企業智能化供熱系統的方案設計

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摘要：供熱系統對于企業的正常生產有著非常重要的意義，通過對供熱系統的智能化控制，可大大節約企業的生產成本，減少供熱所需的人員配備。該文介紹的智能化供熱系統主要由鍋爐、熱換站、室內檢測以及管理平臺組成。控制設備主要由單片機、PLC及變頻器組成。系統結構簡單，管理方便，適用于供熱的各類企業。智能化供熱系統能夠為企業員工在生產過程中提供良好的工作和生產環境，是企業正常生產的必要條件。因此，智能化供熱對企業尤為重要，是企業正常生產的重要保障。

關鍵詞：智能化；供熱；PLC

1智能化供熱的意義

每到供暖期，都有很多用戶反映，供暖差別太大，有的小區用戶家里能達到30℃，熱的要開窗，而有的小區用戶家里只有18℃，而多數供熱企業不是不想解決問題，而是被用戶室內溫度不易采集的問題所困擾，雖然很多供熱企業通過采用氣候補償控制等技術手段，有效地減少了能源浪費，但是用戶室內溫度通常還是會隨著室外溫度的波動而發生較大變化。在供熱品質不佳現象的背后，依然隱藏著巨大的能源浪費問題。而且也造成了不同位置不同樓層溫度不均的問題。于是“智能化供熱”這個概念被提出來了。

2鍋爐檢測系統的主要設備

鍋爐檢測系統的主要設備包括液位計、壓力傳感器和溫度傳感器、單片機處理器、AD轉換、LED及其他相關電子元器件、以太網模塊等。根據項目的規劃，鍋爐僅進行實時檢測（包括鍋爐水溫、水壓、液位），因此這里選用比較經濟的單片機系統進行數據的采集和傳輸。單片機采集溫度傳感器、壓力傳感器、液位計的數值，通過AD轉換后由系統自帶的以太網模塊傳遞給管理中心，同時也可以通過LED數碼管顯示鍋爐系統的實際情況。并通過聲光報警器對系統內的超壓、溫度過低過高、液位過高過低等異常現象進行聲光報警。為了準確的檢測水溫，在鍋爐的3個不同高度分別安裝了溫度傳感器。為了整個檢測系統的可擴展性及規范化，在傳感器的選擇、檢測電路搭配的時候，都是按照工業級要求進行的，電流輸入信號為4mA~20mA，電壓信號為0V~10V。根據系統的設計，溫度檢測的精度是±0.5℃，壓力檢測的誤差0.1bar以內，液位檢測的誤差控制在0.5cm以內。

3熱交換站

熱交換站是熱源廠和熱用戶之間的供熱系統，是整個集中供熱系統的重要組成部分。供熱系統主要包括熱水管網和熱力站，熱水管網分為一次網和二次網，一次網是指連接在熱源網與熱力站之間的管網，二次網是指連接在熱力站與熱用戶之間的管網，熱力站通過二次管網把熱量送到終端用戶。根據熱傳導特點，水溫差越大傳遞速度越快。當二次側水溫高的時候，把水流量變小，當二次側水溫低的時候，把水流速增大，以實現用戶室內溫度穩定。熱交換站的工作過程是PLC控制器根據二次側回水的溫度，調節二次側水流量和一次側的調節閥。二次側水流量是通過變頻器驅動水泵實現的。使用變頻器的優點是可以實現無波動流量變化。此外隨著運行時間的變長，由于二次側是一個自循環，因此水量會減少，需要根據水流情況，通過變頻器驅動水泵補給軟化水。熱交換站的主要設備有PLC控制系統（包括各種模板）、熱交換器、變頻器和水泵、流量計、壓力傳感器和溫度傳感器等。該系統熱換站主要實現以下幾個功能：（1）數據檢測。主要包括熱交換站一次側總管的供水溫度和回水溫度、熱交換站二次側總管的供水溫度和回水溫度、熱交換站一次側供水總管壓力和回水總管壓力、熱交換站二次側供水總管壓力和回水總管壓力、熱力站補水管網的流量、熱力站一次管網的流量。（2）自動控制。通過PLC檢查二次側回水溫度，來調節熱力站一次管網的供水流量和循環泵實現室溫恒定。二次側自動補水。（3）報警。通過PLC接收一次側管網和二次側管網中的壓力和溫度傳感器的信號，與設定溫度對比，如低于設定值，系統會啟動自動控制，但如果超過設定時長，一或二次側管網中的壓力或溫度仍未達到設定值，則系統會發出報警信號，提示系統異常。（4）遠程監控。組過組態軟件可將各類反饋信號實時體現出來。象系統發生報警，那么維修人員可通過遠程監控了解到哪一路段的數值不達標，這樣有針對性地維修，大大降低了維修的難度，縮短了維修時間。

4室內檢測

室內檢測的主要任務是采集室內的溫度和濕度，并把采集到的數據傳給數字化管理平臺。該系統由2個部分組成，第一部分是安裝在室內的采集器，另一部分是安裝在每一棟樓的采集集中器。采用這種模式是由于采集的點比較分散，直接用硬線連接的話無疑會增加成本，還有就是布線會給室內的美觀帶來影響。采集器主要是負責采集室內的溫度、濕度等數據，把采集的數據進行濾波之后，通過自身配備的無線模塊發送到安裝在每棟樓的采集集中器。采集集中器將收到的數據通過以太網傳遞到服務器中。每個室內的采集器上都有一組撥碼開關，采集器向服務器傳遞數據的時候也會把撥碼開關的碼值傳遞過去，服務器根據預先建立好的對應關系分辨出數據是哪戶的，這樣就可以進行識別并保持。每戶的采集器上都安裝有數碼管，顯示各參數，有指示燈指示與采集集中器的通信狀態。服務器直接與集中采集器通信，服務器采集到數據之后，保存在數據庫中，并實時的在管理平臺中顯示出來。根據室內檢測采集到的用戶數據，服務器會將其與設定值進行對比，并把對比結果反饋給PLC控制器，PLC收到反饋后，會發出相應的指令來調節二次側管網中，各用戶的進水流量閥門，以達到調節溫度的目的。

5管理平臺

管理平臺主要由電腦和軟件組成，軟件（組態）可監控所有子系統的運行狀態，并把監控結果實時顯示出來，同時管理平臺還會接收檢測系統發送的檢測信號，通過服務器進行數值對比后，把反饋信號發回給控制器。管理平臺是整個系統的存儲和顯示單元，通過存儲器，管理平臺會記錄供熱期間每天的檢測結果，便于管理人員的檢測和查閱，同時也有效提高了供熱主管部門的監控水平。管理平臺還可以根據設備的使用參數設定設備的維護周期，并利用傳感器監控設備運行，進行故障維護記錄、定期維護記錄等。同時，當熱源、管網、換熱站、用戶各環節發生運行故障時，管理平臺也能夠在第一時間通知主管人員，根據事件等級自動將報警信息推送給相關人員，并提供事故處理預案，實現應急指揮功能。該系統通過智能化、信息化的管理供熱需求，可實現分時分溫分區供熱，合理用熱。提高了居民用熱的智能化程度，并能夠顯著提升居民的生活質量。同時，也為供熱企業提供了詳細的供熱數據，大大提高了供熱質量，也為節能減排做出了貢獻。

參考文獻

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作者：王浩然 單位：遼寧工程職業學院