無人值守換熱站設(shè)計方案

1、太原邦意無人值守換熱站設(shè)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(xué)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(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

2、熱系統(tǒng)可以安全可靠地運行。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(gòu)成。 （見系統(tǒng)構(gòu)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。操作員站工程師站打印機服務(wù)器路由器交換機網(wǎng)絡(luò)1#換熱站1#換熱站天線天線通訊模塊通訊模塊控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)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(luò)和下位的換熱站通訊模塊相連，完成換熱站運行輸

3、入檢測輸出控制輸入檢測輸出控制其它站點熱量計電 溫 壓 水 除 泵 水循 補 電 除 報 其熱量計電 溫 壓 水 除 泵 水循 補 電 除 報 其動 度 力 箱 污 狀 泵環(huán) 水 動 污 警 它動 度 力 箱 污 狀 泵環(huán) 水 動 污 警 它進 出 一進出 一調(diào) 輸 輸 水 器 態(tài) 電系 系 調(diào) 器 輸控調(diào) 輸 輸 水 器 態(tài) 電系 系 調(diào) 器 輸控口 口 次口口 次溫 溫 流節(jié) 入 入 位 差 輸 參統(tǒng) 統(tǒng) 節(jié) 控 出 制溫溫 流節(jié) 入 入 位 差 輸 參統(tǒng) 統(tǒng) 節(jié) 控 出 制度 度 量閥輸 壓 入 數(shù)調(diào) 調(diào) 閥 制度度 量 閥輸 壓 入 數(shù)調(diào) 調(diào) 閥 制輸 輸 輸輸入 輸輸節(jié) 節(jié) 調(diào)輸輸

4、輸輸入 輸輸節(jié) 節(jié) 調(diào)入 入 入入入入控 控 節(jié)入入 入入入入控 控 節(jié)制 制控制 制 控制制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖與管理系統(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(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

5、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。換熱站監(jiān)控參數(shù)包括：室外溫度一次網(wǎng)的供 / 回水壓力、溫度一次網(wǎng)的流量、熱量、累積流量、累積熱量一次網(wǎng)除污器差壓二次網(wǎng)供 / 回水溫度、壓力補水流量、累計流量水箱液位循環(huán)泵電壓、電流、功率、頻率；補水泵電壓、電流、功率、頻率；一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥閥門開度；二次網(wǎng)回水泄壓電磁閥狀態(tài)；補水電磁閥狀態(tài)；補水流量自來水壓力自來水流量循環(huán)水泵和補水泵的啟停及運行狀態(tài)等；

6、運行參數(shù)的越限報警；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)泵電流高報警g 循環(huán)泵缺相報警h 停電報警i 自來水停水報警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：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

7、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)出口電動調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)換熱器二次側(cè)熱水出口溫度的自動控制。滿足用戶室溫要求。除污器控制根據(jù)除污器前后壓力差，自動調(diào)節(jié)控制除污閥門，保證正常工作。循環(huán)泵控制原設(shè)計為循環(huán)泵 +調(diào)節(jié)閥控制二次測進出口壓差的設(shè)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(cè)進出口壓差處于恒定；(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)泵自動減速運行；若二次側(cè)回水壓力高于預(yù)設(shè)的回

8、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。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。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(cè)回水壓力處于恒定；(2) 當二次側(cè)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(cè)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。補水水箱控

9、制補水水箱底部側(cè)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(shè)定值時開啟電磁閥，當水箱水位高于設(shè)定值時關(guān)閉電磁閥。當水箱水位超高時向中心站報警。當水箱水位超低向中心站報警。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。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(guān)閉一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥、補水電動調(diào)節(jié)閥。循環(huán)泵異?？刂蒲h(huán)泵異常停運時， PLC

10、控制系統(tǒng)關(guān)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。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(guān)閉一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥；對于長時間停汽時，除關(guān)閉一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥外，同時關(guān)閉循環(huán)泵，但不停補水系統(tǒng)，維持管網(wǎng)壓力。控制切換無人值守換熱站設(shè)計運行方式是全自動運行， 當控制系統(tǒng)或設(shè)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(shè)備組成換熱站設(shè)備由 PLC 控制柜、現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)、二次顯示儀表及 GPRS DTU 等組成

11、。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

12、、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(guān)重要。選用電子式電動調(diào)節(jié)閥，供電電壓為220VAC，輸入420mA，反饋420mA。同時電動調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有以下幾個特點：精度高：調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行機構(gòu)可以具有定位精度在1%以上?？煽啃愿撸弘妱诱{(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(guān)鍵?？箟翰钅芰姡翰荒艹霈F(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。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。泄露量?。盒孤┝繎?yīng)

13、滿足10-510-6。體積小性價比高引進國外先進技術(shù)，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(shù)/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(dǎo)電率20uS/cm，精度1.0 級以上，工作溫度-25150， 220

14、VAC50 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：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(shè)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(shè)備的故障進行實時診斷。調(diào)節(jié)回路顯示包括所有調(diào)節(jié)回路，可修改設(shè)定

15、值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)等。設(shè)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(shè)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(yù)先設(shè)定的安全值時， 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(yīng)的措施。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。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。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?？梢酝ㄟ^歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式來檢索歷史數(shù)據(jù)

16、。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(yù)測。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(shè)備，如停泵、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(quán)限，一般工作人員不能使用。系統(tǒng)的安全管理對重要設(shè)備的操作、 重要參數(shù)的修改均會自動記錄， 包括登錄的操作員、對設(shè)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(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

17、、可使用的功能、 可修改的參數(shù)等。無人值守換熱站設(shè)備序號設(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1注：2渦街流量計臺1就 地 控 制 系3壓力變送器臺1統(tǒng)含控制柜、內(nèi)部4鉑電阻支1PLC 控制系統(tǒng)、 直5流量計算儀臺1流 電 源 、 UPS( 長6溫度變送器臺2320 ； 厚 95 ； 高7壓力變送器臺2160)、通訊模塊、8差壓變送器臺1繼電器、手 /自動切9旋翼流量傳感器套1換、調(diào)節(jié)、報警指示等。19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)采套1集系統(tǒng)軟件3

18、0小計3132合計33 安裝調(diào)試費34稅金35總計設(shè)備一覽表序號名稱安裝位置1溫度變送器一次管網(wǎng)供水管2壓力變送器一次管網(wǎng)供水管3電磁流量計一次管網(wǎng)供水管4溫度變送器一次管網(wǎng)回水管5壓力變送器一次管網(wǎng)回水管6電動調(diào)節(jié)閥一次管網(wǎng)回水管7電磁閥一次管網(wǎng)供水管除污器8壓力變送器一次管網(wǎng)供水管除污器9溫度變送器二次網(wǎng)總供、回水管10壓力變送器二次網(wǎng)總供、回水管11電接點壓力表二次網(wǎng)總回水管12變頻器二次網(wǎng)循環(huán)泵13電磁閥二次網(wǎng)回水管14變頻器補水泵15冷水表補水管16液位變送器補水水箱17電磁閥補水箱供水管18壓力變送器自來水供水管19冷水表自來水供水管20電力參數(shù)采集循環(huán)泵21電力參數(shù)采集補水泵22室外溫度變送器室外墻壁上23就地控