高超 秦皇島市熱力有限責任公司

隨著近年來國民經濟的快速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，人們越來越注重城市的生活環(huán)境，在冬季供暖中供熱是實現供暖的最好方案。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量的最好方法。

一、智能化換熱站的特點

（1）人力需求減少，工作人員培訓更為簡單，管理更加人性化，通過人機交互即可掌握換熱站運行狀況。（2）可以根據天氣變化與蒸汽壓力，智能化控制蒸汽調節(jié)閥，在滿足用戶采暖需求的基礎上合理控制出水溫度，一定程度上可以實現節(jié)能降耗。（3）可以實現回水溫度的自動化控制，系統(tǒng)可以根據氣溫條件控制循環(huán)泵變頻調節(jié)，進而合理控制回水溫度。（4）系統(tǒng)會自動將回水管網上壓力變送器反饋至與內部設定值進行比較，從而調節(jié)補水泵電機運轉頻率，使出水壓始終與內部設定值保持一致。

二、換熱站供熱自動化控制系統(tǒng)的原理

換熱站供熱自動化控制系統(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過一次供熱管網到達換熱站處，此時，換熱站需要獲取適當的熱量并將其轉化到熱水中去，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，完成了對水的循環(huán)利用。

換熱站監(jiān)控系統(tǒng)可遠程對熱網的溫度、壓力、流量以及補水箱水位等模擬量信號和循環(huán)泵、補水泵運行狀態(tài)等開關量信號進行采集、控制，針對氣象、供熱管線分布、熱交換效率等多方面因素，在中央控制站的計算單元建立數學模型，計算結果輸出給換熱站的控制單元，進而對供熱過程進行有效的監(jiān)測和控制。物聯網在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實時采集換熱站運行信息，并將信息上傳至自動控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)對數據信息進行分析后發(fā)出指令，最終系統(tǒng)完成相應的控制調節(jié)操作。

換熱站供熱自動化控制系統(tǒng)發(fā)揮作用時，其內部的工作方式是：高溫蒸汽或高溫熱水從供熱管網的源頭，即熱源處經一次供水管道輸送至換熱站，這時，換熱站用熱傳遞的方法將這些高溫熱媒的熱量傳遞到采暖用水中，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、換熱站供熱自動化控制系統(tǒng)的應用

（一）基于物聯網技術的換熱站在線監(jiān)測系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)概述

基于物聯網技術的換熱站在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是在換熱站配電箱、閥門、配電開關、電機、管道、水泵以及大門位置安裝信息采集設備，從而實現實時采集信息，然后由系統(tǒng)對采集的數據信息進行分析，以此實現對換熱站的實時監(jiān)測。通過在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實現對換熱站的一鍵巡查，智能監(jiān)測換熱站運行狀況，發(fā)現異常狀況可以及時預警，便于工作人員及時處理。

（2）系統(tǒng)設計

①電能監(jiān)測。在換熱站電機、總開以及泵開等位置的關鍵負載線路上安裝電能測控終端，配合高靈敏度的電流互感器，可以實現對線路電壓與電流數據的實時采集與監(jiān)測，可以分析當前線路無功、有功、頻率、視在、電能以及用戶負荷等相關信息。所采集的信息會上傳至系統(tǒng)，作為用電能耗的原始數據予以保存。②管道溫度以及壓力監(jiān)測。管道溫度以及壓力監(jiān)測需要安轉插入式傳感器，通過熱電偶方式監(jiān)測管道溫度狀況，傳感器可以將熱能信號轉化為電能信號，通過熱電勢測量溫度。高溫管道是換熱站的重要設備，管道溫度與內部壓力有直接關系，根據氣體狀態(tài)方程 PV=nRT 可得，管道溫度越高，則內部壓力越高，必須對高溫管道溫度以及壓力進行實時監(jiān)測。其一，環(huán)境中溫濕度監(jiān)測。換熱站中各種設備在運行過程中，都會受到環(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，可能會導致設備故障，影響換熱站的正常運行，因此，有必要對環(huán)境中的溫、濕度進行監(jiān)測。通過在換熱站內裝置溫濕度傳感器，實時監(jiān)測站內溫濕度條件，溫濕度傳感器基于WSN技術可以準確、實時采集站內溫、濕度信息，并且可以實現智能化調節(jié)，避免對設備產生影響。

其二，大門監(jiān)測。在換熱站大門位置安裝門磁傳感器，可以實時監(jiān)測大門的狀態(tài)，門磁傳感器是采用WSN技術的又一典型設備，可以對大門的狀態(tài)以及開閉次數進行監(jiān)測與記錄，并且對大門正常使用以及外觀不會造成影響。

（二）基于物聯網技術的換熱站自動控制系統(tǒng)

基于物聯網技術的換熱站自動控制系統(tǒng)主要由兩部分構成，分別是自動控制系統(tǒng)與物聯網主站平臺。換熱站自動控制系統(tǒng)由多個控制儀表以及測量設備構成，控制單元除了采用 S7-200PLC 與擴展模塊以外，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。物聯網主站平臺主要包括計算機、寬帶網絡、組態(tài)軟件以及服務器軟件。換熱站在運行過程中需要根據用戶的實際需求以及外部氣溫環(huán)境適時調整供熱量，基于物聯網技術的換熱站自動控制系統(tǒng)采用的是質量雙調控的方式，即同時實現對換熱站循環(huán)泵流量以及供水溫度的控制與調節(jié)。同時在系統(tǒng)運行過程中，也能實現對補水泵的控制與調節(jié)。此外，系統(tǒng)長期以工頻運行，循環(huán)泵輸出流量不會受供熱負荷變化的影響。

四、結語

隨著城市現代化進程的加快，城市集中供熱規(guī)模不斷擴大，如何及時了解各換熱站的工作狀況及有關信息，并根據這些信息和室外溫度對各換熱站進行及時調節(jié)，使整個換熱站供熱自動化控制系統(tǒng)處于一個良好的、高效的運行狀態(tài)，從而獲得良好的經濟效益和社會效益，成為供熱控制系統(tǒng)必須解決的問題，也是眾多企業(yè)追求的目標。