無人值守換熱站監(jiān)控系統(tǒng)方案
發(fā)布者：管理員 發(fā)布時間：2013-05-01 12:48:09 瀏覽次數(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的不斷進步和人民生活水平日益提高，社會對環(huán)境的要求越來越高。近年來國家大力提倡城鎮(zhèn)集中供熱，改變原來各單位、各片區(qū)自己供熱、單獨建立鍋爐房給城市帶來的污染，由城市外圍的一個或者多個熱電廠提供熱源，市內(nèi)各片區(qū)建立換熱站，統(tǒng)一給用戶供熱。這樣就大大減少了燃煤對城市環(huán)境的污染，同時也節(jié)省了能源，所以可以說這是一項即造福當代人民又造福后代子孫的偉大工程。
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，尤其是計算機、通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，自動控制水平也得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，尤其是在人們對供熱質(zhì)量的要求不斷提高和能源緊張的今天，提高供熱質(zhì)量同時節(jié)約能源勢在必行。所以，目前各地供熱公司新建換熱站大多都是無人值守換熱站，同時對老的換熱站的改造也在向無人值守換熱站靠攏。
一、控制目的
宏觀掌握供熱系統(tǒng)運行狀況、運行質(zhì)量。
保證供熱系統(tǒng)的運行參數(shù)。對熱網(wǎng)的水力工況和熱力工況進行全自動調(diào)節(jié)，解決各換熱站的耦合影響，消除熱網(wǎng)水平失調(diào)，平衡供熱效果。
以節(jié)省總供熱量為目標，在滿足熱網(wǎng)用戶基本采暖要求的前提下盡量減少總供熱量，從而達到提高經(jīng)濟效益的目的。
更好地進行供熱系統(tǒng)設(shè)備的維護及管理。及時檢測報告供熱系統(tǒng)故障，作到防微杜漸，防患未然。
為熱網(wǎng)如何經(jīng)濟高效運行提供分析基礎(chǔ)和分析依據(jù)。通過記錄的熱網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)，在一個采暖期結(jié)束后與前期數(shù)據(jù)進行比較分析，查出主要能耗來源，為今后的節(jié)能挖潛改造提供條件。
二、自動控制
?。ㄒ唬?shù)據(jù)采集
北京華榮匯資訊有限公司2009年設(shè)計制造無人值守換熱站5座，換熱站為雙環(huán)路系統(tǒng)，控制器點數(shù)均以雙環(huán)路點數(shù)標準設(shè)計。另外循環(huán)泵和補水泵均采用變頻，變頻和控制器安裝在各自的配電柜中。在供熱公司建立一個監(jiān)控中心，監(jiān)控中心和各個換熱站的通訊采用的GPRS無線方式，現(xiàn)場控制器采用PLC控制器。要達到自動控制首先要了解當前系統(tǒng)的運行情況，所以數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)自動控制的大前提。
供熱系統(tǒng)的參數(shù)模擬量居多，開關(guān)量相對較少。另外，供熱系統(tǒng)的參數(shù)相對變化較慢，所以對提供數(shù)據(jù)采集的控制器要求為：
1．數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，并不要求過高的采集頻率。
2．有一定的分析計算能力，例如計算瞬時流量、計算供回水壓差、溫差等。
3．有一定數(shù)據(jù)存儲能力，提供給遠程的上位機管理軟件。
4．工作方式切換功能
5．參數(shù)設(shè)定功能。可接受監(jiān)控中心的遠程參數(shù)設(shè)定，也可接受現(xiàn)場觸摸屏的參數(shù)設(shè)定；
6. 溫度、壓力、流量信號的采集功能；
7. 通訊功能。內(nèi)置通訊連接接口，作為被叫方，接受監(jiān)控中心的訪問命令、控制命令；
8. 連網(wǎng)全系統(tǒng)自動控制功能。根據(jù)監(jiān)控中心下載的局部控制目標參數(shù)實現(xiàn)自動控制。采用專家PID調(diào)節(jié)算法、滯后調(diào)節(jié)等算法，調(diào)節(jié)換熱器的一次管網(wǎng)高溫水流量（通過控制電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)），從而控制二次網(wǎng)的供/回水溫度；
9. 獨立自動控制功能。根據(jù)運行人員通過現(xiàn)場觸摸屏設(shè)定的參數(shù)，獨立完成控制任務(wù)。
10.手動控制功能。運行人員通過對現(xiàn)場觸摸屏直接設(shè)定電動調(diào)節(jié)閥開度，直接調(diào)整換熱站一次管網(wǎng)高溫水流量。
?。ǘ┻h程通訊
通訊網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)工作站與各個現(xiàn)場控制站之間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)交換，是整個監(jiān)控項目的橋梁，是保證熱網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。監(jiān)控系統(tǒng)采用的通訊方式有多種形式。應(yīng)依據(jù)項目的實際情況決定采取何種通訊方式。
熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊從通訊方式可以分為：市話網(wǎng)、寬帶網(wǎng)、專用網(wǎng)和GPRS網(wǎng)。
1. 市話網(wǎng)通訊方式的特點：
?。?）供熱管網(wǎng)存在一定的滯后性，無須實時在線。所以，通訊方式采用撥號方式也不失一種好方法。
（2）有線通信時，要先撥號以后才能通信，速度比較慢。運行費用較低。
?。?）維護均由電信部門負責(zé)。
?。?）系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。
?。?）覆蓋面廣，信號穩(wěn)定。
2. 寬帶網(wǎng)通訊的特點：
?。?）用于已完供熱管網(wǎng)，無須土方開挖。
?。?）申請ADSL方式通訊，只須按月交納一定的費用，即可實現(xiàn)網(wǎng)上通訊，無自維護量。
?。?）永遠在線：用戶隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持著聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸時，用戶也仍然附著在網(wǎng)上與網(wǎng)絡(luò)保持著聯(lián)系。
（4）每次登錄Internet只需要一個激活的過程，一般僅需要1到3秒鐘。
?。?）高速傳輸：由于ADSL采用了先進的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸快。
系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中可申請加密機制，數(shù)據(jù)可以在公網(wǎng)上安全地傳輸。
?。?）系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。
?。?）系統(tǒng)依托相應(yīng)的軟件，可以靈活實現(xiàn)點～點、點～多點、中心～多點的對等數(shù)據(jù)傳輸。
3. 專用線路的特點：
（1）敷設(shè)專用通訊光纜，特別適用于新建供熱管網(wǎng)，可與供熱管道一同敷 設(shè)，減少土方開挖量，可以大大降低運行費用，但維護量大，維修費用多。
?。?）用戶隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持著聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸時，用戶也仍然附著在網(wǎng)上與網(wǎng)絡(luò)保持著聯(lián)系。
?。?）系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。
4. GPRS無線通信的特點
?。?）永遠在線：通信時，不需要象PSTN那樣要先撥號以后才能通信。用戶隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持著聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸時，用戶也仍然附著在網(wǎng)上與網(wǎng)絡(luò)保持著聯(lián)系。
?。?）快速登錄：GPRS無線終端一開機，即已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立了連接。每次登錄Internet只需要一個激活的過程，一般僅需要1到3秒鐘。
（3）高速傳輸：由于GPRS采用了先進的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罡呃碚撝悼蛇_171.2kb/s。
（4）按量計費：GPRS網(wǎng)絡(luò)按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用。沒有數(shù)據(jù)流量傳輸時，用戶即使在線，也不收費。
?。?）覆蓋面廣：目前，GPRS網(wǎng)絡(luò)已基本覆蓋了所有GSM網(wǎng)絡(luò)，偏遠地區(qū)不再是數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿^(qū)。
?。?）可移動性：企業(yè)對系統(tǒng)所有設(shè)備有自主權(quán)，無需與運營商交涉，可以自由分配。
?。?）可靠性強：系統(tǒng)具有糾錯、重發(fā)機制，從而確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。其次，系統(tǒng)具有自動恢復(fù)功能，在GPRS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而無需人工干預(yù)。
（8）安全性高：系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中加入了加密機制，數(shù)據(jù)可以在公網(wǎng)上安全地傳輸。
?。?）無人職守：系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。
?。?0）靈活方便：系統(tǒng)依托相應(yīng)的軟件，可以靈活實現(xiàn)點～點、點～多點、中心～多點的對等數(shù)據(jù)傳輸。
熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)遠程通訊從功能可以分為三部分，遠程采集、遠程控制、遠程調(diào)試。
1．遠程采集
遠程數(shù)據(jù)采集可以定時采集，也可以循環(huán)采集，即可以采集當前的實時數(shù)據(jù)，也可以采集過去的歷史數(shù)據(jù)（要求數(shù)據(jù)采集設(shè)備能存儲至少一周的歷史數(shù)據(jù)，已備通訊設(shè)備故障時數(shù)據(jù)不會丟失）。
2．遠程控制
遠程控制是無人值守換熱站的重要環(huán)節(jié)，包括對閥門的控制（手動開關(guān)閥門）、控制策略的選擇（經(jīng)驗調(diào)節(jié)、定溫調(diào)節(jié)、手動調(diào)節(jié)等）供水溫度值的設(shè)定、循環(huán)泵的起停、補水泵的起停等。
3．遠程調(diào)試
理想的通訊方式不但解決了數(shù)據(jù)的遠程采集和控制，還可以實現(xiàn)現(xiàn)場控制器的遠程維護，修改控制策略，修改報警參數(shù)值，等等?？梢詼p少去現(xiàn)場的次數(shù)，并且可以迅速的了解現(xiàn)場控制器的工作情況，大大提高了工作效率。
（三）溫度控制
要使用戶家里溫度更加舒適，必須保證換熱站供出的溫度（熱量）合適，這樣我們就根據(jù)不同情況對換熱站的二次出水溫度進行控制?？刂品绞酱笾路譃?，經(jīng)驗調(diào)節(jié)、定溫調(diào)節(jié)、分時段調(diào)節(jié)三種。
1．經(jīng)驗調(diào)節(jié)
即根據(jù)以往的供熱經(jīng)驗，在不同的室外溫度條件下，保證不同的二次網(wǎng)供水溫度。各個控制器輸入二次供水溫度調(diào)節(jié)曲線，系統(tǒng)通過檢測二次網(wǎng)供水溫度和室外溫度，自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的閥門開度從而達到二次網(wǎng)的設(shè)定供水溫度值，實現(xiàn)換熱站的質(zhì)調(diào)節(jié)。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機軟件遠程對此曲線進行修改。曲線如圖：
2．定溫調(diào)節(jié)
用戶可任意設(shè)定供水溫度值，系統(tǒng)將自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的流量從而使二次網(wǎng)供水溫度穩(wěn)定在此設(shè)定值。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機軟件遠程對此設(shè)定值進行修改。
3．分時段調(diào)節(jié)
在不同的時間段設(shè)定不同的二次網(wǎng)供水溫度，本方式支持在不同的時間段修正固定的供水溫度設(shè)定值（經(jīng)驗調(diào)節(jié)曲線或固定供水溫度），這樣可生成一條更經(jīng)濟的運行曲線。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機軟件遠程對此曲線進行修改。如下圖所示，固定供水溫度運行（紅色）＋分時段修正運行時的實際供水溫度（黑色）曲線：
（四）壓力控制
無人值守換熱站中壓力控制主要是二次供水壓力（或者是二次供回水壓差）和二次回水壓力的控制。分別通過調(diào)整循環(huán)泵變頻頻率和補水泵變頻頻率實現(xiàn)。變頻恒壓供水已經(jīng)用得到很多，這里就不在說明。需要強調(diào)的是幾種故障和相應(yīng)的保護措施。
1．二次供水壓力過高，供熱系統(tǒng)中，此故障是個比較嚴重的故障，需要系統(tǒng)停止運行 進行檢查，否則有可能會造成用戶家里暖氣片的損壞。
2．二次回水壓力過高，系統(tǒng)設(shè)置超壓泄水電磁閥，報警發(fā)生時自動打開電磁閥泄水。
3．二次回水壓力過低，為了保護循環(huán)泵，此報警發(fā)生時系統(tǒng)應(yīng)該停止運行并報警。
4．補水箱水位過低，應(yīng)該停止補水，避免補水泵長期無水運行造成損壞。
5．補水箱水位過高，應(yīng)該關(guān)閉自來水，避免不必要的浪費。
6．有些換熱站生水壓力不足或防止短時間停水，應(yīng)該設(shè)置生水箱。
另外，控制器和變頻器進行通訊，設(shè)定和讀取變頻器的參數(shù)如：工作電壓、工作頻率、工作電流等，以便了解水泵電機的運行情況。通訊方式可以通過一根通訊電纜實現(xiàn)。
（五）報警管理
無人值守換熱站的監(jiān)控中心軟件具備報警管理功能，每條報警信息應(yīng)該包含報警站點、報警發(fā)生時間、報警參數(shù)及當前值等詳細信息。軟件對過去的報警可以按站點或按時間進行查詢，并記錄報警的處理人和處理時間。
?。?quán)限設(shè)置
監(jiān)控系統(tǒng)對運行人員、維護人員、管理人員賦予不同的權(quán)限，不同的人員具有不同的操作權(quán)限，從而避免了操作不當所造成的系統(tǒng)故障。
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