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數字孿生技術改革智慧供熱,換熱站3D可視化引領未來

圖撲-數字孿生 ? 來源:圖撲-數字孿生 ? 作者:圖撲-數字孿生 ? 2023-12-19 10:03 ? 次閱讀

換熱站作為供熱系統不可或缺的一部分,其能源消耗對城市環保至關重要。在雙碳目標下,供熱企業可通過搭建智慧供熱系統,實現供熱方式的低碳、高效、智能化,從而減少碳排放和能源浪費。通過應用物聯網、大數據等高新技術,對熱源、管網等供熱系統進行智慧化改造,實現從熱源、管網到居民戶內的數據互聯互通與共享,構建數字化、智能化的智慧供熱全流程管理體系。

圖撲自主研發的 HT for Web 產品提供基于 Web 的數字孿生建模和可視化服務。支持對換熱站內設備進行三維建模和渲染,提高供熱系統的可視化程度,實現實時監測設備、預測告警、提前維護、數據分析,保障供熱系統正常運行,優化系統運行,降低能源消耗。

基于圖撲 HT 引擎,再搭配自動化技術、物聯網技術、GIS(地理信息系統),實現對用熱單位及室內溫度、管網壓力、流量、溫度等參數的匯聚管理和可視化展示,輔助量化決策,以更精細動態的方式管理供熱系統的整個生產、管理和服務流程,達到安全供熱、平衡供熱、精準供熱、按需送熱、降低漏損的目的。消除過熱點和不熱點,提高從熱源—管網—用戶的供熱服務水平和業務管理制度。

社區供熱可視化

初始頁面場景以天津實際地圖為背景,基于圖撲 HT for Web GIS 技術,對換熱站的三維標識進行手工建模,生成城市路網布局。結合物聯網、人工智能、大數據等新 ICT 技術進行數據聚合和統計計算,以統計圖表和圖形形式展示在頁面和場景上。圖撲 HT 換熱站可視化系統通過高亮渲染,在 GIS 底圖上呈現出換熱站社區供熱范圍。

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圖撲軟件既可整合 SuperMap、ArcGIS 來實現空間位置標示,也可在 HT for Web 基礎上實現輕量快捷的 GIS 解決方案,降低了實施成本也縮短了項目實施周期。HT for Web GIS 產品支持多種類型地圖服務、航拍傾斜攝影實景的 3DTiles 格式數據以及城市建筑群等不同的 GIS 數據的加載。

數據監控

場景兩側 2D 面板整合社區供熱量明細,重點展示設備溫度、能效、告警等關鍵信息。通過供熱量的明細展示,社區可深入了解供熱需求,包括不同時間段的峰谷值和社區熱負荷差異。也有助于居民和管理者更好地了解熱能使用情況,優化供熱系統運行。同時,鼓勵居民參與節能環保,采取措施減少環境影響,提高能源利用效率。

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圖撲 HT 二三維結合,以多維數據的方式表達數據的各個屬性值,用戶能夠從不同的維度觀察數據,直觀地了解數據和地理分布信息,進而實現對數據更深入的觀察和分析。

換熱站系統監控

圖撲 HT 可視化平臺制作動畫效果,實現社區頁面到換熱站系統頁面的過渡切換。展示散熱器拆解組裝和整個換熱站系統搭建,底部按鈕支持倍速選擇和快進操作,方便用戶高效定位所需查看的動畫環節。

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數據展現

故障信息以清晰的表單形式呈現,匯總了事故報送的次數和類型,使運維人員能夠更直觀地查看各熱源廠的告警情況,分析變化趨勢,并能夠及時采取有效的干預措施。為決策維護計劃和優化系統運行策略提供了強有力的支持。

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此外,通過系統能耗情況的匯總和展示,能夠有效協助企業管理能源和成本,為決策制定、問題診斷以及性能優化提供確切支持。推動企業的數字化、創新化、信息化的轉型升級,促進人員、設備、環境因素的可持續發展。

板式散熱器拆解組裝

板式散熱器是換熱站中常用且最關鍵的設備之一。圖撲 HT 數字孿生板式散熱器 3D 模型,以及動態展示組裝和拆解,呈現其內部結構和工作原理。

1.內部結構展示:包括金屬板、密封墊片、連接螺栓等組件,清晰呈現板式散熱器內部結構和相互關系。

2.材料和密封展示:展示板式散熱器所使用的金屬板的材質、密封墊片的位置和作用,有助于用戶理解板式散熱器的耐壓和密封性能。

3.拆卸和維護演示:演示板式散熱器的螺栓解開、板堆取出等常規拆卸過程,使運維人員在線上了解維修和更換部件的過程,降低培訓成本,增加設備的可維護性。

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拆解組合意在突顯展示板式散熱器在工業過程中的實際運作態勢,幫助用戶更好地理解其在換熱站中的作用。降低其對于海量設備零件信息的認知負載,減輕維護負擔。

換熱站系統搭建

將板式散熱器、除污器、水箱、補水泵、循環泵、軟化裝置、分/集水器等設備組件通過管網連接,與物聯數采系統結合,形成一套兼顧數據和工藝流程可視化的一體化換熱站系統,以滿足日常運維需求,提高管理效率。

■除污器

在供熱換熱站系統中,水循環經過換熱設備時攜帶污垢、沉積物、氧化物和其他雜質,附著在設備表面,導致熱阻和能耗增加,容易引發設備腐蝕和故障。針對以上問題,除污器通過物理或化學方法將污垢和雜質從系統中去除,保持換熱設備高效運行,延長使用壽命。通常有磁性除污器、粒狀除污器、化學除垢劑物理清洗裝置四類除污器。

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■水箱

水箱是供熱換熱站系統中關鍵的組件,負責提供必要的補水功能。由于蒸發、泄漏或排放等原因,系統水位下降可能導致反流,水箱通過自動控制和反流防止裝置,提供穩定的補水功能,為供熱系統提供適量的水分,確保系統的安全性和可靠性。

圖撲 HT 可視化系統中,通過三維模型綁定物聯數據,結合水位信號實現自動補水,滿足系統的水量使用要求??赏ㄟ^ 2D 彈窗查看 pH 值、濁度、溶解氧含量、供水壓力、溫度等參數變化,以及水位補水情況的三維實時動畫。

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■補水泵

補水泵通常位于補水箱旁或主管道附近,通過電動或液壓驅動,自動調節水流量和水壓,將水從箱中抽送到換熱站系統,確保供熱換熱系統穩定運行,為任何高度的用戶提供正常循環供暖熱水。

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■循環泵

在換熱站系統中的換熱階段,通過電動或液壓驅動,將熱介質(如水或蒸汽)從熱源抽取,并通過管道輸送到供熱系統的熱用戶處。循環泵實現了熱能傳遞,滿足系統熱負荷需求,同時提供足夠的水壓以克服管道阻力和高低差,確保熱介質在系統中順利循環。

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在換熱站系統的供熱階段,循環泵通過調節流量閥門或變頻器來控制輸出流量,以滿足不同熱用戶的需求,實現有效的能量供應,一定程度地減少能源消耗,提高系統能效。

■軟化裝置

供熱換熱站中的軟化裝置屬于水處理設備,通過軟化裝置內部構件相互作用,去除系統水源中的硬度離子,防止水垢積聚、管道堵塞和設備腐蝕,提高熱交換效率和設備壽命。其中,離子交換樹脂床是核心部件,包括陰離子和陽離子交換樹脂,配有高效過濾器使用石英砂、活性炭過濾懸浮顆粒物和雜質,防止對離子交換樹脂的污染。

在圖撲 HT 換熱站可視化監控系統中,通過監測軟化硬度、水壓、水流量等屬性信息,判斷軟化裝置實時監控情況。能夠幫助運維人員及時判斷軟化裝置是否需要修理、確定軟化劑的添加時間以及如何合理分配軟化劑等管理決策。

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■分/集水器

分/集水器主要分為兩部分功能:

一、分配熱介質:分水器將從熱源方向流入的熱介質分配到不同的管道或熱用戶上。可根據需求通過多個出口將流量分配到多個熱用戶或不同的熱區;

二、收集熱介質:集水器將熱介質從不同的熱用戶或熱區收集回來,以便重新送回熱源進行熱能的再循環或再利用。

數字孿生場景中的 2D 彈窗展示分/集水器各分路水溫、水流、水壓信息,直觀獲取分/集水器在分配和收集熱介質的過程中的運轉工況,確保換熱站在供熱過程中的安全性和可靠性。

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■管網

管網負責連接換熱站系統各單體設備以及供熱管道,根據功能分為主干和支線。就如同人體血管脈絡,串聯心、肝、肺、脾、腎重要器官,構建功能高效強大的換熱供熱系統。主干管道負責高流量和壓力,將熱介質從熱源輸送至熱用戶;支線管道較小,從主干分支,輸送熱介質至熱用戶,但流量較小;回水管道與供水管道對應,實現熱源循環作用。同時,管網上會配閥門和絕熱保護,用于控制流量和節約能量。

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遠程控制

圖撲換熱站監控系統結合 PLC 平臺或通過遠程 IO,實現遠程訪問并實時監控整個換熱站補水壓力、用戶數、供熱總面積、供熱總能量等參數運轉情況??梢暬O控幫助提高設備監測效率、降低企業運營成本、優化運行效果,確保系統高效穩定運行。

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圖撲軟件支持跨平臺操作,移動終端均可輕松打開場景,實現觸屏設備的單指旋轉、雙指縮放、三指平移等操作,用戶無需再為跨平臺交互模式而煩惱。

該平臺支持設置用戶權限控制、設備狀態指示、報表和日志記錄等多維度監控功能,以供增強系統安全性和可管理性。換熱站可視化監控系統通過直觀圖形界面和實時數據展示,為用戶提供系統狀態信息,包括實時數據、設備拓撲圖、趨勢分析圖和能耗統計等功能,對其進行趨勢分析和能耗優化。預警告警功能則確保在關鍵參數異常變化時得以及時提醒,即使遠程監管也能清晰知曉當前工況的實時狀態。

智慧換熱站可視化優勢

在運行效率提升方面:圖撲 HT 平臺支持 7*24h 監測和優化關鍵參數,監測和優化關鍵參數提高運行效率,降低能源浪費,降低成本,提升整個換熱站的可持續性。

在故障預警和預防方面:HT 可視化監控系統實時監測設備狀態,迅速生成告警列表。幫助預測潛在故障,采取預防性維護,減少停機時間,提高系統可靠性。

在遠程管理和維護方面:允許操作人員遠程訪問系統,提高工作靈活性,降低維護成本,無需親臨現場監控和管理整個系統。

在數據分析和優化方面:提供歷史數據的趨勢分析和能耗統計,支持運營團隊數據驅動決策,助力系統長期優化和性能提升。

在安全性和合規性方面:具備嚴格的用戶權限控制和安全特性,確保系統數據機密性和完整性,滿足法規要求,確保系統安全。

圖撲軟件 HT 強大的渲染引擎,加之穩定的建模技術,以創意科技的風格呈現供熱換熱站的設備和場景,營造出充滿科技未來感的場景,給予觀眾強烈的視覺沖擊。此外,系統還能準確顯示各供熱源頭和供熱終點的溫度信息,幫助運營人員實時監測、診斷故障、優化能效。通過應用 GIS、2D/3D 組態、BIM 等可視化應用,實現換熱站的智慧供熱和減排的目標。

審核編輯 黃宇

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