供熱工程(第四版)第17章集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化

1、第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化 概述概述 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化的目的1.利于及時(shí)地了解并掌握熱源、熱網(wǎng)的參數(shù)與運(yùn)行工況。2.利于節(jié)能降耗。3.利于實(shí)現(xiàn)減員增效。4.利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，確保供熱安全。5.利于建立運(yùn)行檔案，形成企業(yè)信息，實(shí)現(xiàn)量化管理。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-1 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化的組成集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化的組成一、集中供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化一、集中供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化 可以根據(jù)供熱系統(tǒng)的組成將集中供熱系統(tǒng)的自控分為熱源部分，管網(wǎng)及中繼泵站，熱力子站部分。這幾部分并不是在孤立地運(yùn)行，而是相互結(jié)合構(gòu)成的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，它包括一個(gè)調(diào)度中心，通信網(wǎng)絡(luò)

2、平臺(tái)，熱力子站控制系統(tǒng)。1、調(diào)度中心一般包括計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，計(jì)算機(jī)包括操作員站、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備包括交換機(jī)、防火墻、路由器等。2、通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是連接調(diào)度中心和子站控制系統(tǒng)的橋梁，通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇主要根據(jù)本地區(qū)的實(shí)際情況，考慮通訊距離，施工難度，初期投入成本，以后運(yùn)營(yíng)成本等，選取一個(gè)切合實(shí)際的通訊網(wǎng)絡(luò)。3、熱力子站控制系統(tǒng)包括熱力站控制器、管網(wǎng)數(shù)據(jù)控制器、中繼站控制器、熱源控制器、熱計(jì)量控制器。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-1 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化的組成集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化的組成二、集中供熱系統(tǒng)的熱計(jì)量二、集中供熱系統(tǒng)的熱計(jì)量 集中供熱系統(tǒng)

3、的熱計(jì)量根據(jù)用戶的不同可分為熱用戶的計(jì)量、熱力站的計(jì)量及熱源出口（或首站）的計(jì)量。根據(jù)計(jì)量的層次可分為內(nèi)部管理型與貿(mào)易計(jì)量型。對(duì)于前者可采用各種準(zhǔn)確適宜的熱計(jì)量裝置；而后者需經(jīng)當(dāng)?shù)鼗蛏霞?jí)的法定技術(shù)監(jiān)督部門認(rèn)定，且必須是貿(mào)易雙方認(rèn)可的計(jì)量裝置，從而便于處理因貿(mào)易而產(chǎn)生的各種糾紛。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥?熱力站的自控的首要目的就是使各個(gè)熱力站按所需得到熱量，并將其合理地以流體流量的形式分配出去。根據(jù)熱力站的換熱特點(diǎn)，本節(jié)分別對(duì)單純換熱的熱力站（簡(jiǎn)稱換熱站），首站換熱站，冷、熱及生活熱水換熱站及泵站的自控系統(tǒng)分別作簡(jiǎn)單介紹。一、換熱站

4、自控部分一、換熱站自控部分 換熱站自控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集控制部分、循環(huán)水泵控制部分、補(bǔ)水定壓控制部分、通訊部分等組成，通過熱工檢測(cè)儀表測(cè)量一次網(wǎng)二次網(wǎng)溫度壓力流量等信號(hào)按自控系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定的控制算法及控制方式完成對(duì)一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵及補(bǔ)水泵的控制，以達(dá)到換熱站安全的可靠的經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥兀ㄒ唬Q熱站監(jiān)控參數(shù)的采集換熱站具體的采集參數(shù)如下： 1.一次網(wǎng)供、回水溫度、壓力、流量（熱量）； 2.二次網(wǎng)供、回水溫度、壓力、流量；3.一次網(wǎng)供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；4.循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵的啟動(dòng)、停止、運(yùn)行狀態(tài)；5.循環(huán)泵、補(bǔ)水泵的

5、頻率控制與反饋；6.補(bǔ)水箱液位；7.室外溫度；8.耗水量、電量及熱量的計(jì)量參數(shù)。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥兀ǘQ熱站的調(diào)節(jié)方式與控制策略 1.換熱站的調(diào)節(jié)方式 （1）質(zhì)調(diào)節(jié) （2）量調(diào)節(jié) （3）分階段的質(zhì)調(diào)與量調(diào)相結(jié)合 2.控制策略 （1）熱負(fù)荷預(yù)測(cè)策略 （2）室外溫度的選取 （3）供水溫度曲線的生成 （4）前饋模糊PID控制策略 （5）參數(shù)自整定模糊PID控制 第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥兀ㄈQ熱站控制器（RTU）組成類型 換熱站控制器RTU 是Remote Term

6、inal Unit 的縮寫，我們?cè)谙旅婧?jiǎn)稱RTU。1.換熱站的RTU組成分類2.循環(huán)水控制系統(tǒng)的組成 3.補(bǔ)水泵控制系統(tǒng)的組成4.熱力站水、電、熱計(jì)量系統(tǒng)的組成第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥兀ǘ┦渍咀钥夭糠郑ǘ┦渍咀钥夭糠?首站是設(shè)在熱源出口的換熱站，來自熱源的蒸汽將熱網(wǎng)的回水加熱后，供應(yīng)網(wǎng)上用戶使用，蒸汽的凝水可返回到熱源循環(huán)使用或作為熱網(wǎng)的補(bǔ)水。首站自控系統(tǒng)在選擇時(shí)要考慮以下幾個(gè)方面的情況： 1.熱網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)2.熱網(wǎng)的流量控制3.首站的安全性 第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜?/p>

7、自控 一.監(jiān)控及上傳的主要參數(shù)如下： 1.蒸汽管網(wǎng)壓力、溫度、流量； 2.凝結(jié)水的壓力、溫度、流量； 3.熱水管網(wǎng)供回壓力、溫度、流量； 4.汽水換熱器的水位，出口凝結(jié)水溫度； 5.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的控制及反饋信號(hào)； 6.循環(huán)泵電機(jī)的工作頻率及運(yùn)行狀態(tài)； 7.補(bǔ)水泵電機(jī)的工作頻率及運(yùn)行狀態(tài)； 8.凝結(jié)水泵電機(jī)的工作頻率及運(yùn)行狀態(tài)； 9.熱量計(jì)量參數(shù)。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥囟?幾個(gè)重要參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制 1.供水溫度調(diào)節(jié) 2.循環(huán)泵變頻調(diào)節(jié)變頻 3.汽水換熱器的水位控制汽水第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱

8、力站的自控?zé)崃φ镜淖钥兀ㄈ├?、熱水及生活熱水站的控制（三）冷、熱水及生活熱水站的控?熱水及生活熱水站主要是提供采暖、生活熱水、空調(diào)制冷的熱力站。這種供熱方式可應(yīng)用于長(zhǎng)江中、下游流域一帶，由于冬季有幾個(gè)月的寒冷期，需要采暖設(shè)備供暖；夏天又非常炎熱，采用集中空調(diào)制冷站的模式制冷，既環(huán)保又節(jié)約能源，前景非常良好，近幾年一些城市正在積極推行采用。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥兀ㄋ模┍谜究刂疲ㄋ模┍谜究刂?熱網(wǎng)上的泵站主要有兩類：一類是加壓泵站，通過加壓，僅改變熱網(wǎng)中熱媒的水力工況，而熱力工況不發(fā)生變化；另一類是混水泵站，熱媒的水力與熱力工況

9、均發(fā)生變化。 一.加壓泵站 供熱系統(tǒng)上的循環(huán)泵是為熱網(wǎng)上的熱媒提供循環(huán)動(dòng)力的裝置，一般設(shè)在熱源處。管線太長(zhǎng)時(shí)，為降低熱網(wǎng)的壓力需設(shè)置加壓泵站。加壓泵站按設(shè)置的位置可分為中繼泵站（供水加壓泵站、回水加壓泵站）和末端加壓泵站。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥乇谜局饕谋O(jiān)測(cè)參數(shù)： 1.泵站進(jìn)、出口母管的壓力、溫度及流量； 2.除污器前后的壓力，旁通閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 3.每臺(tái)水泵吸進(jìn)口和出口的壓力； 4.泵站進(jìn)口或出口母管的旁通閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 5.泵的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，變頻器的運(yùn)行頻率及電機(jī)電流值。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中

10、供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17-2 熱力站的自控?zé)崃φ镜淖钥囟?混水泵站 管網(wǎng)中的一級(jí)管網(wǎng)、二級(jí)管網(wǎng)的水力工況是相互獨(dú)立的，互不干擾的?；焖臼挂患?jí)網(wǎng)、二級(jí)網(wǎng)水力工況相互關(guān)聯(lián)。泵站主要的監(jiān)測(cè)參數(shù)： 1.泵站一、二級(jí)網(wǎng)的進(jìn)、出口的壓力、溫度及流量； 2.泵站一級(jí)網(wǎng)供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 3.泵站二級(jí)網(wǎng)回水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 4.混水泵的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，變頻器的運(yùn)行頻率及電機(jī)的電流值。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17- 3 鍋爐房的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制鍋爐房的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制 鍋爐房的設(shè)備眾多，調(diào)節(jié)與控制要求也最為復(fù)雜。鍋爐房生產(chǎn)的熱媒為蒸汽或高溫?zé)崴?，本?jié)以蒸汽鍋爐房為

11、例，對(duì)其自控系統(tǒng)進(jìn)行介紹。以水為熱媒的鍋爐房的自控可以以此作為參照。一、鍋爐房的熱工監(jiān)測(cè) 鍋爐主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)，書中表17-2中為鍋爐房一般經(jīng)常需要監(jiān)測(cè)的熱工參數(shù)二、鍋爐的控制鍋爐是一個(gè)多參數(shù)、多變量的復(fù)雜調(diào)節(jié)對(duì)象。下面就僅以蒸汽鍋爐為例進(jìn)行講述。在工程上常把鍋爐的控制做簡(jiǎn)化處理，劃分為幾個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要分為三部分：第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17- 3 鍋爐房的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制鍋爐房的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制1.汽包水位控制系統(tǒng)，被調(diào)量是汽包水位，調(diào)節(jié)量是給水流量。它主要是考慮汽包內(nèi)物料的平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包中的水位在工藝范圍內(nèi)。2.燃燒系統(tǒng)控制，使燃料燃燒所產(chǎn)生的能量適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的需要。蒸汽鍋爐其基本任務(wù)是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量能滿足蒸汽熱負(fù)荷的需要。蒸汽的母管壓力是鍋爐供汽量與蒸汽負(fù)荷所需能量是否得到滿足的指標(biāo)。 3.輔助設(shè)備調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這部分的控制多為簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。對(duì)于蒸汽鍋爐有過熱蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)、熱力除氧器的壓力和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，熱水鍋爐有補(bǔ)水壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。第十七章第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化17- 3 鍋爐房的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與