(fā)式熱分配表。

天津大學和天津市西匯能源技術開發(fā)公司遵照天津市人民政府供熱辦公室的有關規(guī)定，于2000年2月21日～3月22日的采暖期，在天津大學院士樓進行了XH型蒸發(fā)式熱分配表集中供熱計量現(xiàn)場試驗。

一、蒸發(fā)式熱分配表的測量原理

蒸發(fā)式熱分配表是根據(jù)液體的蒸發(fā)原理制成的。蒸發(fā)式熱分配表裝有可蒸發(fā)液體的開口透明玻璃管，把它安裝在散熱器規(guī)定位置上，將感受到散熱器的平均溫度，使表管內液體蒸發(fā)。散熱器平均溫度高，持續(xù)時間長，表管內液體蒸發(fā)量越多；反

之，散熱器平均溫度低，持續(xù)時間短，表管內液體蒸發(fā)量就少。表管內液體蒸發(fā)量與散熱器平均溫度和持續(xù)時間成比例。采暖期中玻璃管中的液體蒸發(fā)量，即玻璃管中的液體的液面下降的高度，就表示該散熱器向房間散出熱量的多少。因此，它實際上是一種測量玻璃管中的液體溫度對時間積分的裝置。

摘要本文根據(jù)歐盟和德國在計量供熱方面的標準和規(guī)定以及多年來的經驗，結合我國這近些年計量供熱的實踐遇到的問題，提供了供熱計量系統(tǒng)的選擇方法，可供我國在推行計量供熱中參考。

實行計量供熱的目的既是節(jié)約能源和保護環(huán)境，也是保證供熱事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，要解決的問題：一是熱量的正確計量；二是熱費的合理分攤

就目前的計量技術而言，對熱量的計量可以達到相當準確的程度。而對于具體的供熱系統(tǒng)對象來說，從技術和經濟方面的考慮，并不需要追求過高的精確度，而是保證計量系統(tǒng)在滿足一定精度要求的同時還要有足夠的穩(wěn)定和持續(xù)可靠的運行特性。

目前歐盟各國在供熱工程中采用的熱量計量系統(tǒng)分兩大類：第一類是熱量表，其原理是通過對流量和進、出口溫度差的測定而由積算裝置求得熱量。按流量計的類型，可分為葉輪式、渦輪式、渦結式、超聲波和電磁式等類型。第二類是熱分配表，分蒸發(fā)式和電子式兩種。這類表不屬于直接計量式儀表，它必須有熱量表的配合。它的特點是能夠反一個大型熱量表所計量的整個計量單元的總熱量分配到每個用戶的各個房間。對此歐盟都有相應的標準：EN1434-熱計量表；EN835-蒸發(fā)式熱分配表；EN834-電子式熱分配表；這些標準都源于德國標準DIN4713，其中包括了熱計量表、蒸發(fā)式熱分配表、電子式熱分配表和熱量分攤計算方法的標準等內容。

選用什么樣的熱計量系統(tǒng)，一般根據(jù)以下5個條件：①根據(jù)技術標準考慮所要采用的計量系統(tǒng)的可行性；②計量系統(tǒng)的誤差分析；③在讀取測量數(shù)據(jù)時對用戶的影響；④每年系統(tǒng)計量與結算所花費的費用；⑤用戶對所彩的計量系統(tǒng)的認可程度，這其中最重要的是為了進行供熱系統(tǒng)的熱計量和熱費分攤計算每年到底要花費多少錢。因為熱計量的目的是要節(jié)省能源，減少用戶的熱費開支，所以在德國的"節(jié)能法"第5第第一款（EnEG§5Abs.1）規(guī)定：為供熱計量而花費的總費用不應超過實行計量供熱節(jié)能所省下來的費用。這樣就必須解決兩個問題：一是實行計量供熱到底能節(jié)省多少錢；二是采用不同的計量方法，各需要多少錢。

為此，德國政府曾委托漢堡的GEWOS城市、地區(qū)和經濟研究所對使用多年的建筑進行了研究，結果指出：節(jié)能數(shù)額至少為總熱費的15%。1989年瑞士能源部也進行了兩年的研究，得出了可節(jié)能17～24%的結果。同樣，奧地利的Adunka教授對區(qū)域供熱的研究也得出了可節(jié)能15～24%的結果。在我國，1996年天津市政府供熱辦公室同德國THECHEM能源服務公司在天津幾棟已使用兩年以上的住宅中進行了一個冬季的測試，其結果表明可節(jié)能20～25%；1997年冬季，天津大學又在節(jié)能鼓勵的情況下進行了測試，結果表明有政策鼓勵的節(jié)能效果和只靠散熱器恒溫調節(jié)閥的自控作用的節(jié)能效果基本相等。我們把前者稱為行為節(jié)能，后者稱為技術節(jié)能。這就是說，在原來節(jié)能25%的樓棟中，不予節(jié)能獎勵，或者說不與用戶的經濟利益掛鉤，而節(jié)約的熱能只有12.5%。雖然我國在這方面所做的工作要比歐盟各國少得多，但也有不少單位作了不少有益的探索，可供我們在推行計量供熱中參考。

摘要本文介紹了計量供熱中使用蒸發(fā)式熱分配表的工作原理，并介紹了在天津大學院士樓進行的XH型蒸發(fā)式熱分配表的計量供熱現(xiàn)場試驗。討論了朝向、位置、層數(shù)修正對各戶熱費的影響，為我國推行計量供熱積累了工程實際經驗并提出了相關建議。

關鍵詞計量供熱蒸發(fā)式熱分配表熱費修正

一、介紹

各城市集中供熱普及率有很大提高，為提高城市人民生活水平，改善城市大氣環(huán)境質量，能源利用率的提高發(fā)揮了重要的作用。對于天津大學來說，已經實現(xiàn)100%的集中供熱。如何在實現(xiàn)了集中供熱這種情況下，制定合理的收費模型式是值得探討的問題。熱計量方式和熱計量裝置的選擇主要有熱分配式和熱量表式兩種熱計量方式。熱分配式計量方式特別是采用蒸發(fā)式分配表進行計量，投資少，免維修并容易修正，（包括將系統(tǒng)沿程熱損失由最終熱用戶承擔），不需校正，但抄表和計算熱費煩瑣，不直觀。熱量表計量較為直觀。但投資大、維修管理校正復雜。根據(jù)國情特別是節(jié)能效益選擇經濟合理的熱計量裝置是必須考慮的問題

為了檢驗我們自選研制的蒸發(fā)式熱分配表是否達到歐盟標準EN835-1994，同時為了研究基于蒸發(fā)式熱分配表的計量收費中遇到的技術經濟問題。從2001年2月21日到3月22日的采暖期，在天津大學院士樓進行了自行研制的XH型蒸發(fā)式熱分配表的集中供熱計量現(xiàn)場試驗。

二、散熱器散熱量的測量原理和蒸發(fā)式熱分配表的測量原理

本文作者：錢景輝王斯輝工作單位：南京工業(yè)大學

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，流程工業(yè)過程控制的仿真技術不斷進步，但是當前大部分的仿真系統(tǒng)或多或少會存在以下問題：1）由數(shù)學模型建立單元操作模塊逐步集成形成的過程控制仿真系統(tǒng)，存在著建模困難、運算復雜、模型欠缺穩(wěn)定性等缺點[4]，對于工藝復雜、計算量巨大的流程工業(yè)過程控制模型來說，這種建模方法是不合適的。2）缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口與其他軟件平臺進行數(shù)據(jù)傳遞，導致仿真系統(tǒng)集成度低、模塊之間缺乏數(shù)據(jù)交互。3）缺乏數(shù)據(jù)的有效存儲管理，造成大量仿真數(shù)據(jù)的浪費，數(shù)據(jù)的利用效率低下。4）缺乏人機交互平臺，造成用戶的控制操作和數(shù)據(jù)采集、修改等工作復雜，工作效率低下，對于不熟悉仿真技術的底層操作人員來說，學習新系統(tǒng)、掌握新工藝、熟悉操作流程等內容的過程繁雜。針對流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的功能需求和當前存在的問題，本文提出一個流程工業(yè)過程控制仿真平臺的構架設計[5-6]，如圖1所示。流程工業(yè)過程控制仿真平臺從架構上分為HYSYS流程模擬模塊、Honeywell先進控制模塊、多層次人機交互模塊、數(shù)據(jù)存儲管理模塊和通信接口組成。流程模擬采用專用建模軟件HYSYS動態(tài)模擬平臺實現(xiàn)，HYSYS穩(wěn)態(tài)模擬實現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)模型作為動態(tài)模型的輔助研究模型。HYSYS流程模擬平臺由通信接口模塊實現(xiàn)與先進控制模塊、數(shù)據(jù)存儲管理以及人機交互模塊的數(shù)據(jù)通信。Honeywell先進控制模塊主要功能是實現(xiàn)控制理論中的一些算法和策略，通過通信接口實現(xiàn)對被控對象的數(shù)據(jù)讀取，根據(jù)設計好的控制策略進行控制。多需求人機交互模塊滿足兩種典型的交互需求，通過底層模塊集成的開發(fā)技術實現(xiàn)了研發(fā)交互模塊，通過數(shù)據(jù)通信接口實現(xiàn)了培訓交互模塊。數(shù)據(jù)存儲管理模塊由實時數(shù)據(jù)HoneywellPHD和關系數(shù)據(jù)庫Oracle組成，存儲的數(shù)據(jù)作為流程企業(yè)的基礎數(shù)據(jù)，對于實際生產運行、成本核算、質量管理、生產調度等業(yè)務過程的持續(xù)改進具有重要的意義。

流程工業(yè)過程控制仿真平臺的實現(xiàn)

HYSYS流程模擬模塊采用流程模擬軟件HYSYS作為開發(fā)平臺，對流程工業(yè)過程控制系統(tǒng)被控對象進行穩(wěn)態(tài)模擬和動態(tài)建模。專用建模軟件HYSYS集成了各種化工單元程序庫、物性計算程序包和解算方法庫，具有極高的精度和準確性，動態(tài)模擬是它的優(yōu)勢。同時HYSYS提供了大量的圖形化單元模型和簡單的輸入輸出界面，使得用戶對模型的搭建、參數(shù)設定、數(shù)據(jù)查看、校正因子調整等操作方便快捷。建立模型時，根據(jù)實際的工藝流程，完成流程圖的建立。將現(xiàn)場調研得到的各裝置設備參數(shù)、從過程歷史數(shù)據(jù)庫采集的過程操作參數(shù)和通過LIMS數(shù)據(jù)庫獲得的原料產品分析數(shù)據(jù)作為整個流程的輸入參數(shù)，完成模型建立。啟動模型計算便可獲得模型計算得到的各裝置物流、能量流的相關結果數(shù)據(jù)。HYSYS具有多種和其他軟件進行數(shù)據(jù)交互的通信接口，為上位機的數(shù)據(jù)采集提供了基礎，保證了底層數(shù)據(jù)向上集成，提高了數(shù)據(jù)的利用率。HYSYS模型的裝置設備參數(shù)、操作過程參數(shù)、產品分析參數(shù)等相對穩(wěn)定的靜態(tài)數(shù)據(jù)和模擬計算過程中產生的物料流參數(shù)、能量流參數(shù)、校正因子調整計算結果等大量的仿真數(shù)據(jù)通過通信接口與先進控制模塊、人機交互模塊、數(shù)據(jù)存儲管理模塊進行數(shù)據(jù)交互，被集成到仿真平臺的各個部分，作為該仿真平臺實驗開發(fā)和功能應用的數(shù)據(jù)源。先進控制模塊仿真平臺中的先進控制模塊，利用流程模擬技術獲得較為完備的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制理論中一些算法，并進行分析，獲得最佳控制方案，這樣會更貼近于實際生產過程，采用這種跟工業(yè)現(xiàn)場相似的系統(tǒng)結構有助于研究系統(tǒng)故障、動態(tài)監(jiān)控、純滯后等問題。先進控制模塊采用兩種實現(xiàn)形式，一種是集成在流程模擬平臺動態(tài)模型中的控制模塊，一種是由Honeywell先進控制模塊實現(xiàn)的控制模塊。Honey-well先進控制模塊由實時數(shù)據(jù)庫HoneywellPHD通過OPCSERVER對流程模擬模塊進行數(shù)據(jù)采集，作為它的數(shù)據(jù)源，這樣PHD中的大量數(shù)據(jù)就可以用來實現(xiàn)控制算法研究實驗。由于在工程應用中涉及到PID控制和預測控制比較多，因此本文只著眼于這兩種控制理論。仿真平臺使用HYSYS流程模擬平臺中都集成的控制單元，對運行已經達到穩(wěn)態(tài)的裝置模型添加PID控制器，設定相關PID參數(shù)，進行PID控制的模擬，獲得模擬結果。在Honeywell平臺上實現(xiàn)了預測控制，將模擬模型的輸入輸出數(shù)據(jù)文件導入到HoneywellPDS，以導入的數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)為基礎，實現(xiàn)模型辨識和預測控制。人機交互模塊（1）研發(fā)交互系統(tǒng)流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的一項重要功能是用于對實際流程的研發(fā)試驗，對應于這一功能，一個用于對工藝流程以及控制策略等科研試驗的交互系統(tǒng)是必備的。研發(fā)交互模塊提供一個專門用于大量參數(shù)分析以及調整的交互系統(tǒng)。AspenSimulationWorkbook（ASW）是Aspen公司提供人性化人機界面的軟件，它能夠把HYSYS的模型和Excel連接起來，還提供把模型數(shù)據(jù)和工業(yè)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)做交互的功能。本系統(tǒng)通過ASW和VBA編程完成研發(fā)交互模塊的設計。這樣，建模者可以通過Excel來展示自己的模型，使得非專業(yè)人員也可以對模型進行操作。（2）培訓交互模塊流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的另一項功能是操作培訓。人機交互平臺提供的培訓交互系統(tǒng)能夠讓操作人員盡快熟悉新工藝、新的控制策略，學習故障維護、設備操作等內容。仿真平臺的培訓交互系統(tǒng)采用B/S結構，技術開發(fā)的web頁面為前臺展示界面，利用OPC接口和COM接口與HYSYS流程模擬模塊進行數(shù)據(jù)交互，一方面可以獲得底層模型的仿真數(shù)據(jù)，對模型的輸入數(shù)據(jù)進行各種設置、啟動或停止模型的運行，另一方面學習掌握過程控制系統(tǒng)的相關工藝流程、設備參數(shù)、過程操作參數(shù)等內容。企業(yè)人員可以通過不同權限的用戶名和密碼進入該系統(tǒng)，在瀏覽器上直觀地觀察和操作HYSYS模擬計算和學習各項培訓內容。數(shù)據(jù)存儲管理模塊數(shù)據(jù)存儲管理模塊是過程控制企業(yè)信息化的基礎數(shù)據(jù)平臺。使用數(shù)據(jù)存儲管理是進行控制系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)先進控制和優(yōu)化控制的基礎，并為企業(yè)的生產管理和調度、數(shù)據(jù)分析、決策支持提供實時數(shù)據(jù)服務和多種數(shù)據(jù)管理功能。數(shù)據(jù)存儲管理模塊由實時數(shù)據(jù)庫HoneywellPHD和關系數(shù)據(jù)庫SQLServer組成。實時數(shù)據(jù)庫Honeywell壓縮和存儲過程控制系統(tǒng)產生的大量過程歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的有效利用對企業(yè)綜合生產效率的提高有著很大作用。關系數(shù)據(jù)庫Oracle在仿真平臺中起到了數(shù)據(jù)存儲和信息管理功能，通過內部建立關系表存儲流程模擬系統(tǒng)中物性數(shù)據(jù)、裝置設備參數(shù)、原料產品數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)作為人機界面WEB展示和其他擴展應用程序的數(shù)據(jù)源。通信接口流程工業(yè)過程控制仿真平臺各個模塊都是由不同的軟件技術實現(xiàn)的，所以該平臺通過使用多種計算機接口技術完成了這些軟件之間的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)了仿真平臺的數(shù)據(jù)高度集成和模塊間數(shù)據(jù)交互。如圖2所示為該平臺通信接口的具體實現(xiàn)方法，其中HoneywellPHD是先進控制模塊和實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)載體，Oracle是關系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)載體，Ex-cel和分別是人機交互模塊中研發(fā)交互系統(tǒng)和培訓交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體。采用VisualC++提供的一套基于模版C++類庫的ATL（ActiveTemplateLibrary）方式，實現(xiàn)了一個基于HYSYS的OPCSERVER，在HoneywellPHD和中分別調用其集成的OPC接口可以對OPCSERVER進行數(shù)據(jù)讀取，完成與HYSYS數(shù)據(jù)交互。研發(fā)交互模塊采用HYSYS提供的ASW接口，通過VBA編程實現(xiàn)與MicrosoftExcel的連接和數(shù)據(jù)讀寫。培訓交互模塊中通過在其開發(fā)環(huán)境中添加HYSYS的COM組件引用，由HYSYS2006.5TypeLibrary中提供的一系列對象和方法完成與HYSYS數(shù)據(jù)的交互。同時通過接口技術讀取和修改關系數(shù)據(jù)庫Oracle中以表形式存儲的相關數(shù)據(jù)。HoneywellPHD采集的數(shù)據(jù)存儲到關系數(shù)據(jù)庫Oracle是通過PHD提供的API函數(shù)庫，采用C#開發(fā)的一個服務安裝到服務器實現(xiàn)的。

應用案例

以某煉油廠加氫裂化裝置為例，展示本仿真平臺的應用情況。該流程中，原料油首先在精制器和裂化器進行反應，經過高低壓分離器，進入硫化氫汽提塔，然后再經過分餾塔分餾出輕石腦油、柴油、尾油等產品，如圖3所示在HYSYS工程中配置好流體包、物性數(shù)據(jù)包、熱力學方法等[7]，按照加氫裂化工藝流程對反應器部分和分餾器部分的操作單元工藝參數(shù)和物流參數(shù)等進行設置，對反應模塊與分餾模塊集總進行轉換[8-9]，完成初步的建模?？梢酝ㄟ^基于ASW的研發(fā)交互模塊人機界面，在Excel上導航界面進入數(shù)據(jù)輸入界面，查看導入的數(shù)據(jù)（如圖4所示為Excel輸入界面上硫化氫汽提塔裝置的部分輸入變量值），或手動修改數(shù)據(jù)。所有子裝置的設備參數(shù)、操作過程參數(shù)和進料參數(shù)輸入完整后，啟動加氫裂化的全流程模擬進行計算。同樣，查看模擬結果的時候也不必在HYSYS的操作界面上完成，而是可以直接在研發(fā)交互模塊人機界面Excel上通過導航頁的方式查看相關模擬結果，如圖5所示為Excel研發(fā)交互模塊中查看到的產品柴油和尾油的相關指標。加氫裂化仿真平臺預測控制的仿真實驗在Honeywell先進控制平臺上實現(xiàn)。通過OPCSERVER將數(shù)據(jù)存儲在PHD中，這樣PHD中的大量數(shù)據(jù)就可以用來實現(xiàn)研究實驗。將Honeywell采集到的輸入輸出數(shù)據(jù)文件導入到HoneywellPDS中，從導入的數(shù)據(jù)文件辨識出系統(tǒng)模型。根據(jù)模型的系統(tǒng)函數(shù)建立控制器，設定控制參數(shù)和控制變量的上下限后，啟動控制器，系統(tǒng)預測出變量值，對模型進行預測控制，如圖6所示為該仿真平臺上開發(fā)的預測控制實驗的系統(tǒng)函數(shù)和預測控制效果。該仿真平臺開發(fā)的培訓交互平臺，可以使流程工業(yè)企業(yè)員工遠程使用瀏覽器進入流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的培訓操作平臺，學習工藝流程、故障維護等知識，啟動、操作加氫裂化流程模擬、查詢模擬結果數(shù)據(jù)等[10]，圖7所示為查詢到的加氫裂化流程硫化氫汽提塔和分餾器相關的模擬數(shù)據(jù)。