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时间：2021年12月04日 10:38
（ 1 新疆广陆能源科技股份有限公司； 2 新疆培训中心 新疆 克拉玛依 834000）
摘. . 要：针对封闭供热系统时常会出现供热不均匀的现象（热的地方很热，距离远的楼宇房间气温较冷，温度分布不均匀）。在检测锅炉运行完好的情况下，通过对供热系统的整体设计升级，添加带有自动反馈系统的温控等装置，从而改善整体的供热情况，提高热量的利用率，改善供热系统不均匀的情况，让冬季人们的工作环境更温暖舒适。
关键词：封闭供热系统；温控；PID 算法；报警；监控1?研发背景
本文以一个最新改造的供热系统为例进行说明。该系统位于新疆工业园区内。冬季室外气温最低可以达到零下 45 摄氏度。该企业的供热系统兴建于 2013 年 , 运行至今已有七八年。锅炉是燃气锅炉 ,系统自带一套 PLC 系统，可以控制燃烧、进气等，原来配备有锅炉工，锅炉工一天 24 小时值班，需要巡检公司各个楼宇的温度，查看有无跑水现象，从运行这几年的情况来看，距离锅炉房远的两个楼（生产A 楼和员工宿舍楼）温度不能满足客户需求，只能达到 13 摄氏度左右。距离锅炉房近的楼（办公楼），温度高达 30 摄氏度，虽然加了循环泵（1、2、3、4 号）后，客户还是反应该系统供热不均匀。锅炉运行情况正常，出口温度接近 50 摄氏度，可是仍然达不到供热的理想效果。针对此情况对该供热系统进行改造，争取达到好的供热效果。
现场楼宇布局图如下：
2?原因分析
该供热系统已运行八年，供热管线埋于地下，首先考虑的是更换管线的方案，但该方案经研究由于经费问题不可行。通过现场调研1-4 号循环泵的开启或关闭有滞后反映，这主要由于开关是锅炉值班员进行的，偶尔会存在开关循环泵不及时的状况。发现问题之后，要求工作人员按时开启循环泵并且每隔两小时会对温度进行一次记录，通过观察数据记录发现以上措施对于受热不均的问题仍然无法解决。
3?系统设计
通过对该系统存在问题整理后，决定对该供热系统进行自动化升级。主要通过添加温度传感器以实现温度的自动采集记录；通过添加逻辑编程控制器，以实现不同的控制策略、通过安全预警传感器，以实现出现异常及时处理；通过安装进水电磁阀，以实现锅炉缺水自动加水等功能；根据温度反馈，采用PID温控算法，对循环泵进行控制，改变供热管道内水流的速度、压力，实现温度平衡。锅炉工的巡检工作、锅炉水的添加工作、循环泵的开启和关闭等由自动控制系统来自动完成。在系统改造完成后，可以实现无人值守，节省能源和人工成本。
4?系统功能实现
本系统设计有以下几部分：锅炉运行检测子系统、循环泵控制子系统、楼宇室内温度采集子系统、自动补水子系统、预警检测子系统、本地监控子系统和远程运行子系统。
锅炉运行子系统，风机运行状态检测和出水温度检测，因为风机运行，锅炉燃烧同时启动。如果锅炉熄火后，出水口温度会不高于回水温度。锅炉水温检测子系统，在楼宇布局图中 ABCD 四处设有温度传感器，用于采集室内温度信号，锅炉房内安装有回水温度传感器和处水口温度传感器。
循环泵的控制，在楼宇布局图中 ABCD 处的温度如果低于20℃，表示房间内温度过低，需要加快楼宇内的热水循环，反之高于28℃，会造成室温过高，关闭本节点的水温循环泵。此处采用PID算法。
自动补水子系统主要是由于锅炉供热系统在正常运行过程中，会有一定的水分损失，因此必须在适当的时候补充一定的水分，以满足系统的正常运行。之前是有专门的锅炉工通过查看指针式压力表来补充水分的。但查看不及时等因素都会造成系统运行不正常，供热达不到客户需求。通过改造消除了补水不及时对于供热的影响。
预警系统的主要出于整个供热系统运行安全出发而设计。它能够在遇到危险或故障时及时对工作人员发出警报。预警系统主要设有燃气泄漏报警，水压过低报警，锅炉故障报警等。
本地监控子系统主要用于温度的采集，循环泵的控制，补水阀的控制等。在设计好的系统软件人机界面上，可以看到水温检测曲线，循环泵的状态监控，锅炉状态监控，有水温预警、燃气预警、锅炉故障预警；界面上设有本地阀门关闭开启的手动控制功能。系统正常运行时，系统自动采集水温、压力、燃气气体浓度等，自动根据工况来开启、关闭循环泵，报表自动生成功能。
远程运行监控系统通过架设 WEB 服务器，将本地运行系统的数据接口开放给 WEB系统。远程监控系统的使用人主要是分管负责人。
分管负责人可以在工厂外远程监控水温曲线，循环泵运行状态等。系统若是存在异常，则会有报警信息提示。分管负责人可以在紧急情况下操作手动阀门开关，实现远程紧急开关等。
5?运行效果分析
2020 年 10 月供热以来，改造前与改造后的系统数据对比可以得出以下结论：
5.1 每天燃烧的燃气基本相同，各个大楼的室内气温改造前13℃-30℃，改造后基本均保持在 25℃ -28℃，供热温度不均匀的问题得到了解决，满足了客户的设计要求。
5.2 改造后的系统每天自动生成温度报表，往年的锅炉工 4 人 /天（2 班），现在缩减为 1 人，人工成本降低了四分之三。巡检工作、泵的运行、加水等这些任务全部由自动化完成。
