天津市某熱電廠供熱監(jiān)控系統的開發(fā)與研究

TITLE天津市某熱電廠供熱監(jiān)控系統的開發(fā)與研究緒論熱電廠供熱監(jiān)控系統發(fā)展的背景與意義供熱業(yè)是國民經濟中不可缺少的部分，作為重要的城市基礎設施，其任務是合理有效地組織、制備熱能，并經濟可靠地把熱能送到熱用戶。城鎮(zhèn)供熱方式大體分為火爐采暖、分散鍋爐房供暖、區(qū)域鍋爐房供暖、城市集中供熱等幾種。其中，集中供熱特別是熱電聯產供熱，對于節(jié)約一次能源，改善環(huán)境污染，提高人民生活水平有著重要的意義。隨著城市大氣污染問題的日益嚴重，以及傳統已出現枯竭苗頭，集中供熱在越來越多的國家受到了廣泛的重視，并迅速發(fā)展。在世界上，北歐四國，如芬蘭、瑞典、挪威和丹麥，因為其地理環(huán)境的影響，發(fā)展集中供熱系統比較早，目前已經發(fā)展的比較完善。其供熱的規(guī)模及供熱質量都比較好。此外，受地理環(huán)境影響，俄羅斯是世界上集中供熱最發(fā)達的國家之一。我國的集中供熱是在解放后才開始的，由于各方面的原因，發(fā)展緩慢，都八十年代初，我國的集中供熱比例仍然很小，尤其是城市的民用供熱比例更為偏低。據東北、西北和華北三個北方寒冷地區(qū)統計，城市民用供熱系統中實行集中供熱的僅占2%，分散鍋爐房供熱占48%，家庭小爐灶占50%，即使是集中供熱發(fā)展較好的北京市，集中供熱的比重也只占8.2%。但自改革開放以來，隨著國家經濟的快速發(fā)展，人民的生活水平大幅度提高，集中供熱作為一項節(jié)能及改善城市環(huán)境的市政工程，得到了迅猛的發(fā)展，尤其是進入90年代以來，人們對于冬季供暖的要求及質量提出了更高的要求。我國各地方的集中供熱規(guī)模越來越大，供熱網的覆蓋面積越來越廣，目前，全國已有近300個城市敷設了城市供熱管網，“三北”地區(qū)集中供熱普及率達到30%左右，熱網結構也逐步從小規(guī)模的樹支狀熱網向大規(guī)模的多源聯合運行的環(huán)狀網發(fā)展。因此，保證供暖的質量及熱網的安全運行是十分重要的。但在供熱規(guī)模擴大的同時也出現了很多問題，其中之一是隨著熱網的擴大，先前小規(guī)模熱網運行的經驗已不實用，只能沿用以前的理論與方法，因此對它的運行管理也越來越困難。加之我國熱網運行調節(jié)技術手段少，經驗成分多，使得現在的運行管理和調節(jié)技術手段少，迫切需要一種新的技術方案來指導、調節(jié)熱網運行。使之無論從技術上還是管理上都能達到一個更高的水平。而熱電廠供熱監(jiān)控系統是結合計算機、自動化控制、通訊、供熱專業(yè)技術為一體的先進技術，適用于單一或分散的熱力站遠程監(jiān)測和控制，它所依靠的是計算機的高速計算能力和多樣化的通訊手段，組成不同形式的測控網絡，完成所需要的監(jiān)控功能，是結合了計算機技術、數據通信技術、測控技術、傳感器技術和供熱專業(yè)知識，是新型實用的遠程測控技術。使各換熱站的運行參數集中顯示，做到了全熱網數據、設備狀態(tài)實時在線監(jiān)控，居一室而掌握全局；實現了熱源的有效分配，設備的遠程控制、自動運行，提供可靠的安全控制和經濟運行；實現了熱源、補水流量以及熱量的計量和集中顯示；提供可靠的運行數據的統計、查詢功能和事故報警功能，同時具有可靠的安全管理措施。成為集中供熱系統安全、經濟運行不可缺少的組成部分，也是集中供熱節(jié)能、高效發(fā)展的必然趨勢。熱電廠放入供熱監(jiān)控系統使熱網得監(jiān)控具有測量精度高，測點覆蓋面大，可靠性、穩(wěn)定性好，操作簡便，自控程度高，遠程調控功能強等特點，已成為供熱系統安全、經濟運行不可缺少的組成部分。因此采用計算機監(jiān)控應用技術對供熱系統實行實時狀態(tài)監(jiān)測、指導系統運行具有十分重要的意義。熱電廠供熱監(jiān)控設備的國內使用情況我國集中供熱發(fā)展到今天，經歷了從無到有、從小到大、從弱到強、艱苦奮斗、競爭發(fā)展的歷程。如前所述,集中供熱系統就是將大量的熱用戶用熱力網連接起來，由統一的熱源提供所需熱量的供熱系統。該系統一般有三個部分組成：熱源、熱力網和熱用戶。大型集中供熱網一般均為間接式供熱網，作為熱能輸送的管網可分為一次網和二次網兩個部分。熱電廠的供熱監(jiān)控系統在國內有：熱網運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統、熱源監(jiān)控－鍋爐燃燒模糊控制系統、供暖監(jiān)控系統（網絡視頻監(jiān)控在城市供熱系統中的應用）、基于單片機和MCGS組態(tài)軟件的中央供暖監(jiān)控系統等多個供熱監(jiān)控系統。熱網運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統基于移動或聯通公網實現了熱網運行狀態(tài)參數的實時監(jiān)控，這些參數真實科學地反映出熱網的實際狀態(tài)，為管理者的決策提供指導，有著巨大的經濟效益和社會效益。

熱網運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統根據熱網的拓撲結構和各個分支點采集的數據（壓力、流量、溫度等）自動分析相關管段的流量和壓力損失。具有各點的實時曲線圖形、報表、告警信息等。基于GPRS的熱網運行監(jiān)測系統運行穩(wěn)定可靠，能及時地、連續(xù)地記錄、反映熱網運行的實際工況，抗干擾性強，可靠性高，通訊速率高，組網簡單，安裝方便，不受傳輸距離限制，運行費用低，并且以其網絡的安全防范性好，充分體現了其強大的優(yōu)勢。"鍋爐燃燒模糊控制系統"是由國家攀登B項目子課題燃煤電站的模糊控制理論研究的高科技成果，由國家重點實驗室清華大學電力系統及發(fā)電設備控制和仿真國家重點實驗室完成。模糊控制是針對系統的精確性和復雜性的矛盾提出來的。對于一個復雜的系統，在建立數學模型的過程中要利用大量的理論和實際經驗方面的信息。鍋爐正是這樣一個系統。我國北方地區(qū)冬季目前普遍采用集中供暖方式進行供熱。熱電廠通過城市高溫供熱管道將熱水送至各居民小區(qū)、企業(yè)中的換熱站。在換熱站，高溫管道（以下簡稱一次網）中的熱水與進居室暖氣片（以下簡稱二次網）的熱水通過換熱器交換熱量。經過換熱后，二次網中熱水流入各居室中。中央供暖熱水器除可對采暖系統進行供熱外，還可多點供應熱水，具有供熱量充足的特點。采用單片機作控制器，并在單片機控制系統上配全中文MCGS組態(tài)軟件，構成實時監(jiān)控系統，用以實現動態(tài)測試、檢測與報警功能。熱電廠供熱監(jiān)控設備的國外使用情況在集中供熱發(fā)展最早的是西歐的丹麥、瑞典、芬蘭和原蘇聯等國家，從上個世紀八十年代開始，就不斷采取措施和相應的技術有效提高供熱系統的節(jié)能和優(yōu)化，幾十年來，歐洲國家在集中供熱的政策規(guī)范及技術在實踐中不斷補充完善，代表了當今世界的先進水平，提供了比較成熟的技術和經驗來借鑒。實現分戶調節(jié)和熱量計量收費。熱用戶的耗能量決定供暖負荷的大小，因此，促進用戶自覺節(jié)能，可大大減少供暖系統的能源浪費，而促使用戶自覺節(jié)能的唯一有效手段，就是對使用熱量進行計量，并根據計量結果來收費。世界各國的經驗表明，把“大鍋飯”式的采暖包費制，改為按實際使用熱量向用戶收費，可節(jié)能20%至30%。這種明顯的節(jié)能效果自70年代末起就已經在西歐各國的節(jié)能措施中得到證明，而且近年來某些東歐國家的努力也說明了這一點。而另一方面，解決目前日趨嚴重的供熱公司收費難問題的最根本有效的管理方法就是采用根據用戶的實際使用熱量來收費?？梢哉f，對熱量進行計量并據此來收費是集中供熱領域行之有效的不可或缺的管理手段。目前，國外正研究集中供熱管網信息監(jiān)控系統，并已取得一些成果，且在小范圍實驗中。有人提出，人們必須對IP網進行徹底的變革，要采用IP網的核心技術，結合電信網的設計理念，建立新一代的IP網絡。下一代IP網概念的提出和第五代路由器產品的開發(fā)，都將非常有意義。它通過軟件來控制處理流程。對于一些復雜的標準的操作則采用硬件協處理器來提高處理性能。實現軟件業(yè)務靈活性和高性能硬件轉發(fā)的有機結合。它根據現場物理量的不同選用不同類別和量程的傳感器，通過變送器將不同的傳感器信號統一成標準信號送給采集器。采集器將上述信號包括流量計的數據傳遞給傳輸部分，由傳輸部分按系統通信規(guī)約向系統中心傳輸相關信息。前端信息一般包括有管線壓力、當前流量、流速、累計流量等信息。該系統組成結構有：熱網運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統前端、熱網運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統監(jiān)控中心；而熱網運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統主要功能有：管線數據實時監(jiān)測、主動召測功能、數據報表功能、管線數據分析、數據存儲備份功能、數據遠端演示功能、故障自動報警功能、系統擴充升級功能、系統安全權限設置功能。本文主要研究內容隨著城市建設的日益發(fā)展和環(huán)境保護意識的不斷增強以及節(jié)能的要求，供熱系統的規(guī)模和復雜程度也在逐步提高，集中供熱、區(qū)域供熱等大中型供暖系統得到了較快的發(fā)展，熱源己由以往的單一熱源發(fā)展到多熱源聯合供熱，熱網由過去的枝狀管網逐漸被可靠性更高的環(huán)形網所取代。對于這樣一個大型而復雜的供熱系統，其運行調節(jié)與管理也更加復雜化。天津市某熱電廠供熱屬于集中供熱系統，肩負著天津市地區(qū)近300萬m2的主要供熱任務。而集中供熱系統存在著某些特性使指揮整個系統西調動作難度較大，一種行之有效的方法就是采用計算機監(jiān)控管理系統對熱網實行集中管理、分級控制。即由監(jiān)控中心計算杌通過各現場PLC檢測整個供熱系統的必要數據，對熱網的水力工況和熱力工況進行綜合分析，然后向各受控部門發(fā)布指令，協調整個系統安全、經濟運行。各現場PLC就地控制，可以按照監(jiān)控中心計算機的指令進行調節(jié)，也可以按就地指令調節(jié)。熱電廠遠程監(jiān)控系統的結構與功能熱電廠供熱遠程監(jiān)控系統是在消化吸收國內外先進技術的基礎上研制成功的一套先進的微機遠程監(jiān)控技術，具有測量精度高，測點覆蓋面積大，可靠性、穩(wěn)定性好，操作簡便，自控程度高，功能強等特點，可以對集中供熱、換熱站，管網工況及用戶的溫度、壓力、流量及熱量等參數進行測量并集中監(jiān)控。熱電廠供熱監(jiān)控系統的組成及工作原理熱電廠的供熱監(jiān)控系統的整個系統由三部分組成：中央監(jiān)控系統、現場工作站系統和遠程傳輸系統（如圖2-1所示）。圖2-1熱電廠供熱監(jiān)控系統圖其工作原理為：熱網監(jiān)控系統，上級為中心調度室即中央監(jiān)控系統，下級為若干自控現場工作站，一般情況自控現場工作站各自獨立，中央監(jiān)控系統不干預現場工作站的控制，實現分散控制，消除了危險集中，同時增強了系統的靈活性和可擴展性。中央監(jiān)控系統與現場工作站實現了無線通訊，監(jiān)測熱網中各現場工作站的運行工況，通過對全網運行參數的掌握，分析判斷各現場工作站的熱力平衡度，查詢管網運行的最不利點，預測調整熱源與熱負荷的熱平衡，針對熱網運行出現問題的所在，中央監(jiān)控系統向現場工作站或熱源發(fā)出調度指令，實現優(yōu)化運行。另外，中央監(jiān)控系統還具有完成熱網檔案的管理和運行數據的統計、存檔、報表等功能。自動控制現場工作站在熱網監(jiān)控系統中起著承上啟下的作用，及時將反映熱網及熱力站運行工況及設備工作狀態(tài)的參數采集、傳送、就地顯示出來，又將按最佳運行工況要求自動執(zhí)行操作，它的工作原理有以下幾方面內容：供熱量調節(jié)控制系統供熱量的調節(jié)控制是由氣溫補償器來實現的。氣溫補償器根據室外溫度（氣溫傳感器）生成二次網供水溫度或供回水平均溫度的目標值，指令一次網的電動調節(jié)閥動作。當電動調節(jié)閥開大，一次網流量增加；電動調節(jié)閥關小，一次網流量減小。通過一次網流經換熱器流量的改變，來實現二次供給熱用戶熱量的調節(jié)。二次循環(huán)水泵自動控制系統現場工作站間接連接供熱方式，一次網與二次網水力工況互不影響。二次網循環(huán)水泵的工作參數一般都是按設計供熱負荷選取，對于實施分戶熱計量的用戶采暖系統，二次網具備變流量運行功能，即使對于通常用戶采暖系統，在實際運行中，隨著熱負荷變化循環(huán)水泵變流量參與供熱調節(jié)也可節(jié)約大量電能。此外，用戶室內采暖系統無論是單管還是雙管系統，最佳調節(jié)方式都是質量并調，即隨室外溫度的變化，不但調節(jié)供水溫度，而且要調節(jié)系統流量，這樣才能真正消除系統的水平失調和垂直失調。補水定壓自控系統補水定壓系統的作用是防止二次網倒空，保證系統在規(guī)定壓力下恒壓運行。該功能是通過變頻調速控制柜完成的。系統壓力信號來自定壓采樣旁通上的壓力傳感器，當此壓力值低于設定壓力時，變頻控制柜指令補水泵加速補水；當系統壓力高于設定壓力時，變頻控制柜指令補水泵減速補水；當系統壓力超過限定壓力時，泄壓旁通上的旁通閥開啟，進行排水泄壓。熱計量系統熱計量系統由一次供回水溫度傳感器，一次回水安裝的流量計、積分儀組成。熱力站設置熱計量裝置不僅為日后實施按熱計量收費提供了計量手段，而且“熱量與流量”作為重要的運行參數，對核算各個熱力站技術經濟指標和指導供熱運行提供了重要依據。熱電廠供熱監(jiān)控系統的功能分配中央監(jiān)控系統熱網的中央監(jiān)控系統安裝在作為監(jiān)控中心的服務器上，該服務器將采集現場控制器的數據，監(jiān)測現場控制器的運行情況并指導操作員進行操作。服務器實時地從現場控制器采集數據以保證其數據庫不斷更新。服務器還向現場控制器發(fā)送控制和參數設置指令。操作員從控制中心通過該系統能夠方便地得到現場工作站運行的數據并向現場工作站下達指令。其主要功能體現如下：1.全圖形的過程畫面、操作員對話和窗口操作：過程圖系統是一個彩色圖形系統，用于過程數據和過程狀態(tài)以及通過指令操作控制過程的顯示。典型的過程圖包括靜態(tài)背景和實際對象(儀表、泵、閥或電機等)。每個對象都有自己的功能和顯示形態(tài)，可以通過發(fā)出指令對該對象進行操作。2.故障報警列表：本系統采用聲光報警，不論系統工作在何種狀態(tài)下，一旦故障報警發(fā)生，系統確認后，將報警的類型、地點、時間，列于報警列表中供查詢分析。3.事件列表：依據時問順序記錄操作員的操作指令、設備的運行狀態(tài)等各類信息。4.報警和日志的編輯列表：根據操作員的要求，在現存的報警及日志列表中篩選所需的記錄。5.實時和歷史數據庫：應用計算機監(jiān)測系統可以方便地對數據進行采集、存儲和分析。通過該程序不僅可幫助操作人員對系統中的各點進行橫向分析、比較，而且還可以將一段時間內的數據存儲起來，供操作員進行變化趨勢分析。6.數據庫設置：具有管理員權限的用戶可以對數據庫中的變量、單元、組進行配置、修改和更新。7.高級曲線顯示(動態(tài)和靜態(tài))：通過一個坐標系統中的一條或幾條曲線能說明過程的狀態(tài)和趨勢。圖形類型包括動態(tài)圖、靜態(tài)圖、X／Y圖。8.報告系統：用于定義存儲數據的各種報告，這些數據來源于趨勢數據庫等。用戶可以根據需要定義每小時、每日、每周、每月或每年度的報告。這些報告可以直接定義按時打印功能。9.操作員信息系統(記事本)：記事本是獨立于系統的，只包括操作員輸入的信息。操作員可以通過記事本記錄的內容進行交接班的記錄分析。10.訪問控制系統：防止非授權的系統操作，訪問權限是各級別有不同的訪問操作權。11.數據的長期存儲(磁盤)：由于計算機的內存有限，數據庫隨時更新就會覆蓋原有的數據，因此每隔一段時間要進行數據存儲，將數據歸檔備份至磁盤中保存。總結中央監(jiān)控中心可以實現對供熱的直接控制，這樣對減少工作人員的工作量，節(jié)約能源和保護環(huán)境有著長遠的意義?，F場工作站系統現場工作站系統包括現場輸入單元、執(zhí)行單元即輸出單元、現場控制單元以及人機界面?，F場工作站系統由現場控制器、輸入單元、輸出單元和人機界面組成。組成框圖如圖2-2所示。圖2-2現場工作站系統圖現場控制單元負責接收現場數據采集單元傳來的數據，把它們上傳至總控室，并接收總控室下傳的命令，控制現場的閥門，變頻器等執(zhí)行機構。輸入單元負責采集現場的壓力、溫度、流量等各項數據以及各種開關量?，F場數據采集系統由溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器、循環(huán)水流量計等組成。其中，模擬量輸入/輸出模塊執(zhí)行單元由水泵、變頻器和電磁閥等組成。各現場工作站具體功能為：1.現場數據采集、數據處理、數據顯示、流量累計計算。2.獨立完成本地調節(jié)，閉環(huán)監(jiān)控。例如可以就地利用采集的室外溫度控制供水溫度或任意設置供水溫度。3.獨立完成開環(huán)控制，聯鎖控制?？梢噪S意設置電動調節(jié)閥的開度來控制供水溫度。4.配備必要的軟硬件及人機接口，可現場設定，修改參數。編程人員可以方便的增加或減少PLC的各種功能，可以最大限度的提高換熱站的自控水平。5.設置各種報警參數與報警處理及報警確認。6.數據上傳監(jiān)控中心計算機。7.接受監(jiān)控中心計算機指令，完成控制任務?？梢越邮鼙O(jiān)控中心仿真系統計算出該站的最佳運行曲線，利用PID進行調節(jié)，以達到最經濟的運行方式。遠程傳輸系統遠程傳輸部分負責完成調度室和各現場站點之間的數據傳輸，采用調制解調器構成的傳輸方式。通訊是整個系統聯系的樞紐，各個現場工作站、熱源、管道監(jiān)控節(jié)點和泵站通過通訊系統連成一個統一的整體。由于現場工作站和總控室之間的距離較遠，直接數據傳輸有一定難度。為保證傳輸可靠，采用調制解調器進行遠程傳輸，其特點是使用簡單，可靠性高，傳輸距離遠。如果有信息要發(fā)送，PLC發(fā)送信息給調制解調器，數據包括IP地址和所要發(fā)出的信息，信息存儲在PLC的存儲器中。由于調制解調器本身的通信協議具有非常好的校驗和糾錯能力，系統無須額外校驗，傳輸距離一般在幾公里。當然使用調制解調器進行傳輸也有其局限性，由于其傳輸速度較慢，造成一些實時數據的滯后性再所難免。系統軟件帶有管理內容的現場監(jiān)控系統的界面，既要滿足過程控制的要求，如顯示各類過程曲線、各類過程圖；同時，又有管理系統的功能，如數據的錄入、統計、報表等內容。標準供熱軟件包括3部分：1.通訊機部分，與PLC的通訊接口。2.服務器部分，所有過程數據的存儲和數據庫的設置。3.客戶機部分，與操作員的接口界面。這些組成部分可以分散安裝于多臺機器上，每臺機器可以運行一個組成部分的程序或是多個組成部分的程序，這樣就保證了系統配置的高度靈活性和可擴展性。熱電廠供熱監(jiān)控系統的開發(fā)與研究通過以上兩章，熱電廠監(jiān)控系統使用廣泛，本設計針對天津市的天氣狀況、供熱現狀進行調研，熱電廠供熱監(jiān)控系統應用于本地區(qū)，并對天津市某電廠使用的可行性進行調研。天津市的天氣1.冬季最高溫度為：-9℃2.冬季最低溫度為：-15℃3.冬季平均溫度為：-4.2℃4.供暖期為：120天天津市的供熱現狀及換熱站結構天津市的供熱現狀截止九八年底，全市供熱面積，僅九八年一年新增供熱面積，2000年新增供熱面積，熱化率達57.7%。天津市國民經濟和社會發(fā)展第十個五年計劃綱要指出：“以熱電聯產供熱為重點，發(fā)展多種采暖方式，提高供熱水平。充分發(fā)揮現有熱電廠的能力，加強供熱管網建設，完成八大片供熱工程，進一步擴大供熱區(qū)域。五年新增住宅供熱面積”。目前，天津地區(qū)已建成第一熱電廠、陳塘莊熱電有限公司，楊柳青熱電廠三座大型熱電廠。其中陳塘莊熱電有限公司年底供熱百萬平方米。供熱范圍包括解放路與珠江道、黑牛城道、大沽路、湘江道。供熱管線包括蒸汽管網和熱水管網兩部分?？傄?guī)模：蒸汽，熱水。熱水管網工程主干線全長公里，供熱面積的換熱站共設50座。楊柳青熱電廠新上兩臺供熱機組。該廠供熱管網工程是天津市最大的集中供熱項目，其總規(guī)模為每小時供熱。年供熱面積，最終供熱面積可達。供熱面積涉及和平、南開、紅橋、西青等區(qū)。楊柳青發(fā)電廠供熱管網工程熱網將與本市陳塘莊熱力管網工程，天津市第一熱電廠的二條熱網在天津市中心區(qū)域匯合聯網，保證冬季市內大部分地區(qū)熱電聯產，集中供熱。大家知道，熱電聯產，集中供熱是節(jié)約能源，提高燃料利用率的重要途徑，熱電聯產，集中供熱鍋爐房和分散鍋爐房供熱煤耗見下表3-1。表3-1供熱煤耗對照表名稱分散鍋爐房集中鍋爐房熱電聯產中壓高壓供熱標煤耗（）從上表不難看出，三種供熱方式中熱電聯產燃料節(jié)約最為顯著。因此，熱電聯產，以熱電廠供熱為骨干企業(yè)應該優(yōu)先得到發(fā)展。換熱站的結構換熱站一般是由汽水換熱器組成的換熱系統、循環(huán)水泵組成的循環(huán)系統、補水泵組成的補水系統三部分來構成的。換熱器多采用板式換熱器，換熱效率為99％。1.換熱系統：是以熱量交換為目的。即在確定的流體之間，在一定時間內交換一定數量的熱量;也可以是以回收熱量為目的，用于余熱利用;也可以是以保證安全為目的，即防止溫度升高而引起壓力升高造成某些設備被破壞。2.循環(huán)系統：現場工作站間接連接供熱方式，一次網與二次網水力工況互不影響。二次網循環(huán)水泵的二次網具備變流量運行功能，即使對于通常用戶采暖系統，在實際運行中，隨著熱負荷變化循環(huán)水泵變流量參與供熱調節(jié)也可節(jié)約大量電能。此外，用戶室內采暖系統無論是單管還是雙管系統，最佳調節(jié)方式都是質量并調，即隨室外溫度的變化，不但調節(jié)供水溫度，而且要調節(jié)系統流量，這樣才能真正消除系統的水平失調和垂直失調。3.補水系統：補水系統的作用是防止二次網倒空，保證系統在規(guī)定壓力下恒壓運行。該功能是通過變頻調速控制柜完成的。系統壓力信號來自定壓采樣旁通上的壓力傳感器，當此壓力值低于設定壓力時，變頻控制柜指令補水泵加速補水；當系統壓力高于設定壓力時，變頻控制柜指令補水泵減速補水；當系統壓力超過限定壓力時，泄壓旁通上的旁通閥開啟，進行排水泄壓。在換熱站安裝供熱監(jiān)控系統換熱站工作原理圖3-1換熱站工作原理圖工作原理是換熱機組通過循環(huán)水泵將二次管網回水送到換熱器中和一次管網循環(huán)水進行熱交換，再對二次管網進行供水。二次管網回水又通過循環(huán)水泵送到換熱器中進行熱交換。如此循環(huán)下去。如果循環(huán)水在循環(huán)過程中發(fā)生泄漏，補水系統自動啟動，自動跟蹤二次回水管的壓力發(fā)生變化，最后維持系統平衡。換熱站系統安裝圖3-2換熱站系統安裝圖在換熱站的一次網、二次網中安裝水溫測量儀表、水壓測量儀表、流量測量儀表和電動調節(jié)閥，測出一次網供水時的溫度、壓力、流量和電動調節(jié)閥門開度參數，將循環(huán)泵補水泵通過電線連接到變頻柜中，并將測量儀表和變頻柜通過電線引到帶有接口PLC控制器中，PLC控制器連接遠程傳輸系統將所測得的參數傳送至中央監(jiān)控系統進行監(jiān)控。采集信號在換熱站中，信號的采集是由現場儀表層和采集控制層組成的，現場儀表層是由傳感器和計量儀表組成，采集控制層是換熱站的測控前端，它主要負責采集并存儲來自來自前端一次儀表的模擬信號，并完成采集信號的過程。由各處的計量儀表測出各處的溫度、壓力、流量的物理量，再由溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器通過變送器將控制參數導入控制器PLC中進行模/數的轉換成模擬信號導入換熱站的測控前端，并由測控前端對實時采集來的信號進行存儲。信號的上傳當接收到命令數據時，通過接口電路，將帶時間標簽的數據發(fā)送到下機位的調制解調器中，然后通過數據編碼并有指向地發(fā)送到電話網。數據經電話網接口功能傳送至上機位的調制解調器中，對數據進行解碼處理，轉換成在監(jiān)控中心服務器的數據傳送的格式，最終傳送到監(jiān)控中心服務器IP地址。由監(jiān)控中心對所上傳的數據進行監(jiān)控。信息的反饋監(jiān)控中心將換熱站所需要的數據通過上機位的調制解調器進行數據的編碼，并有指向的發(fā)送到電話網，數據通過電話網接口功能傳送至下機位的調制解調器中進行解碼，解碼成現場換熱站所需要的數據傳送格式，最終通過接口電路傳送至現場換熱站，進行溫度、壓力、流量、閥門開度的調整，達到運行的工作最佳狀態(tài)。其他的功能1.人機界面友好，操作簡單直觀，將物理信號直觀的以數字信號的形式反應在界面上。（例如下圖為某市熱電廠供熱監(jiān)控系統界面）圖3-3人機界面（示意圖）2.現場數據采集、數據處理、數據顯示、流量累計計算。3.獨立完成本地調節(jié)，閉環(huán)監(jiān)控。例如可以就地利用采集的室外溫度控制供水溫度或任意設置供水溫度。4.獨立完成開環(huán)控制，聯鎖控制?？梢噪S意設置電動調節(jié)閥的開度來控制供水溫度。5.配備必要的軟硬件及人機接口，可現場設定，修改參數。編程人員可以方便的增加或減少PLC的各種功能，可以晟大限度的提高換熱站的自控水平。6.設置各種報警參數與報警處理及報警確認。7.數據上傳監(jiān)控中心計算機。8.接受監(jiān)控中心計算機指令，完成控制任務?？梢越邮鼙O(jiān)控中心仿真系統計算出該站的最佳運行曲線，利用PID進行調節(jié)，以達到最經濟的運行方式。天津市某熱電廠的供熱監(jiān)控系統的結構圖3-4供熱監(jiān)控系統結構圖工程舉例工程概況及其方案設計工程概況本工程是天津市A小區(qū)的住宅樓和小區(qū)中的商場，總建筑面積為20697m2,其中包括5棟樓（底一層為商場其余五層為住宅樓）和25棟住宅樓，占地面積為117000m2，一棟樓房的建筑面積為3900m2?，F為小區(qū)內所有建筑供暖，住宅樓的總供暖面積為633500m2，商場的總供暖面積為18850m設計范圍設計的最佳工作范圍：溫度在-10℃以上的地區(qū)。室內外的空氣設計參數室外空氣設計參數1.冬季室外溫度為-14℃2.冬季供暖計算溫度為-9℃3.冬季室外平均風速3.1m/s室內的設計參數所有的居民樓和商場的采暖設計溫度均為15℃。對小區(qū)供熱的兩種方式在對A小區(qū)中供暖采取用供熱方式現有兩種為:傳統的供熱方式和采用供熱監(jiān)控系統的供暖方式。傳統的供熱方式傳統的供熱方式的供熱方法是指換熱站運行管理仍處于手工操作階段，影響了集中供熱優(yōu)越性的充分發(fā)揮。主要反映在：缺少全面的參數測量手段，無法對運行工況進行系統的分析判斷；系統運行工況失調難以消除，造成用戶冷熱不均；供熱參數未能在最佳工況下運行，供熱量與需熱量不匹配；運行數據不全，難以實現量化管理。

傳統的供熱對熱用戶的管理及運行情況的掌控，只能靠人工手抄和人工巡視的方式，這種方式工作量大、實時性差、準確度低，而且由于需要進入用戶家中測量室溫，往往由于用戶不配合等原因不能及時掌握用戶的室溫狀況。傳統的換熱站熱力監(jiān)控及運行情況的掌控，只能靠人工手抄和人工巡視的方式，工人定時對各個監(jiān)測點進行巡察，這種方式工人勞動量大，實時性差、準確度低，不能及時合理的分配熱力資源。傳統的熱力管網的管理及運行情況的掌控，只能靠人工手抄和人工巡視的方式，工作量大、實時性差、準確度低，不利于現場及設備故障的及時發(fā)現和排除，增加了管網的損耗和事故的隱患，影響供熱效果并造成能源的極大浪費。傳統供暖方式帶有嚴重的觀念滯后、技術滯后、管理滯后與浪費驚人等弊端，供暖期內的建筑無處不熱，無時不熱，忽視考慮人的需求因素，由此帶來很多弊端：耗能多、管理難、糾紛多、百姓心煩，收費不合理、收費難，一家不交費秧及四鄰的“連坐制”。供暖企業(yè)虧損經營、百姓心煩，每到冬季關鍵的問題是用戶不能根據自己的需要來自主選擇用熱量、用熱時間、溫度等需求。傳統供暖方式的收費遇到三項尷尬：其一，有一些住戶冬季不在小區(qū)居住，就要求供暖單位停止供熱，而對供熱單位收取的小額過熱費不理解，甚至造成拖欠不繳的情況；其二，分戶供暖保證了局部的供熱平衡，可在改造過程中遇到部分居民的抵制。因為分戶供暖要在樓道內安裝大量管線，侵占了公共空間。更讓居民難受的是管網的改造破壞了室內裝修；第三，由于樓房位置的差異，加之樓房建筑不保溫，使住戶供熱不均衡。有些靠冷山的住戶溫度上不去，投訴率上升，一定程度上造成收繳熱費的困難。采用供熱監(jiān)控系統的供熱方式熱電廠供熱遠程監(jiān)控系統是在消化吸收國內外先進技術的基礎上研制成功的一套先進的微機遠程監(jiān)控技術，具有測量精度高，測點覆蓋面積大，可靠性、穩(wěn)定性好，操作簡便，自控程度高，功能強等特點，可以對集中供熱、換熱站，管網工況及用戶的溫度、壓力、流量及熱量等參數進行測量并集中監(jiān)控。熱用戶熱力監(jiān)測系統將傳感器安裝到用戶家中，系統采集頻率可設置為1次／10秒，調度中心能及時掌握用戶的室溫狀況，通過調節(jié)電動閥的開度等調整用戶的室溫。系統還有報警裝置，當溫度超限時系統主動報警提醒調度人員調整用戶室溫。居民小區(qū)熱力監(jiān)測系統可極大的降低工人的勞動強度，提高用戶的滿意度，合理調配熱力資源。居民小區(qū)可以安裝熱量表，對小區(qū)住戶進行熱量計費。采用換熱站熱力監(jiān)控系統后，工人就可以在監(jiān)控室內實時監(jiān)控各個監(jiān)控點的數據，工人可根據主輸入管道的溫度壓力等參數要求上級供熱單位調整換熱站的供熱，根據各主輸出管道的壓力溫度或調度室的指令調整輸出管道的電動閥的開度，進行供熱平衡調節(jié)。工人根據供水管道和回水管道熱量表的流量判斷是否失水?；谶h程網絡通信技術，建立熱網信息監(jiān)控系統，實現信息的快速、共享，提高熱網運行的綜合效率、中央調度的監(jiān)控能力以及管理決策的實時性和科學性，最終實現熱網的綜合運行管理。建立熱網遠程監(jiān)測管理系統，實現無人值守的遠程監(jiān)測，完成對現場數據的動態(tài)跟蹤、集中、科學的調度管理。采暖設計熱負荷計算已知條件建筑物用途：居民住宅樓和商場采暖室外溫度為;冬季主導風向：西北偏北;冬季室外風速：室內的計算溫度：15℃1.在傳統供熱方式中一次網中二次網中商場住宅樓2.在安裝自動監(jiān)控系統方式中一次網中二次網中商場住宅樓要求：計算出總采暖熱負荷、耗煤量、年耗熱量。計算過程1.熱負荷計算公式式中，一次網的供熱量，熱網中的流量，水的比熱容，溫差，在傳統供熱方式中在安裝供熱監(jiān)控系統方式中2.耗煤量傳統供熱方式中的耗煤量在安裝供熱監(jiān)控系統方式中的耗煤量3.小區(qū)的需熱量式中，熱負荷每平方米的供熱量供熱面積商場的需熱量住宅樓的需熱量總的需熱量是由此看來用這兩種方式供熱均符合4.年耗熱量的計算采暖年耗熱量公式為=0.864式中，—采暖年耗熱量，GJ—采暖設計熱負荷，KWN—采暖期天數,天—采暖室外計算溫度，℃—采暖室內計算溫度，℃—采暖期室外平均溫度，℃?zhèn)鹘y供熱方式的年耗熱量計算 =0.864=安裝監(jiān)控系統的年耗熱量計算 =0.864兩種供熱方式的比較傳統供熱方式與安裝供熱監(jiān)控系統的供熱方式的比較分析∵﹥在以上兩種方式中安裝供熱監(jiān)控系統方式在供熱中優(yōu)于傳統供熱方式。在所收取的采暖費上每平方供熱面積收取的采暖費用是27元，住宅樓所收取的費用是17104500元，商場所收取的采暖費用是508950元，可以知道采用以上兩種供熱方式所收取的采暖費都是一樣的。在管理上和分配上在傳統的供熱方式上的管理和分配都相當的混亂，許多工作人員不能各盡其職。在安裝供熱監(jiān)控系統后，管理上和分配上都非常的明確，每個工作人員都有自己特定的工作崗位，分配的工作任務也很明確。在工作人員的支出上例如在B市熱電廠供熱運行中，工作人員為500人，每人平均每天工作12小時，并且每月可領到工資2000元，熱電廠在工作人員報酬方面每年要支出12000000元，在安全上也得不到較好的保障，但是在熱電廠安裝供熱監(jiān)控系統以后，工作人員的人數較少到200人，每人每天工作6小時，每月可領到工資1800元，熱電廠在工作人員報