全自動無人值守換熱站及熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

全自動無人值守換熱站及熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

濱州鑫誠熱力有限公司張云鋒

【摘要】本文對全自動無人值守換熱站和熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)進行了探討，并結(jié)合工程實例對換熱站的自動控制部分和熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進行了說明，介紹了現(xiàn)場調(diào)試的一些經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】集中供熱熱網(wǎng)監(jiān)控無人值守一、概述當今能源問題已經(jīng)成為全世界普遍關(guān)注的熱點話題，各國對能源都普遍關(guān)注。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，如何通過技術(shù)手段達到既降低能耗又為用戶提供滿足標準的服務(wù)是我們要探討的課題。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，自動化技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展及變頻技術(shù)的日漸成熟，“無人值守換熱站”、“熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”已在許多熱力公司得到應(yīng)用。我公司自2011年至今已陸續(xù)建成30座“無人值守”二級換熱站，不但降低了能源消耗量而且在供暖效果上也有較大提高。二、系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由無人值守自動控制系統(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)成系統(tǒng)自動控制部分以PLC為核心，以觸摸屏為人機界面，加上電動調(diào)節(jié)閥、變頻器、壓力、溫度變送器、串行通訊轉(zhuǎn)換模塊、觸摸屏及寬帶接口等部件構(gòu)成。系統(tǒng)首先通過變送器對現(xiàn)場信息進行采集并傳送給PLC的A/D模塊進行A/D轉(zhuǎn)換，PLC再根據(jù)控制中心服務(wù)器對給定信號和反饋信號進行比較運算，運算結(jié)果溫度作為一路控制信號發(fā)送到前端I/O模塊，由I/O模塊轉(zhuǎn)換成模擬量去控制電動調(diào)節(jié)閥動作。壓力的運算結(jié)果傳給變頻器，控制變頻器的輸出，從而控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。同時，將數(shù)據(jù)送到觸摸屏進行顯示控制。也通過Inter網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心的服務(wù)器上，由服務(wù)器上的供熱管理平臺對數(shù)據(jù)進行定時采集、記錄，并可在控制中心的屏幕上直觀地顯示出來，運行參數(shù)可由本地觸摸屏或控制中心設(shè)置。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)主要完成數(shù)據(jù)采集、自動控制、實時通訊、故障報警等功能?？瑟毩⑼瓿杀镜乜刂?，也可受控于監(jiān)控中心。換熱站數(shù)據(jù)采集換熱站監(jiān)控參數(shù)包括：1、室外溫度一次網(wǎng)的供/回水壓力、溫度一次網(wǎng)的熱量、累積熱量一次網(wǎng)除污器差壓二次網(wǎng)除污器差壓循環(huán)泵出口壓力二次網(wǎng)供/回水溫度、壓力補水流量、累計流量（2）傳輸速率高：數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達到171.2kb/s。

（3）永遠在線：用戶可隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。

（4）按流量計費：按照用戶收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收費，沒有流量傳輸不收費。

根據(jù)我公司監(jiān)控中心距各二級站距離較遠及各二級站分布較分散的現(xiàn)狀，我公司采用的是GPRS無線通信。

五、熱網(wǎng)監(jiān)控中心監(jiān)控中心主要有如下功能：（一）遠程采集遠程數(shù)據(jù)采集采用定時采集，采集頻率一般為10s,這樣就保證了二級站所有數(shù)據(jù)能及時上傳給熱網(wǎng)監(jiān)控中心，有助于監(jiān)控中心值班人員實時了解各二級站運行狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，保證了供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（二）運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。1、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。控制方式大致分為，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。（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2、壓力控制無人值守換熱站中壓力控制主要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，這里就不再說明。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。（三）運程調(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。（四）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。（五）權(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。六、結(jié)論總之，無人值守換熱站很好的實現(xiàn)了對換熱站設(shè)備的自動控制，提高了供熱質(zhì)量。滿足了用戶需求的前提下，節(jié)約了大量的人力、物力資源，減少了不必要的浪費。同時，管理人員可以更清楚的了解各個換熱站的運行數(shù)據(jù)，使管理更加有地放矢，有效的提高了供熱管理水平；提高了熱力系統(tǒng)的運行管理水平；為熱力系統(tǒng)的運