淺談智慧化換熱站的建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

楊福禧 徐兵

摘? 要：換熱站作為供熱配套設(shè)施中的重要中轉(zhuǎn)站，關(guān)系著供熱企業(yè)的運(yùn)行安全及百姓的宜居生活。為了提高供熱管網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)可行性，進(jìn)一步降低供熱成本，使供熱管理由粗放式向信息化、智慧化轉(zhuǎn)變。智慧化換熱站是實(shí)現(xiàn)智慧供熱的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，不斷提升供熱系統(tǒng)的智能化、信息化水平，才能實(shí)現(xiàn)環(huán)保與民生改善的雙贏。該文著重探討智慧化供熱的站房環(huán)境、管道設(shè)備工藝要求、自控一體化系統(tǒng)等方面的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：換熱站;站房環(huán)境;管道設(shè)備工藝;自控一體化系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

當(dāng)前供熱還主要依靠燃煤電廠提供熱源，電廠運(yùn)行難免對(duì)大氣造成一定的污染，而霧霾治理工作日益嚴(yán)峻，熱力企業(yè)粗放式的管理越來(lái)越難以適應(yīng)發(fā)展的需要;煤改氣、煤改電造成的能源成本急劇升高，而且脫硫除塵、排放指標(biāo)的定量考核也造成運(yùn)行成本的升高。只有靠計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)代替人工經(jīng)驗(yàn)、靠自動(dòng)化控制代替人力勞動(dòng)，運(yùn)用現(xiàn)代化的科學(xué)管理技術(shù)、自控設(shè)備的有效運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)換熱站的智慧化、自動(dòng)化運(yùn)行目標(biāo)。

1 智慧化換熱站的建設(shè)要求

智慧化換熱站是將現(xiàn)階段先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和熱不平衡系統(tǒng)解決方案相結(jié)合應(yīng)用于換熱站過(guò)程中的統(tǒng)稱。需要整合供熱公司生產(chǎn)相關(guān)系統(tǒng)，把各個(gè)換熱站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦究偪厥遥⒋髷?shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和決策，為供熱企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行、資源調(diào)控提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)換熱站數(shù)據(jù)采集智能化、系統(tǒng)調(diào)控自動(dòng)化、運(yùn)營(yíng)監(jiān)管科學(xué)化，從而達(dá)到供熱穩(wěn)定、高效節(jié)能、綠色環(huán)保的最終目的，實(shí)現(xiàn)供熱公司的智慧化管理。

1.1 環(huán)境要求

智慧化換熱站建設(shè)的環(huán)境要求主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①換熱站內(nèi)地面要澆筑C20以上混凝土，并覆蓋綠色地坪漆;站內(nèi)單獨(dú)設(shè)置換值班室，電氣設(shè)備區(qū)，換熱設(shè)備區(qū)，建筑物外的噪聲小于 50 dB;②換熱站內(nèi)要設(shè)置收集排水系統(tǒng)，低洼處要有集水坑和排污泵。③負(fù)荷50 000 m2及以下的換熱站，占地面積必須在200 m2以上;負(fù)荷十萬(wàn)平米左右的換熱站，占地面積必須400 m2以上;負(fù)荷20 m2左右的換熱站，占地必須在600 m2以上。 ④換熱站內(nèi)換熱器、閥門和管道等設(shè)備必須用巖棉進(jìn)行保溫，外層包裹銀白色彩鋼板，保溫后的外表面溫度不得大于 50℃;換熱器采用橡塑彩鋼一體框架進(jìn)行保溫，所有管道應(yīng)標(biāo)志色環(huán)和水的流向（供水為紅色、回水為綠色）。

1.2 管道設(shè)備工藝要求

智慧化換熱站建設(shè)的管道設(shè)備工藝要求主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①換熱器：板式換熱器主要零部件的密封材質(zhì)為三元乙丙橡膠，框架為Q235-A。換熱面積一般為供熱需求的130% ，換熱效率需達(dá)到 90% 以上;每臺(tái)板換的總片數(shù)不能超過(guò)150片;板式換熱器一二次網(wǎng)等流量換熱時(shí)，一二次供水端差不大于2℃;板片為0.8 mm以上的316 L不銹鋼。設(shè)備設(shè)計(jì)溫度150 ℃。②循環(huán)水泵：循環(huán)水泵的額定流量為小區(qū)（單位）所需總流量的100%左右;水泵工作溫度范圍為 0℃～120 ℃;必須用氟橡膠以上的材質(zhì)作為水泵的密封;葉輪材質(zhì)選用灰鑄鐵（HT250）。 ③補(bǔ)水泵：補(bǔ)水最大流量為循環(huán)流量的 4%;補(bǔ)水泵的額定揚(yáng)程為水泵入口處至供暖最高點(diǎn)之間的高差加上5 m H2O（0.05 MPa）以上的富裕壓力;水泵的額定流量在循環(huán)水泵額定流量的2%～4%。④全自動(dòng)加藥器：站內(nèi)環(huán)境溫度 5℃～40℃;介質(zhì)溫度≤50℃;入口水壓：0.2 MPa～0.4 MPa。 ⑤補(bǔ)水水箱：內(nèi)部實(shí)際盛水量能夠供應(yīng)2小時(shí)左右的補(bǔ)水量;實(shí)際裝水量不小于公稱容積。 ⑥除污器：一次網(wǎng)供水管按照機(jī)組安裝Y型過(guò)濾器（帶手動(dòng)排污功能），二次網(wǎng)回水管按照每一臺(tái)機(jī)組配備除污器（旋流式或立式擴(kuò)容）;結(jié)構(gòu)為帶龍骨不銹鋼材質(zhì)的濾網(wǎng)，禁止2.0 mm以上雜質(zhì)通過(guò)。 ⑦管道標(biāo)準(zhǔn)：溫度≥130℃，承壓≥2.5 MPa;換熱站系統(tǒng)不能使用直縫鋼管，DN≤150管道采用無(wú)縫鋼管且厚度不小于5 mm;DN≥200以上的鋼管采用雙面埋弧焊螺旋且厚度不小于6 mm。⑧分集水器：換熱站分集水器承壓等級(jí)≥1.6 MPa，耐溫≥130℃;支路≥3個(gè)以上時(shí)設(shè)置分集水器，出口閥門宜距離地面1.4 m左右;分集水器直徑為最大，接管直徑不小于所有支路管道橫截面積之和。

2 換熱站控智能制系統(tǒng)及儀表要求

換熱站智能控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)模擬量和開關(guān)量信號(hào)的采集，利用現(xiàn)代工業(yè)自控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的人工操作模式向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、智能化的模式轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與無(wú)人值守。

2.1 控制系統(tǒng)

換熱站的控制系統(tǒng)包括電動(dòng)閥、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等設(shè)備的自動(dòng)控制。

電動(dòng)閥、循環(huán)泵聯(lián)動(dòng)控制：換熱站控制系統(tǒng)首先要考慮要有節(jié)能降耗的自動(dòng)控制功能，根據(jù)二次網(wǎng)側(cè)供回水溫度控制一次網(wǎng)側(cè)電動(dòng)閥開度;根據(jù)二次網(wǎng)測(cè)供回水壓差或者室外溫度補(bǔ)償器控制循環(huán)泵頻率。

排污池水箱液位聯(lián)動(dòng)控制：換熱站機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中由于自然災(zāi)害或者泄漏等情況導(dǎo)致地下室積水增加，因需要水箱液位與排污泵聯(lián)動(dòng)控制，當(dāng)排污池水位達(dá)到限位時(shí)排污泵自動(dòng)排污。

定壓補(bǔ)水聯(lián)動(dòng)控制：補(bǔ)水定壓系統(tǒng)的作用是防止二次網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中缺水，換熱機(jī)組補(bǔ)水箱要有液位檢測(cè)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)定補(bǔ)水泵啟停壓力，泄壓閥啟停壓力;通過(guò)控制水箱不同的液位檢測(cè)點(diǎn)與當(dāng)前補(bǔ)水泵運(yùn)行壓力聯(lián)合動(dòng)作，保證換熱站二次網(wǎng)運(yùn)行壓力穩(wěn)定在某一個(gè)范圍內(nèi)，使系統(tǒng)達(dá)到最大的節(jié)水量的同時(shí)滿足換熱站正常運(yùn)行。

2.2 換熱站機(jī)組測(cè)點(diǎn)與設(shè)備技術(shù)要求

①一次網(wǎng)測(cè)點(diǎn)：供水壓力、供水溫度、回水壓力、回水溫度、供水流量、熱量、供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、換熱站電量。②二次網(wǎng)測(cè)點(diǎn)：供水壓力、供水溫度、回水壓力、回水溫度、供水流量、熱量、補(bǔ)水流量、補(bǔ)水箱液位、回水泄壓電磁閥啟停信號(hào)、水泵運(yùn)行狀態(tài)與頻率。③溫度變送器要求：輸入信號(hào)：Pt100鉑電阻信號(hào)輸入;熱電阻選用A級(jí)鉑電阻Pt100、鎧裝熱電阻;供電電壓：24 VDC;精度等級(jí)高于0.5級(jí);輸出標(biāo)準(zhǔn)4 mA～20 mADC信號(hào);二線制。④壓力變送器要求：精度等級(jí)高于0.5級(jí);供電電壓：24VDC;輸出標(biāo)準(zhǔn)4 mA～20 mADC信號(hào);二線制。⑤熱量表量要求：電流輸出：標(biāo)準(zhǔn)4 mA～20 mA模擬信號(hào)，OCT輸出：能夠輸出正、負(fù)、凈累計(jì)熱量、流量脈沖信號(hào)或者瞬時(shí)熱量、流量頻率信號(hào);繼電器輸出：可輸出所需源信號(hào)（象無(wú)信號(hào)、反流量等）;具有防非操作人員誤動(dòng)的密碼鎖保護(hù)，具有聲音報(bào)警提示功能具有記憶日、月、年累積熱量、流量;測(cè)量溫度：0 ℃～160 ℃;流速范圍：0～±30 m/s，正、反向雙向計(jì)量;準(zhǔn) 確 度：優(yōu)于1.0%（標(biāo)準(zhǔn)條件下）;壓力≤1.6 MPa;就地控制器帶RS485通信接口。⑥水表、電表要求：水表和電表應(yīng)帶RS485通信接口，且提供開放的通信協(xié)議;計(jì)量等級(jí)B級(jí)或B級(jí)以上。

3 結(jié)語(yǔ)

智慧化換熱站是實(shí)現(xiàn)智慧供熱的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，只有在換熱站建設(shè)過(guò)程中對(duì)換熱器、水泵、閥門及管道工藝等暖通硬件設(shè)備的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，同時(shí)高質(zhì)量建設(shè)換熱站各種溫度壓力測(cè)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)換熱站電動(dòng)閥-水泵聯(lián)動(dòng)、補(bǔ)水泵與水箱液位聯(lián)動(dòng)等連鎖措施，才能實(shí)現(xiàn)換熱站的按需供熱和熱源能力不足時(shí)的熱量調(diào)控，對(duì)供熱企業(yè)的科學(xué)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和精細(xì)化管理起到了積極的作用。由此將不斷提升供熱系統(tǒng)的智能化、信息化水平，才能實(shí)現(xiàn)環(huán)保與民生改善的雙贏。

參考文獻(xiàn)

[1]路國(guó)偉.集中供熱系統(tǒng)換熱站的節(jié)能措施[J].山西建筑，2019（8）：177-178.