无人值守换热站设计方案

河北久信无人值守换热站设计方案一、 引言集中供热因具有节约能源和改善城市环境等方面的踊跃作用，而日趋成为城 市公用事业的一个重要组成部份，是国家大力推行的节能和环保办法。随着我国 的城市集中供热规模也不断扩大，科学的管理热力管网具有超级重大的经济和社 会效益。按照用户的具体要求，对于该供热自控系统，既要按照室外温度的转变调节 二次侧供水温度，保证终端热用户的室内转变不超出某一范围（182C，最低 不低于16C）,如此既保证终端热用户有一个舒适的生活、工作环境，也能够最 大限度地节约能源，同时也要实此刻换热站的无人值守的情形下中控室能够远程 调度每一个热力站的参数，保证整个热网的热力平衡，供热系统能够安全靠得住 地运行。并初步实现热网热量的计量。系统组成本系统由换热站的自动控制系统、各个换热站与监控中心之间的通信系统、监控中心管理系统三个部份组成。（见系统组成示用意） 中央调度室的工控机上，通过 GPRS 网络和下位的换热站通信模块相连，完成换 热站运行 与管理系统数据之间的数据互换，既能够监视各换热站的运行情形，也能够调整 换热站的运行状态。换热站 PLC 控制系统可 独立完本钱地控制。各个换热 站利用通信系统将现场监测 数据、运行状态数据传给监控 中心管理系统，同时同意监控 管理软件进行的运行参数调 整。各个换热站与监控中心采 用 GPRS 通信方式。监控中心管理系统安装在打印机交换机1#换热站热量计 进出一 口口欠 温温流 度度量 输输输 入入入电动调节阀输入操作员站I通讯模块控制系统输入检测输水入入位输余亏as峑玉 输 入泵状态输入水 泵 电 参 数 输 入循环系统调节控制工程师站II路由器1#换热站通讯模块控制系统涮除污器控制M电动调节阀调节控 轩补水系统调节控制其它控制报警输出热量进出口 口温温度度输输入入计一次流量电动调节阀输入温 度 输 入加箱加位谕入 压力输入除 亏 器 差 压 输 入泵状态输入水 泵 电 参 数 输 入循环系统调节控制电动调节阀调节控 补水系统调节控制制 除 污 器 控 制其它控制报警输出系统构成示意图其它站点三、 无人职守换热站的自动控制系统换热站由水-水换热器组成的换热系统、循环水泵组成的循环水系统、补水 泵组成的补水系统来组成。在控制进程中，需要收集大量的物理量，如压力、温 度、流量等模拟量参数，通过 PLC 控制器对这些参数进行实时收集和处置。换 热站 PLC 控制系统对一次网的电动调节阀、二次网的循环系统、补水系统等控 制对象实施自动控制，即实现换热站系统的全自动控制。无人值守换热站的自动控制系统主要完成数据收集、自动控制、参数存储、 实时通信、故障报警等功能。可独立完本钱地控制，也可受控于监控中心。1、换热站数据收集将站内的温度、压力、流量、水箱水位、电动调节阀状态、补水泵的启停状 态、循环泵电流、电压、报警等参数收集、显示并上传监控中心。换热站监控参数包括：室外温度 一次网的供/回水压力、温度 一次网的流量、热量、积累流量、积累热量 一次网除污器差压 二次网供/回水温度、压力 补水流量、累计流量 水箱液位 循环泵电压、 电流、功率、频率； 补水泵电压、 电流、功率、频率； 一次网电动调节阀阀门开度； 二次网回水泄压电磁阀状态；补水电磁阀状态；补水流量 自来水压力 自来水流量 循环水泵和补水泵的启停及运行状态等； 运行参数的越限报警；a 二次侧供水压力太高b 二次侧供水温度太高c 二次侧回水压力太低d 二次侧回水压力太高e 水箱水位超高、超低f 循环泵电流高报警g 循环泵缺相报警h 停电报警i 自来水停水报警2、换热站系统控制换热站的调节系统采用 PID 调节控制，通过设定运行参数，控制一次网电 动调节阀的开度，实现调节进程，保证用户室内温度达到规定；完成循环水泵 进行自动控制，补水泵进行自动控制；水箱水位自动控制；系统停电控制；停 水控制。对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。具体调节控制单元如下： 换热器二次供水温度调节控制回路按照本地的气候条件和供热对象的特性，给出一条室外温度与二次供水、回平均温度之间的对应曲线。控制器通过这条曲线按照室外温度传感器 测量的室外温度，通过控制换热器一次高温水管网出口电动调节阀，实现换 热器二次侧热水出口温度的自动控制。知足用户室温要求。 除污器控制按照除污器前后压力差，自动调节控制除污阀门，保证正常工作。 循环泵控制原设计为循环泵+调节阀控制二次测进出口压差的设计方案，咱们以为 无益于节能的目的，因此最好采用变频控制方案。变频循环泵控制二次网可 实现：(1) 在自动状态下，按如实际供热情形是实现循环泵的开太台数；(2) 变频循环泵变频调速使二次侧进出口压差处于恒定；(3) 若二次侧回水压力低于预设的回水压力下限值，循环泵自动减速运行；若二次侧回水压力高于预设的回水压力上限值，循环泵将自动提速运行；(4) 控制回路在手动状态下，操作员能够通过控制柜上的按钮进行启/停、加/减速控制。补水调节控制回路通过二次管网回水压力控制变频补水泵的开启、调节和停止。实现二次 回水压力的定压自动控制。(1) 控制系统在自动状态下，变频补水泵要使二次侧回水压力处于恒定；(2) 当二次侧回水压力低于回水压力下限值时，补水泵自动启动，当二次侧回水压力高于回水压力上限值时，补水泵停止(补水箱水位条件要知足)；(3) 控制回路在手动状态下，操作员能够通过控制柜上的按钮进行启/停、加/减速控制。当二次网由于意外原因造成回水压力太高时，则开启回水压力电磁阀。 补水水箱控制补水水箱底部侧面安装一台液位变送器，用于测量水箱水位。水箱进水 管道上安装一台电磁阀，用于水箱补水。当水箱水位低于设定值时开启电磁 阀，当水箱水位高于设定值时关闭电磁阀。当水箱水位超高时向中心站报警。当水箱水位超低向中心站报警。 自来水停水控制当自来水停水时，系统停运。其控制方式为第一回水压力低时，起动补 水泵，当水箱水位超低时，同时自来水无压力，即判断为自来水停水。现在，停补水泵。当回水压力太低时，停一次网电动调节阀、随后停循环泵。系统停电控制PLC控制系统柜内安装一台UPS备用电源。当PLC检测到系统突然停电时，关闭一次网电动调节阀、补水电动调节阀。 循环泵异样控制循环泵异样停运时，PLC控制系统关闭一次网电动调节阀。同时，维持补水系统自动运行。 一次网停水控制当中心接到热力公司停止供水命令后，对于短时停水由中心站控制关闭 一次网电动调节阀；对于长时刻停汽时，除关闭一次网电动调节阀外，同时 关闭循环泵，但不断补水系统，维持管网压力。 控制切换无人值守换热站设计运行方式是全自动运行，当控制系统或设备或需要 时，其控制方式可切换为手动运行方式。（1）手动调节一次管网电动调节阀和补水箱电动调节阀；（2）手动控制循环泵和补水泵启、停，增、减泵的转速；（3）除污器手动控制。3、换热站设备组成换热站设备由PLC控制柜、现场仪表、执行机构、二次显示仪表及GPRS DTU等组成。a）PLC 控制器西门子PLC控制器具有高靠得住性和高稳固性。该系统由CPU模块、模拟量输入模块、显示模块、 +24V 电源和控制箱等组成。b）温度变送器温度变送器分室外温度变送器、工艺管道温度变送器。室外温度变送器：测量范围-50C至+50 C；感温元件PtlOO；电源电压24VDC 输出信号 4-20mA。工艺管道温度变送器：测量范围0C至+500 C；感温元件Pt100；电源 电压24VDC输出信号4-20mA。c) 压力变送器压力量程MPa ( MPa)、精度品级优于级；工作电压24VDC输出信号 4-20mA。d) 液位变送器量程2米、精度品级优于级；工作电压24VDC输出信号4-20mA。e) 电动调节阀换热站作为量调(或质调)用的电动调节阀其重要性毋庸置疑，可否 达到用户满意的调节效果及节能降耗效果，电动调节阀的选用相当重要。选用电子式电动调节阀，供电电压为220VAC，输入420mA，反馈 420mA。同时电动调节阀应具有以下几个特点：精度咼：调节阀电动执行机构能够具有定位精度在1%以上。靠得住性高：电动调节阀长期无端障运行是保证供热系统靠得住运行的 关键。 抗压差能力强：不能出现前后压差较大时会出现无法开启或会出现较大的振动。调节性能好：调节阀可调量程比为1：50以上，方能知足用户的供热需 求。 泄露量小：泄漏量应知足 10-510-6。 体积小 性价比高 引进国外先进技术，性能优越，价钱适宜，性价比高。f)变频器输入电压： 380VAC 50Hz/60Hz输出频率600 Hz输出容量：按照具体情形而定控制方式：为无感矢量控制技术/VF控制/输出功率(转矩)控制调速范围： 1 ： 100模拟输入：05/10V, 420mA模拟输出：pwm信号经滤波后输出，可设定pwm脉冲输出（10V）另外,应具有保护功能,显示功能, RS-485 串口等功能。g）流量热量计流量计选用电磁流量计,测量热量配对铂电阻。流量计要求：测量介质导电率20uS/cm,精度级以上，工作温度-25150C,220VAC50 Hz 供电, RS-485 接口, 420 Ma 输出功能。h）GPRS DTUGPRS DTU 用于传输信号的无线通信模块。四、 换热站监控中心管理系统 在中央控制室的安装了监控中心远程监控管理系统,该系统主要用于监控和 调整各个换热站运行,包括以下几个方面的内容：工艺流程总图显示在画面中通过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水的全进程, 而且在换热器本体上实时显示各工艺段的运行情形,包括该工艺流程图、 所有的设备状态、所有的工艺参数和各控制回路的详细参数等。以便于操 作者能及时准确的掌握换热站的具体运行情形,能够对现场设备的故障进 行实时诊断。 调节回路显示 包括所有调节回路,可修改设定值、控制方式、调节参数等。 设定值显示、报警记录 包括所有调节回路及顺控回路等的设定值、控制方式、调节参数及报警值等。对于如进汽流量、供水压力、回水压力、供水温度、循环泵三相电流、电 压等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警,当处于监控下的任何一个变量 超出预先设定的安全值时,当即进行声光报警,通过报警一览表对话框能够检 查报警超出的范围和错误来源,并对此采取相应的办法。标准功能画面显示包括实时报警显示、历史报警显示、趋势曲线显示、操作记录显示等。 报表显示和打印用户能够为所欲为地编制各类各样的报表。 历史数据的存储与检索对重要的数据进行在线存储。能够通过历史报表或历史趋势曲线的方 式来检索历史数据。 历史趋势在此画面中除实时显示变量的转变趋势，操作员还能够检查过去的进 程数据记录，通过对过去历史趋势的比较进而能够对变量未来的进展趋势 做进一步的预测。 远程组态在监控运算机上能够对换热站的运行方式进行远程组态，必要时直接 远程操作换热站的设备，如停泵、调整调节阀开度等工作。此项功能需要 较高的工程师权限，一般工作人员不能利用。 系统的安全管理对重要设备的操作、重要参数的修改均会自动记录，包括登录的操作 员、对设备进行的操作、时刻和修改前的参数值、修改后的参数等，以利 于进行管理及事故分析；另外，系统设置为多用户方式，各类用户均有自己的用户名和密码， 对应不同的安全级别，决定了操作员可观察的范围、可利用的功能、可修 改的参数等。无人值守换热站设备序号设备名称型号单位数量生产厂家备注1室外温度变送器台1注：就地控制系 统含控制柜、内部 PLC控制系统、直 流电源、UPS（长 320 ；厚 95 ；高 160）、通讯模块、 继电器、手/自动切 换、调节、报警指 示等。2涡街流量计台13压力变送器台14铂电阻支15流量计算仪台16温度变送器台27压力变送器台28差压变送器台19旋翼流量传感器套119电力参数米集台220电动调节阀台121电动调节阀台122电磁阀台124电接点压力表台125就地控制系统26小计2728中心站路由器个129JX-2006远程数据米 集系统软件套130小计3132合计33安装调试费34税金35总计序号名称安装位置规格型号台数1温度变送器一次管网供水管0-150 C12压力变送器一次管网供水管，级13电磁流量计一次管网供水管1级14温度变送器一次管网回水管0-100 C15压力变送器一次管网回水管，级16电动调节阀一次管网回水管17电磁阀一次管网供水管除污器18压力变送器一次管网供水管除污器(20Kpa)19温度变送器二次网总供、回水管0-100 C110压力变送器二次网总供、回水管，级111电接点压力表二次网总回水管YX-150112变频器二次网循环泵313电磁阀二次网回水管114变频器补水泵215冷水表补水管116液位变送器补水水箱米117电磁阀补水箱供水管118压力变送器自来水供水管，级119冷水表自来水供水管120宀 亠 4d循环泵ZT-23电力参数木集21宀 亠 4d补水泵ZT-22电力参数木集22室外温度变送器室外墙壁上SWC123就地控制柜换热站控制室1序号名称安装位置规格型号台数1温度变送器一次管网供水管0-150 C12压力变送器一次管网供水管，级13电磁流量计一次管网供水管1级14温度变送器一次管网回水管0-100 C15压力变送器一次管网回水管，级16电动调节阀一次管网回水管17电磁阀一次管网供水管除污器18压力变送器一次管网供水管除污器(20Kpa)19温度变送器二次网1、2总供、回水管0-100 C210压力变送器二次网1、2总供、回水管，级211电接点压力表二次网1、2总回水管YX-150212变频器二次网1、2循环泵613电磁阀二次网1、2回水管214变频器1、2补水泵415冷水表1、2补水管216液位变送器补水水箱米117电磁阀补水箱供水管118压力变送器自来水供水管，级119冷水表自来水供水管120电力参数米集1、2循环泵ZT-2621电力参数米集1、2补水泵ZT-2422室外温度变送器室外墙壁上SWC223就地控制柜换热站控制室2