高超 秦皇島市熱力有限責(zé)任公司

隨著近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，人們?cè)絹?lái)越注重城市的生活環(huán)境，在冬季供暖中供熱是實(shí)現(xiàn)供暖的最好方案。集中供熱是冬季改善城市居民的居住環(huán)境，提高城市居民生活質(zhì)量的最好方法。

一、智能化換熱站的特點(diǎn)

（1）人力需求減少，工作人員培訓(xùn)更為簡(jiǎn)單，管理更加人性化，通過(guò)人機(jī)交互即可掌握換熱站運(yùn)行狀況。（2）可以根據(jù)天氣變化與蒸汽壓力，智能化控制蒸汽調(diào)節(jié)閥，在滿足用戶采暖需求的基礎(chǔ)上合理控制出水溫度，一定程度上可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。（3）可以實(shí)現(xiàn)回水溫度的自動(dòng)化控制，系統(tǒng)可以根據(jù)氣溫條件控制循環(huán)泵變頻調(diào)節(jié)，進(jìn)而合理控制回水溫度。（4）系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將回水管網(wǎng)上壓力變送器反饋至與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，使出水壓始終與內(nèi)部設(shè)定值保持一致。

二、換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的原理

換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，換熱站起到了中樞的作用。首先，載有熱量的熱媒從熱源處經(jīng)過(guò)一次供熱管網(wǎng)到達(dá)換熱站處，此時(shí)，換熱站需要獲取適當(dāng)?shù)臒崃坎⑵滢D(zhuǎn)化到熱水中去，并控制二次管道中熱水的流量，最終將熱能輸送給用戶。再次，換熱站將利用循環(huán)泵，將散熱完畢的冷水輸送到回水管道，完成了對(duì)水的循環(huán)利用。

換熱站監(jiān)控系統(tǒng)可遠(yuǎn)程對(duì)熱網(wǎng)的溫度、壓力、流量以及補(bǔ)水箱水位等模擬量信號(hào)和循環(huán)泵、補(bǔ)水泵運(yùn)行狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行采集、控制，針對(duì)氣象、供熱管線分布、熱交換效率等多方面因素，在中央控制站的計(jì)算單元建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算結(jié)果輸出給換熱站的控制單元，進(jìn)而對(duì)供熱過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和控制。物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集換熱站運(yùn)行信息，并將信息上傳至自動(dòng)控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析后發(fā)出指令，最終系統(tǒng)完成相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)操作。

換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)揮作用時(shí)，其內(nèi)部的工作方式是：高溫蒸汽或高溫?zé)崴畯墓峁芫W(wǎng)的源頭，即熱源處經(jīng)一次供水管道輸送至換熱站，這時(shí)，換熱站用熱傳遞的方法將這些高溫?zé)崦降臒崃總鬟f到采暖用水中，再利用變頻循環(huán)泵將這些熱水輸送到用戶處，滿足用戶的用熱需求。

三、換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的換熱站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)概述

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的換熱站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是在換熱站配電箱、閥門、配電開(kāi)關(guān)、電機(jī)、管道、水泵以及大門位置安裝信息采集設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集信息，然后由系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站的一鍵巡查，智能監(jiān)測(cè)換熱站運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)異常狀況可以及時(shí)預(yù)警，便于工作人員及時(shí)處理。

（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①電能監(jiān)測(cè)。在換熱站電機(jī)、總開(kāi)以及泵開(kāi)等位置的關(guān)鍵負(fù)載線路上安裝電能測(cè)控終端，配合高靈敏度的電流互感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)線路電壓與電流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與監(jiān)測(cè)，可以分析當(dāng)前線路無(wú)功、有功、頻率、視在、電能以及用戶負(fù)荷等相關(guān)信息。所采集的信息會(huì)上傳至系統(tǒng)，作為用電能耗的原始數(shù)據(jù)予以保存。②管道溫度以及壓力監(jiān)測(cè)。管道溫度以及壓力監(jiān)測(cè)需要安轉(zhuǎn)插入式傳感器，通過(guò)熱電偶方式監(jiān)測(cè)管道溫度狀況，傳感器可以將熱能信號(hào)轉(zhuǎn)化為電能信號(hào)，通過(guò)熱電勢(shì)測(cè)量溫度。高溫管道是換熱站的重要設(shè)備，管道溫度與內(nèi)部壓力有直接關(guān)系，根據(jù)氣體狀態(tài)方程 PV=nRT 可得，管道溫度越高，則內(nèi)部壓力越高，必須對(duì)高溫管道溫度以及壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。其一，環(huán)境中溫濕度監(jiān)測(cè)。換熱站中各種設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，都會(huì)受到環(huán)境中溫度以及濕度的影響，如果環(huán)境中溫濕度條件異常，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，影響換熱站的正常運(yùn)行，因此，有必要對(duì)環(huán)境中的溫、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)在換熱站內(nèi)裝置溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站內(nèi)溫濕度條件，溫濕度傳感器基于WSN技術(shù)可以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)采集站內(nèi)溫、濕度信息，并且可以實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)，避免對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響。

其二，大門監(jiān)測(cè)。在換熱站大門位置安裝門磁傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大門的狀態(tài)，門磁傳感器是采用WSN技術(shù)的又一典型設(shè)備，可以對(duì)大門的狀態(tài)以及開(kāi)閉次數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與記錄，并且對(duì)大門正常使用以及外觀不會(huì)造成影響。

（二）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，分別是自動(dòng)控制系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)主站平臺(tái)。換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)由多個(gè)控制儀表以及測(cè)量設(shè)備構(gòu)成，控制單元除了采用 S7-200PLC 與擴(kuò)展模塊以外，還增加了 SI-NATU MD720-3 GPRS通信模塊、SINAUT ANT 794-4MR 天線。此外，還有循環(huán)泵、輸出單元、輸入單元以及變頻器。物聯(lián)網(wǎng)主站平臺(tái)主要包括計(jì)算機(jī)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件以及服務(wù)器軟件。換熱站在運(yùn)行過(guò)程中需要根據(jù)用戶的實(shí)際需求以及外部氣溫環(huán)境適時(shí)調(diào)整供熱量，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)采用的是質(zhì)量雙調(diào)控的方式，即同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站循環(huán)泵流量以及供水溫度的控制與調(diào)節(jié)。同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)水泵的控制與調(diào)節(jié)。此外，系統(tǒng)長(zhǎng)期以工頻運(yùn)行，循環(huán)泵輸出流量不會(huì)受供熱負(fù)荷變化的影響。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，城市集中供熱規(guī)模不斷擴(kuò)大，如何及時(shí)了解各換熱站的工作狀況及有關(guān)信息，并根據(jù)這些信息和室外溫度對(duì)各換熱站進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，使整個(gè)換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)處于一個(gè)良好的、高效的運(yùn)行狀態(tài)，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為供熱控制系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題，也是眾多企業(yè)追求的目標(biāo)。