换热站智慧供热策略研究

2021-07-12霍志杰

新型工业化 2021年3期

霍志杰

（北京市热力工程设计有限责任公司，北京 100078）

0 引言

随着“互联网+”、物联网、大数据、人工智能等信息技术飞速发展，“智慧”已成为工业转型升级的关键词。城镇集中供热系统是支撑我国人民生产生活的重要能源基础[1]。在智慧城市大背景下，如何利用工业自控技术、物联网技术、计算机积水等技术手段，提高换热站供热智能化程度，满足智慧供热需求，实现换热站本地自动控制和智慧监控平台远程控制功能，是从事集中供热行业人员值得思考的问题[1]。

本文从数据采集、安全防范、自动化控制、视频监控和通信等几个方面探讨换热站智慧供热方案，为换热站智慧供热建设提供技术建议，从而实现换热站供热安全、高效、稳定，提高换热站运行智能化，提升管理运行效率。

1 换热站智慧供热组成架构

换热站是城镇集中供热至关重要的组成部分，由一次侧管道、二次侧管道、水泵以及各种阀体组成[2]。如图1所示，换热站智慧供热的关键就是通过在站内安装流量计、温度变送器、压力变送器、计量表以及各种控制设备，完成对换热站运行参数监测和对设备进行控制，实现换热站无人值。

图1 换热站工作原理

2 换热站智慧供热监控部分技术要求

数据是智慧供热的基础，换热站作为一个独立的系统，要具备对整个换热站内关键数据采集、显示、记录和上传的能力。工作站安装在换热站的值班室内，人机界面选用12寸以上触控式显示屏，能够存储站内3年以上数据。

2.1 数据采集部分

（1）运行参数。温度、压力、流量等运行参数是换热站智慧供热的基础，对管理人员监测换热站运行情况、判断供热状态起着决定性作用。①一次水供回水温度、压力，瞬时流量和累计流量；②采暖系统一次回水、二次供回水温度；③生活水系统一次回水、二次供水温度；④水箱液位，超高、超低液位。

（2）能耗数据。能耗数据判断供热效率的关键数据，通过能耗数据能够掌握换热站能耗情况。工作站应能存储3年以上能耗数据，为节能减排提供基础参考。①站内热量，在站内一次侧总管安装热量表，采集换热站累计用热量；②站内电量，在站内电源进线柜内安装远传电表，采集换热站累计用电量；③站内水量，在站内补水管上安装远传水表，采集累计用水量。

（3）安防数据。为保障换热站安全、可靠、稳定运行，实现换热站连续稳定供热，需要对站内安防数据进行实时采集，为及时发现、消除安全隐患创造条件。①地面积水，在热机间最低点安装地面积水传感器，站内管道泄漏时及时报警[3]；②烟感信号，站内安装烟感探测器，当发生火灾时及时报警；③环境温度，站内安装环境温度传感器，监测站内温度；④环境湿度，站内安装环境湿度传感器，监测站内湿度；⑤门禁系统，在入口安装门禁设备，同时具备考勤、巡更功能。

图2 智慧换热站数据采集系统图

2.2 自动控制部分

工作站是换热站自动控制的核心，既能独立运行，达到换热站无人值守要求，也能与智慧监控平台监控进行双向通信[4]。工作站应具备下列控制功能：

（1）一次总口流量调节。工作站接受工作站面板或智慧监控平台的控制信号，通过一次回水总管上流量限制器完成对换热站用热的控制，可根据室外温度对应一次总口回水温度曲线自动调节一次总口流量，也可以采取一次总口回水温度定值控制。

（2）二次侧供水温度调节。工作站可根据室外温度对应的二次供水温度曲线自动调节采暖系统二次侧供水温度，或采取二次供水温度定值控制和时段控制。室外温度的监测以气象台数据为优先参考，由智慧监控平台下发至工作站[2]。

（3）循环水泵和补水泵控制。采暖系统循环水泵和补水泵变频运行，控制工艺图如图3所示。①采暖系统有两台循环泵，一用一备[5]。工作站可下达指令给循环泵变频控制柜，任选一台泵，按该系统二次供、回水总管压差设定值变频调速运行，变频器故障时声光报警，提醒手动起动备用泵[3]。②采暖系统有两台补水泵，一用一备。工作站可下达指令给补水泵变频控制柜，任选一台泵，按二次系统补水定压设定值变频调速运行，变频器故障时声光报警，提醒手动起动备用泵。工作站可实现补水泵与水箱水位联锁控制，水箱低液位时停泵，待水位升至高液位时允许启动补水泵，液位信号来自水箱上的液位信号器。

图3 换热站控制工艺图

（4）生活热水系统。①工作站检测生活热水系统二次供水温度、一次回水温度，通过比较其检测值与设定值，在保证一次回水温度不超温的前提下控制一次侧电动调节阀开度，使二次供水温度满足工艺要求，并检测电动调节阀开度[4]。②生活热水系统两台循环泵，一用一备，可以手动起、停，也可以自动控制。自动控制：1.温度控制，按生活热水系统二次回水总管温度设定值起/停水泵，即：低温（40℃）起泵，高温（55℃）停泵；2.时间控制，以时间点为设定值起/停水泵；3.周期控制，以水泵起/停的间歇周期为设定值起/停水泵。