淺談智慧化換熱站的建設關鍵技術

楊福禧 徐兵

摘? 要：換熱站作為供熱配套設施中的重要中轉(zhuǎn)站，關系著供熱企業(yè)的運行安全及百姓的宜居生活。為了提高供熱管網(wǎng)運行的經(jīng)濟可行性，進一步降低供熱成本，使供熱管理由粗放式向信息化、智慧化轉(zhuǎn)變。智慧化換熱站是實現(xiàn)智慧供熱的重要環(huán)節(jié)和關鍵節(jié)點，不斷提升供熱系統(tǒng)的智能化、信息化水平，才能實現(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、管道設備工藝要求、自控一體化系統(tǒng)等方面的建設。

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

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

當前供熱還主要依靠燃煤電廠提供熱源，電廠運行難免對大氣造成一定的污染，而霧霾治理工作日益嚴峻，熱力企業(yè)粗放式的管理越來越難以適應發(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、排放指標的定量考核也造成運行成本的升高。只有靠計算機專家系統(tǒng)代替人工經(jīng)驗、靠自動化控制代替人力勞動，運用現(xiàn)代化的科學管理技術、自控設備的有效運行，才能實現(xiàn)換熱站的智慧化、自動化運行目標。

1 智慧化換熱站的建設要求

智慧化換熱站是將現(xiàn)階段先進的物聯(lián)網(wǎng)技術和熱不平衡系統(tǒng)解決方案相結合應用于換熱站過程中的統(tǒng)稱。需要整合供熱公司生產(chǎn)相關系統(tǒng)，把各個換熱站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦究偪厥?，建立大?shù)據(jù)中心，實現(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)運行、資源調(diào)控提供依據(jù)，實現(xiàn)換熱站數(shù)據(jù)采集智能化、系統(tǒng)調(diào)控自動化、運營監(jiān)管科學化，從而達到供熱穩(wěn)定、高效節(jié)能、綠色環(huán)保的最終目的，實現(xiàn)供熱公司的智慧化管理。

1.1 環(huán)境要求

智慧化換熱站建設的環(huán)境要求主要表現(xiàn)在以下幾個方面：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)單獨設置換值班室，電氣設備區(qū)，換熱設備區(qū)，建筑物外的噪聲小于 50 dB;②換熱站內(nèi)要設置收集排水系統(tǒng)，低洼處要有集水坑和排污泵。③負荷50 000 m2及以下的換熱站，占地面積必須在200 m2以上;負荷十萬平米左右的換熱站，占地面積必須400 m2以上;負荷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、閥門和管道等設備必須用巖棉進行保溫，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行保溫，所有管道應標志色環(huán)和水的流向（供水為紅色、回水為綠色）。

1.2 管道設備工藝要求

智慧化換熱站建設的管道設備工藝要求主要表現(xiàn)在以下幾個方面：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% ，換熱效率需達到 90% 以上;每臺板換的總片數(shù)不能超過150片;板式換熱器一二次網(wǎng)等流量換熱時，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。設備設計溫度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補水泵：補水最大流量為循環(huán)流量的 4%;補水泵的額定揚程為水泵入口處至供暖最高點之間的高差加上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補水水箱：內(nèi)部實際盛水量能夠供應2小時左右的補水量;實際裝水量不小于公稱容積。 ⑥除污器：一次網(wǎng)供水管按照機組安裝Y型過濾器（帶手動排污功能），二次網(wǎng)回水管按照每一臺機組配備除污器（旋流式或立式擴容）;結構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。 ⑦管道標準：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≥1.6 MPa，耐溫≥130℃;支路≥3個以上時設置分集水器，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)通過對模擬量和開關量信號的采集，利用現(xiàn)代工業(yè)自控技術、計算機技術、通信技術、物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)由傳統(tǒng)的人工操作模式向現(xiàn)代化、自動化、智能化的模式轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)自動控制與無人值守。

2.1 控制系統(tǒng)

換熱站的控制系統(tǒng)包括電動閥、循環(huán)泵、補水泵等設備的自動控制。

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

排污池水箱液位聯(lián)動控制：換熱站機組運行過程中由于自然災害或者泄漏等情況導致地下室積水增加，因需要水箱液位與排污泵聯(lián)動控制，當排污池水位達到限位時排污泵自動排污。

定壓補水聯(lián)動控制：補水定壓系統(tǒng)的作用是防止二次網(wǎng)運行過程中缺水，換熱機組補水箱要有液位檢測點，系統(tǒng)設定補水泵啟停壓力，泄壓閥啟停壓力;通過控制水箱不同的液位檢測點與當前補水泵運行壓力聯(lián)合動作，保證換熱站二次網(wǎng)運行壓力穩(wěn)定在某一個范圍內(nèi)，使系統(tǒng)達到最大的節(jié)水量的同時滿足換熱站正常運行。

2.2 換熱站機組測點與設備技術要求

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

3 結語

智慧化換熱站是實現(xiàn)智慧供熱的重要環(huán)節(jié)和關鍵節(jié)點，只有在換熱站建設過程中對換熱器、水泵、閥門及管道工藝等暖通硬件設備的質(zhì)量嚴格把關，同時高質(zhì)量建設換熱站各種溫度壓力測點、實現(xiàn)換熱站電動閥-水泵聯(lián)動、補水泵與水箱液位聯(lián)動等連鎖措施，才能實現(xiàn)換熱站的按需供熱和熱源能力不足時的熱量調(diào)控，對供熱企業(yè)的科學生產(chǎn)經(jīng)營和精細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，才能實現(xiàn)環(huán)保與民生改善的雙贏。

參考文獻

[1]路國偉.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.