無人值守換熱站設計方案講解

1、太原邦意無人值守換熱站設計方案 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)模也不斷擴大，科學的管理熱力管網(wǎng)具有非常重大的經(jīng)濟和社會效益。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)二次側供水溫度，保證終端熱用戶的室內(nèi)變化不超出某一范圍（182，最低不低于16），這樣既保證終端熱用戶有一個舒適的生活、工作環(huán)境，也可以最大限度地節(jié)約能源，同時也要實現(xiàn)在換熱站的無人值守的情況下中控室可以遠程調(diào)度每個熱力站的參數(shù)，保證整個熱網(wǎng)的熱力平衡，供熱系統(tǒng)可以安全可靠地運

2、行。并初步實現(xiàn)熱網(wǎng)熱量的計量。二、 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由換熱站的自動控制系統(tǒng)、各個換熱站與監(jiān)控中心之間的通訊系統(tǒng)、監(jiān)控中心管理系統(tǒng)三個部分構成。（見系統(tǒng)構成示意圖）換熱站PLC控制系統(tǒng)可獨立完成本地控制。各個換熱站利用通訊系統(tǒng)將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心管理系統(tǒng)，同時接受監(jiān)控管理軟件進行的運行參數(shù)調(diào)整。各個換熱站與監(jiān)控中心采用GPRS通訊方式。系統(tǒng)構成示意圖監(jiān)控中心管理系統(tǒng)安裝在中央調(diào)度室的工控機上，通過GPRS網(wǎng)絡和下位的換熱站通訊模塊相連，完成換熱站運行與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)交換，既可以監(jiān)視各換熱站的運行情況，也可以調(diào)整換熱站的運行狀態(tài)。三、 無人職守換熱站的自動控制系統(tǒng)換熱站由

3、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)、補水泵組成的補水系統(tǒng)來構成。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)進行實時采集和處理。換熱站PLC控制系統(tǒng)對一次網(wǎng)的電動調(diào)節(jié)閥、二次網(wǎng)的循環(huán)系統(tǒng)、補水系統(tǒng)等控制對象實施自動控制，即實現(xiàn)換熱站系統(tǒng)的全自動控制。無人值守換熱站的自動控制系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集、自動控制、參數(shù)存儲、實時通訊、故障報警等功能?？瑟毩⑼瓿杀镜乜刂疲部墒芸赜诒O(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、電動調(diào)節(jié)閥狀態(tài)、補水泵的啟停狀態(tài)、循環(huán)泵電流、電壓、報警等參數(shù)采集、顯示并上傳監(jiān)控中心。換熱站

4、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 補水流量、累計流量l 水箱液位l 循環(huán)泵電壓、 電流、功率、頻率；l 補水泵電壓、 電流、功率、頻率；l 一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥閥門開度；l 二次網(wǎng)回水泄壓電磁閥狀態(tài)；l 補水電磁閥狀態(tài)；l 補水流量l 自來水壓力l 自來水流量l 循環(huán)水泵和補水泵的啟停及運行狀態(tài)等；l 運行參數(shù)的越限報警；a二次側供水壓力過高b二次側供水溫度過高c二次側回水壓力過低 d二次側回水壓力過高e水箱水位超高、超低f循環(huán)泵電流高報警g循環(huán)泵缺相報警h停電報警i 自來水停水報警

5、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，通過設定運行參數(shù)，控制一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥的開度，實現(xiàn)調(diào)節(jié)過程，保證用戶室內(nèi)溫度達到規(guī)定；完成循環(huán)水泵進行自動控制，補水泵進行自動控制；水箱水位自動控制；系統(tǒng)停電控制；停水控制。對其故障實現(xiàn)實時報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)出口電動調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)換熱器二次側熱水出口溫度的自動控制。滿足用戶室溫要求。l 除污器控制根據(jù)除污器前后

6、壓力差，自動調(diào)節(jié)控制除污閥門，保證正常工作。l 循環(huán)泵控制原設計為循環(huán)泵+調(diào)節(jié)閥控制二次測進出口壓差的設計方案，我們認為不利于節(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)可實現(xiàn)：(1) 在自動狀態(tài)下，根據(jù)實際供熱情況是實現(xiàn)循環(huán)泵的開太臺數(shù)；(2) 變頻循環(huán)泵變頻調(diào)速使二次側進出口壓差處于恒定；(3) 若二次側回水壓力低于預設的回水壓力下限值，循環(huán)泵自動減速運行；若二次側回水壓力高于預設的回水壓力上限值，循環(huán)泵將自動提速運行；(4) 控制回路在手動狀態(tài)下，操作員可以通過控制柜上的按鈕進行啟/停、加/減速控制。l 補水調(diào)節(jié)控制回路通過二次管網(wǎng)回水壓力控制變頻補水泵的開啟、調(diào)節(jié)和停止。

7、實現(xiàn)二次回水壓力的定壓自動控制。(1) 控制系統(tǒng)在自動狀態(tài)下，變頻補水泵要使二次側回水壓力處于恒定；(2) 當二次側回水壓力低于回水壓力下限值時，補水泵自動啟動，當二次側回水壓力高于回水壓力上限值時，補水泵停止（補水箱水位條件要滿足）；(3) 控制回路在手動狀態(tài)下，操作員可以通過控制柜上的按鈕進行啟/停、加/減速控制。 當二次網(wǎng)由于意外原因造成回水壓力過高時，則開啟回水壓力電磁閥。l 補水水箱控制補水水箱底部側面安裝一臺液位變送器，用于測量水箱水位。水箱進水管道上安裝一臺電磁閥，用于水箱補水。當水箱水位低于設定值時開啟電磁閥，當水箱水位高于設定值時關閉電磁閥。當水箱水位超高時向中心站報警。當水

8、箱水位超低向中心站報警。l 自來水停水控制當自來水停水時，系統(tǒng)停運。其控制方式為首先回水壓力低時，起動補水泵，當水箱水位超低時，同時自來水無壓力，即判斷為自來水停水。此時，停補水泵。當回水壓力過低時，停一次網(wǎng)電動調(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UPS備用電源。當PLC檢測到系統(tǒng)突然停電時，關閉一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥、補水電動調(diào)節(jié)閥。l 循環(huán)泵異常控制循環(huán)泵異常停運時，PLC控制系統(tǒng)關閉一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥。同時，維持補水系統(tǒng)自動運行。l 一次網(wǎng)停水控制當中心接到熱力公司停止供水命令后，對于短時停水由中心站控制關閉一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥；對于長時間停汽時，除關閉一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥外

9、，同時關閉循環(huán)泵，但不停補水系統(tǒng)，維持管網(wǎng)壓力。l 控制切換無人值守換熱站設計運行方式是全自動運行，當控制系統(tǒng)或設備或需要時，其控制方式可切換為手動運行方式。（1） 手動調(diào)節(jié)一次管網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥和補水箱電動調(diào)節(jié)閥；（2） 手動控制循環(huán)泵和補水泵啟、停，增、減泵的轉(zhuǎn)速；（3） 除污器手動控制。3、 換熱站設備組成換熱站設備由PLC控制柜、現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構、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、工藝管道溫度變送器。室外溫度

10、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) 電動調(diào)節(jié)閥換熱站作為量調(diào)（或質(zhì)調(diào)）用的電動調(diào)節(jié)閥其重要性毋庸置疑，能否達到用戶滿意的調(diào)節(jié)效果及節(jié)能降耗效果，電動調(diào)節(jié)閥的選用至關重要。選用電子式電動調(diào)節(jié)閥，供電電壓為220VAC，

11、輸入420mA，反饋420mA。同時電動調(diào)節(jié)閥應具有以下幾個特點：l 精度高：調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行機構可以具有定位精度在1%以上。l 可靠性高：電動調(diào)節(jié)閥長期無故障運行是保證供熱系統(tǒng)可靠運行的關鍵。l 抗壓差能力強：不能出現(xiàn)前后壓差較大時會出現(xiàn)無法開啟或會出現(xiàn)較大的振動。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?。盒孤┝繎獫M足10-510-6。l 體積小l 性價比高l 引進國外先進技術，性能優(yōu)越，價格適宜，性價比高。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/VF控制/輸

12、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，可設定pwm脈沖輸出（10V）另外，應具有保護功能，顯示功能，RS-485串口等功能。g）流量熱量計流量計選用電磁流量計，測量熱量配對鉑電阻。流量計要求：測量介質(zhì)導電率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)整各個換熱站運行，包括以下幾個方面的內(nèi)容：

13、l 工藝流程總圖顯示在畫面中通過編程實現(xiàn)模擬顯示整個換熱站現(xiàn)場進汽供水的全過程，并且在換熱器本體上實時顯示各工藝段的運行情況，包括該工藝流程圖、所有的設備狀態(tài)、所有的工藝參數(shù)以及各控制回路的詳細參數(shù)等。以便于操作者能及時準確的掌握換熱站的具體運行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場設備的故障進行實時診斷。l 調(diào)節(jié)回路顯示包括所有調(diào)節(jié)回路，可修改設定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)等。l 設定值顯示、報警記錄包括所有調(diào)節(jié)回路及順控回路等的設定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)及報警值等。對于如進汽流量、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)進行實時報警，當處于監(jiān)控下的任何一個變量超出預先設定的安全值

14、時，立即進行聲光報警，通過報警一覽表對話框可以檢查報警超出的范圍以及錯誤來源，并對此采取相應的措施。l 標準功能畫面顯示 包括實時報警顯示、歷史報警顯示、趨勢曲線顯示、操作記錄顯示等。l 報表顯示和打印用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報表。l 歷史數(shù)據(jù)的存儲與檢索對重要的數(shù)據(jù)進行在線存儲。可以通過歷史報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時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而可以對變量未來的發(fā)展趨勢做進一步的預測。l 遠程組態(tài) 在監(jiān)控計算機上可以對換熱站的運行方式進行遠程組態(tài)，必要時直接遠程操作換熱站的設備，如停泵

15、、調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度等工作。此項功能需要較高的工程師權限，一般工作人員不能使用。l 系統(tǒng)的安全管理對重要設備的操作、重要參數(shù)的修改均會自動記錄，包括登錄的操作員、對設備進行的操作、時間以及修改前的參數(shù)值、修改后的參數(shù)等，以利于進行管理及事故分析；另外，系統(tǒng)設置為多用戶方式，各類用戶均有自己的用戶名和密碼，對應不同的安全級別，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/自動切換、調(diào)節(jié)、報警指示等。2渦街流量計臺13壓力

16、變送器臺14鉑電阻支15流量計算儀臺16溫度變送器臺27壓力變送器臺28差壓變送器臺19旋翼流量傳感器套119電力參數(shù)采集臺220電動調(diào)節(jié)閥臺121電動調(diào)節(jié)閥臺122電磁閥臺124電接點壓力表臺125就地控制系統(tǒng)26小計2728中心站路由器個129JX-2006遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件套130小計3132合計33安裝調(diào)試費34稅金35總計無人值守換熱站設備 設備一覽表 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

17、.6Mpa,0.5級16電動調(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變頻器補水泵215冷水表補水管116液位變送器補水水箱2.5米117電磁閥補水箱供水管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