無人值守?fù)Q熱站設(shè)計(jì)方案

1、太原邦意無人值守?fù)Q熱站設(shè)計(jì)方案 一、 引言集中供熱因具有節(jié)約能源和改善城市環(huán)境等方面的積極作用，而日益成為城市公用事業(yè)的一個(gè)重要組成部分，是國家大力推廣的節(jié)能和環(huán)保措施。隨著我國的城市集中供熱規(guī)模也不斷擴(kuò)大，科學(xué)的管理熱力管網(wǎng)具有非常重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。根據(jù)用戶的具體要求，對于該供熱自控系統(tǒng)，既要根據(jù)室外溫度的變化調(diào)節(jié)二次側(cè)供水溫度，保證終端熱用戶的室內(nèi)變化不超出某一范圍（18±2，最低不低于16），這樣既保證終端熱用戶有一個(gè)舒適的生活、工作環(huán)境，也可以最大限度地節(jié)約能源，同時(shí)也要實(shí)現(xiàn)在換熱站的無人值守的情況下中控室可以遠(yuǎn)程調(diào)度每個(gè)熱力站的參數(shù)，保證整個(gè)熱網(wǎng)的熱力平衡，供熱系統(tǒng)可以

2、安全可靠地運(yùn)行。并初步實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)熱量的計(jì)量。二、 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由換熱站的自動(dòng)控制系統(tǒng)、各個(gè)換熱站與監(jiān)控中心之間的通訊系統(tǒng)、監(jiān)控中心管理系統(tǒng)三個(gè)部分構(gòu)成。（見系統(tǒng)構(gòu)成示意圖）換熱站PLC控制系統(tǒng)可獨(dú)立完成本地控制。各個(gè)換熱站利用通訊系統(tǒng)將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心管理系統(tǒng)，同時(shí)接受監(jiān)控管理軟件進(jìn)行的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整。各個(gè)換熱站與監(jiān)控中心采用GPRS通訊方式。系統(tǒng)構(gòu)成示意圖監(jiān)控中心管理系統(tǒng)安裝在中央調(diào)度室的工控機(jī)上，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和下位的換熱站通訊模塊相連，完成換熱站運(yùn)行與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)交換，既可以監(jiān)視各換熱站的運(yùn)行情況，也可以調(diào)整換熱站的運(yùn)行狀態(tài)。三、 無人職守?fù)Q熱站的自動(dòng)控制

3、系統(tǒng)換熱站由水-水換熱器組成的換熱系統(tǒng)、循環(huán)水泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)水泵組成的補(bǔ)水系統(tǒng)來構(gòu)成。在控制過程中，需要采集大量的物理量，如壓力、溫度、流量等模擬量參數(shù)，通過PLC控制器對這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。換熱站PLC控制系統(tǒng)對一次網(wǎng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、二次網(wǎng)的循環(huán)系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)等控制對象實(shí)施自動(dòng)控制，即實(shí)現(xiàn)換熱站系統(tǒng)的全自動(dòng)控制。無人值守?fù)Q熱站的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制、參數(shù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)通訊、故障報(bào)警等功能?？瑟?dú)立完成本地控制，也可受控于監(jiān)控中心。1、 換熱站數(shù)據(jù)采集將站內(nèi)的溫度、壓力、流量、水箱水位、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)、補(bǔ)水泵的啟停狀態(tài)、循環(huán)泵電流、電壓、報(bào)警等參數(shù)采集、顯示并上傳監(jiān)控

4、中心。換熱站監(jiān)控參數(shù)包括：l 室外溫度l 一次網(wǎng)的供/回水壓力、溫度l 一次網(wǎng)的流量、熱量、累積流量、累積熱量l 一次網(wǎng)除污器差壓l 二次網(wǎng)供/回水溫度、壓力l 補(bǔ)水流量、累計(jì)流量l 水箱液位l 循環(huán)泵電壓、 電流、功率、頻率；l 補(bǔ)水泵電壓、 電流、功率、頻率；l 一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥門開度；l 二次網(wǎng)回水泄壓電磁閥狀態(tài)；l 補(bǔ)水電磁閥狀態(tài)；l 補(bǔ)水流量l 自來水壓力l 自來水流量l 循環(huán)水泵和補(bǔ)水泵的啟停及運(yùn)行狀態(tài)等；l 運(yùn)行參數(shù)的越限報(bào)警；a二次側(cè)供水壓力過高b二次側(cè)供水溫度過高c二次側(cè)回水壓力過低 d二次側(cè)回水壓力過高e水箱水位超高、超低f循環(huán)泵電流高報(bào)警g循環(huán)泵缺相報(bào)警h停電報(bào)警i 自

5、來水停水報(bào)警2、 換熱站系統(tǒng)控制換熱站的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用PID調(diào)節(jié)控制，通過設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，控制一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)過程，保證用戶室內(nèi)溫度達(dá)到規(guī)定；完成循環(huán)水泵進(jìn)行自動(dòng)控制，補(bǔ)水泵進(jìn)行自動(dòng)控制；水箱水位自動(dòng)控制；系統(tǒng)停電控制；停水控制。對其故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和連鎖啟停切換控制。具體調(diào)節(jié)控制單元如下：l 換熱器二次供水溫度調(diào)節(jié)控制回路根據(jù)本地的氣候條件以及供熱對象的特性，給出一條室外溫度與二次供水、回平均溫度之間的對應(yīng)曲線?？刂破魍ㄟ^這條曲線根據(jù)室外溫度傳感器測量的室外溫度，通過控制換熱器一次高溫水管網(wǎng)出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)換熱器二次側(cè)熱水出口溫度的自動(dòng)控制。滿足用戶室溫要求。l 除污器控制根

6、據(jù)除污器前后壓力差，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制除污閥門，保證正常工作。l 循環(huán)泵控制原設(shè)計(jì)為循環(huán)泵+調(diào)節(jié)閥控制二次測進(jìn)出口壓差的設(shè)計(jì)方案，我們認(rèn)為不利于節(jié)能的目的，因此最好采用變頻控制方案。變頻循環(huán)泵控制二次網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)：(1) 在自動(dòng)狀態(tài)下，根據(jù)實(shí)際供熱情況是實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵的開太臺(tái)數(shù)；(2) 變頻循環(huán)泵變頻調(diào)速使二次側(cè)進(jìn)出口壓差處于恒定；(3) 若二次側(cè)回水壓力低于預(yù)設(shè)的回水壓力下限值，循環(huán)泵自動(dòng)減速運(yùn)行；若二次側(cè)回水壓力高于預(yù)設(shè)的回水壓力上限值，循環(huán)泵將自動(dòng)提速運(yùn)行；(4) 控制回路在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員可以通過控制柜上的按鈕進(jìn)行啟/停、加/減速控制。l 補(bǔ)水調(diào)節(jié)控制回路通過二次管網(wǎng)回水壓力控制變頻補(bǔ)水泵的開啟、

7、調(diào)節(jié)和停止。實(shí)現(xiàn)二次回水壓力的定壓自動(dòng)控制。(1) 控制系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)下，變頻補(bǔ)水泵要使二次側(cè)回水壓力處于恒定；(2) 當(dāng)二次側(cè)回水壓力低于回水壓力下限值時(shí)，補(bǔ)水泵自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)二次側(cè)回水壓力高于回水壓力上限值時(shí)，補(bǔ)水泵停止（補(bǔ)水箱水位條件要滿足）；(3) 控制回路在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員可以通過控制柜上的按鈕進(jìn)行啟/停、加/減速控制。 當(dāng)二次網(wǎng)由于意外原因造成回水壓力過高時(shí)，則開啟回水壓力電磁閥。l 補(bǔ)水水箱控制補(bǔ)水水箱底部側(cè)面安裝一臺(tái)液位變送器，用于測量水箱水位。水箱進(jìn)水管道上安裝一臺(tái)電磁閥，用于水箱補(bǔ)水。當(dāng)水箱水位低于設(shè)定值時(shí)開啟電磁閥，當(dāng)水箱水位高于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉電磁閥。當(dāng)水箱水位超高時(shí)向中心

8、站報(bào)警。當(dāng)水箱水位超低向中心站報(bào)警。l 自來水停水控制當(dāng)自來水停水時(shí)，系統(tǒng)停運(yùn)。其控制方式為首先回水壓力低時(shí)，起動(dòng)補(bǔ)水泵，當(dāng)水箱水位超低時(shí)，同時(shí)自來水無壓力，即判斷為自來水停水。此時(shí)，停補(bǔ)水泵。當(dāng)回水壓力過低時(shí)，停一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、隨后停循環(huán)泵。l 系統(tǒng)停電控制PLC控制系統(tǒng)柜內(nèi)安裝一臺(tái)UPS備用電源。當(dāng)PLC檢測到系統(tǒng)突然停電時(shí)，關(guān)閉一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、補(bǔ)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。l 循環(huán)泵異?？刂蒲h(huán)泵異常停運(yùn)時(shí)，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。同時(shí)，維持補(bǔ)水系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。l 一次網(wǎng)停水控制當(dāng)中心接到熱力公司停止供水命令后，對于短時(shí)停水由中心站控制關(guān)閉一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；對于長時(shí)間停汽時(shí)，除關(guān)閉一次網(wǎng)

9、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥外，同時(shí)關(guān)閉循環(huán)泵，但不停補(bǔ)水系統(tǒng)，維持管網(wǎng)壓力。l 控制切換無人值守?fù)Q熱站設(shè)計(jì)運(yùn)行方式是全自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)控制系統(tǒng)或設(shè)備或需要時(shí)，其控制方式可切換為手動(dòng)運(yùn)行方式。（1） 手動(dòng)調(diào)節(jié)一次管網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和補(bǔ)水箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；（2） 手動(dòng)控制循環(huán)泵和補(bǔ)水泵啟、停，增、減泵的轉(zhuǎn)速；（3） 除污器手動(dòng)控制。3、 換熱站設(shè)備組成換熱站設(shè)備由PLC控制柜、現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、二次顯示儀表及GPRS DTU等組成。a) PLC控制器西門子PLC控制器具有高可靠性和高穩(wěn)定性。該系統(tǒng)由CPU模塊、模擬量輸入模塊、顯示模塊、+24V電源和控制箱等組成。b) 溫度變送器溫度變送器分室外溫度變送器、工藝管道溫度變送

10、器。室外溫度變送器：測量范圍-50 至 +50 ；感溫元件Pt100；電源電壓24VDC輸出信號4-20mA。工藝管道溫度變送器：測量范圍0 至 +500 ；感溫元件Pt100；電源電壓24VDC輸出信號4-20mA。c) 壓力變送器壓力量程1.0 MPa（1.6 MPa）、精度等級優(yōu)于0.5級；工作電壓24VDC輸出信號4-20mA。d) 液位變送器量程2米、精度等級優(yōu)于0.2級；工作電壓24VDC輸出信號4-20mA。e) 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥換熱站作為量調(diào)（或質(zhì)調(diào)）用的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥其重要性毋庸置疑，能否達(dá)到用戶滿意的調(diào)節(jié)效果及節(jié)能降耗效果，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選用至關(guān)重要。選用電子式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，供電電壓為2

11、20VAC，輸入420mA，反饋420mA。同時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：l 精度高：調(diào)節(jié)閥電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以具有定位精度在1%以上。l 可靠性高：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥長期無故障運(yùn)行是保證供熱系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。l 抗壓差能力強(qiáng)：不能出現(xiàn)前后壓差較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法開啟或會(huì)出現(xiàn)較大的振動(dòng)。l 調(diào)節(jié)性能好：調(diào)節(jié)閥可調(diào)量程比為150以上，方能滿足用戶的供熱需求。l 泄露量小：泄漏量應(yīng)滿足10-510-6。l 體積小l 性價(jià)比高l 引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，性能優(yōu)越，價(jià)格適宜，性價(jià)比高。f）變頻器輸入電壓：380VAC 50Hz/60Hz輸出頻率0.1600 Hz輸出容量：根據(jù)具體情況而定控制方式：為無感矢量控制技術(shù)/

12、VF控制/輸出功率（轉(zhuǎn)矩）控制調(diào)速范圍：1：100模擬輸入：05/10V，420mA模擬輸出：pwm信號經(jīng)濾波后輸出，可設(shè)定pwm脈沖輸出（10V）另外，應(yīng)具有保護(hù)功能，顯示功能，RS-485串口等功能。g）流量熱量計(jì)流量計(jì)選用電磁流量計(jì)，測量熱量配對鉑電阻。流量計(jì)要求：測量介質(zhì)導(dǎo)電率20uS/cm，精度1.0級以上，工作溫度-25150，220VAC50 Hz供電，RS-485接口，420 Ma輸出功能。h）GPRS DTUGPRS DTU用于傳輸信號的無線通訊模塊。四、 換熱站監(jiān)控中心管理系統(tǒng)在中央控制室的安裝了監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于監(jiān)控和調(diào)整各個(gè)換熱站運(yùn)行，包括以下幾個(gè)

13、方面的內(nèi)容：l 工藝流程總圖顯示在畫面中通過編程實(shí)現(xiàn)模擬顯示整個(gè)換熱站現(xiàn)場進(jìn)汽供水的全過程，并且在換熱器本體上實(shí)時(shí)顯示各工藝段的運(yùn)行情況，包括該工藝流程圖、所有的設(shè)備狀態(tài)、所有的工藝參數(shù)以及各控制回路的詳細(xì)參數(shù)等。以便于操作者能及時(shí)準(zhǔn)確的掌握換熱站的具體運(yùn)行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。l 調(diào)節(jié)回路顯示包括所有調(diào)節(jié)回路，可修改設(shè)定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)等。l 設(shè)定值顯示、報(bào)警記錄包括所有調(diào)節(jié)回路及順控回路等的設(shè)定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)及報(bào)警值等。對于如進(jìn)汽流量、供水壓力、回水壓力、供水溫度、循環(huán)泵三相電流、電壓等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，當(dāng)處于監(jiān)控下的任何一個(gè)變量超出預(yù)先

14、設(shè)定的安全值時(shí)，立即進(jìn)行聲光報(bào)警，通過報(bào)警一覽表對話框可以檢查報(bào)警超出的范圍以及錯(cuò)誤來源，并對此采取相應(yīng)的措施。l 標(biāo)準(zhǔn)功能畫面顯示 包括實(shí)時(shí)報(bào)警顯示、歷史報(bào)警顯示、趨勢曲線顯示、操作記錄顯示等。l 報(bào)表顯示和打印用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報(bào)表。l 歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與檢索對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)?？梢酝ㄟ^歷史報(bào)表或者歷史趨勢曲線的方式來檢索歷史數(shù)據(jù)。l 歷史趨勢在此畫面中除了實(shí)時(shí)顯示變量的變化趨勢，操作員還可以檢查過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進(jìn)而可以對變量未來的發(fā)展趨勢做進(jìn)一步的預(yù)測。l 遠(yuǎn)程組態(tài) 在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可以對換熱站的運(yùn)行方式進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)，必要時(shí)直接遠(yuǎn)程操作換熱站的

15、設(shè)備，如停泵、調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度等工作。此項(xiàng)功能需要較高的工程師權(quán)限，一般工作人員不能使用。l 系統(tǒng)的安全管理對重要設(shè)備的操作、重要參數(shù)的修改均會(huì)自動(dòng)記錄，包括登錄的操作員、對設(shè)備進(jìn)行的操作、時(shí)間以及修改前的參數(shù)值、修改后的參數(shù)等，以利于進(jìn)行管理及事故分析；另外，系統(tǒng)設(shè)置為多用戶方式，各類用戶均有自己的用戶名和密碼，對應(yīng)不同的安全級別，決定了操作員可觀察的范圍、可使用的功能、可修改的參數(shù)等。序號設(shè)備名稱型號單位數(shù)量生產(chǎn)廠家備注1室外溫度變送器臺(tái)1注：就地控制系統(tǒng)含控制柜、內(nèi)部PLC控制系統(tǒng)、直流電源、UPS(長320；厚95；高160)、通訊模塊、繼電器、手/自動(dòng)切換、調(diào)節(jié)、報(bào)警指示等。2渦街流量

16、計(jì)臺(tái)13壓力變送器臺(tái)14鉑電阻支15流量計(jì)算儀臺(tái)16溫度變送器臺(tái)27壓力變送器臺(tái)28差壓變送器臺(tái)19旋翼流量傳感器套119電力參數(shù)采集臺(tái)220電動(dòng)調(diào)節(jié)閥臺(tái)121電動(dòng)調(diào)節(jié)閥臺(tái)122電磁閥臺(tái)124電接點(diǎn)壓力表臺(tái)125就地控制系統(tǒng)26小計(jì)2728中心站路由器個(gè)129JX-2006遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件套130小計(jì)3132合計(jì)33安裝調(diào)試費(fèi)34稅金35總計(jì)無人值守?fù)Q熱站設(shè)備 設(shè)備一覽表 熱力站原則系統(tǒng)圖一序號名稱安裝位置規(guī)格型號臺(tái)數(shù)1溫度變送器一次管網(wǎng)供水管0-15012壓力變送器一次管網(wǎng)供水管1.6Mpa,0.5級13電磁流量計(jì)一次管網(wǎng)供水管1級14溫度變送器一次管網(wǎng)回水管0-10015壓力變送器一次

17、管網(wǎng)回水管1.6Mpa,0.5級16電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一次管網(wǎng)回水管17電磁閥一次管網(wǎng)供水管除污器18壓力變送器一次管網(wǎng)供水管除污器(20Kpa)19溫度變送器二次網(wǎng)總供、回水管0-100110壓力變送器二次網(wǎng)總供、回水管1.0Mpa,0.5級111電接點(diǎn)壓力表二次網(wǎng)總回水管YX-150112變頻器二次網(wǎng)循環(huán)泵313電磁閥二次網(wǎng)回水管114變頻器補(bǔ)水泵215冷水表補(bǔ)水管116液位變送器補(bǔ)水水箱2.5米117電磁閥補(bǔ)水箱供水管118壓力變送器自來水供水管1.0Mpa,0.5級119冷水表自來水供水管120電力參數(shù)采集循環(huán)泵ZT-2321電力參數(shù)采集補(bǔ)水泵ZT-2222室外溫度變送器室外墻壁上SWC123就地控制柜換熱站控制室1 設(shè)備一覽表 熱力站原則系統(tǒng)圖二序號名稱安裝位置規(guī)格型號臺(tái)數(shù)1溫度變送器一次管網(wǎng)供水管0-15012壓力變送器一次管網(wǎng)供水管1.6Mpa,0.5級13電磁流量計(jì)一次管網(wǎng)供水管1級14溫度變送器一次管網(wǎng)回水管0-10015壓力變送器一次管網(wǎng)回水管1.6Mpa,0.5級16電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一次管網(wǎng)回水管17電磁閥一次管網(wǎng)供水管除污器18壓力變送器一次管網(wǎng)供水管除污