供暖系统自动化控制专项方案.doc
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1、XXXXXX供热管网自动控制系统方案同方股份6月目录1大滞后控制对象自动化系统关键点分析22分时、分温、分区供暖自动控制模式23供暖节能自动控制系统组成23.1供热自动控制系统总体架构23.2节能自控系统组成33.3监控中心关键功效53.3.1设备配置53.3.2监控管理软件53.3.3监控管理主机123.3.4系统组态功效133.3.5人机界面特点133.4各换热站设备功效143.4.1数据采集143.4.2DDC智能控制器153.4.3触摸式操作显示器153.4.4GPRS无线数据传输器153.5供暖节能自动控制系统设备配置164节能自动控制系统拟选设备介绍184.1DDC智能控制器184
2、.2一体化彩色液晶触摸屏(工控机)194.3GPRS无线数据传输器195热网监控系统处理问题和产生效益19XXXXXX供热管网自动控制系统方案华发企业于建立了热网系统监控管理系统,对100多个换热站运行数据实时全方面监控管理。在此基础上,今年新建20个换热站采取全自动化控制方法,实现热力平衡调整和节能控制,下个采暖期逐步推广,最终达成无人值守站自动化控制水平。本方案依据华发企业供暖管网实际需求和现实状况,着重说明自动化控制和供热节能。供热节能关键包含热源厂节能、供热管网系统节能和用热系统节能三大部分,要做到合理供暖,杜绝浪费,首先要处理这三大部分热能供需匹配问题。也就是说:保持能耗动态跟踪,控
3、制热能供需平衡,从而实现节省燃煤(或燃气),节省热能、电能,节省和此相关人力、物力、场地和运输费用。所以,按需供暖、降低或杜绝热能浪费,是最有效节能手段,这是首要问题。其次,在确保热源厂供热总量前题下,处理怎样提升热效,实现节能问题。本方案从供热管网系统和用热系统能耗动态跟踪和节能自动控制着手,本着投资少,见效快,收益大标准,结合各换热站设施和供热用途等实际情况,充足利用换热站原有温度、压力传感设备和控制设备,改装水泵电机变频器控制线路,加装DDC智能控制单元,经过自动控制软件设定节能程序,依据用热需求量改变,控制供热管道阀门开度、控制水泵转速,变人工主观控制为节能自动控制,变全热全程供暖为分
4、时分温按需供暖,并逐步实现全管网智能化控制。节能自动控制系统方案按以下多个部分加以说明:l 大滞后控制对象自动化系统关键点分析l 分时、分温、分区供暖自动控制模式l 供暖节能自动控制系统组成l 节能效益分析l 系统拟选设备介绍1 大滞后控制对象自动化系统关键点分析XX华发烧力管网调控,多以回水温度作为调整参考变量,不过,供热管网系统是大滞后控制对象,变量原因多,响应时间长,不适适用PID方法调整,极难达成理想控制效果。针对这种控制对象,行之有效手段是采取优异过程控制方法,比如:估计控制。估计控制优点:l 模型简单,轻易取得l 算法简单,轻易实现l 参数少,轻易整定l 鲁棒性好,使用安全稳定l
5、和PID算法相比,设定值改变时,估计控制,响应曲线大大改善,振荡小、上升时间短、调整时间小。对于大滞后对象,估计控制算法可依据时段合理优化温度设定,快速、平稳地达成设定温度。在原有基础上,把参数深入简化,用“统一估计控制算法”系列程序,结合供热自动化系统设备,实现节能控制目标。2 分时、分温、分区供暖自动控制模式系统安装了相关自控设备以后,就能够依据建筑物不一样供热用途,采取不一样节能运行模式,实现供热支路流量科学合理分配,“分时、分温、分区供暖自动控制。3 供暖节能自动控制系统组成3.1 供热自动控制系统总体架构供热自动控制系统关键由系统监控中心、现场控制单元、数据通讯系统、仪表和传感器及电
6、动调整阀、电气设备部分组成,各部分协调工作,实现整个供热系统自动化控制或智能控制。系统标准上可按6层结构,经过城域网连接到系统监控中心。各层内容包含:(1) 机电设施层:锅炉和换热站水泵、供热管网、电机、动力控制柜等;(2) 就地仪表层:就地仪表、实施机构、变频调速装置、调整阀门等;(3) 现场控制层:指现场DDC智能控制设备;(4) 通信网络层:GPRS通信网络;(5) 中央监控层:为集中供热系统计算机监控系统关键,经过中央监控层对全网运行实施统一监控。接收各站点故障报警,达成安全、节能、环境保护型供热要求,并确保供热质量;(6) 信息管理层:经过信息管理层,完成全网调度指挥、事故报警处理,
7、实现科学管理,提升企业效益。信息管理层实际上是一个计算机信息网络系统。以太网、局域网,或GPRS无线网络3.2 节能自控系统组成计算机监控系统将实时、全方面地监控各换热站运行情况,依据对热负荷改变和估计,调整热源,按需供热,以满足全网供热热量均衡和节能目标。监控系统由三部分组成:(1)控制(监控)中心本部分是供热节能系统自动控制系统关键,经过中央监控层对全网运行实施统一监控,掌握和控制全系统设备运行状态,确保供热管网或个体建筑按设定温度曲线运行。监控管理机以组态动画形式实时显示热源(锅炉)及供热管网工况,并把现场测量数据和计量数据送入数据库中。系统含有数据统计分析、趋势曲线、历史统计、数据查询
8、、检索、事故追忆、故障报警等功效。控制中心设备包含监控主机,显示器,打印机,网络交换机,路由器和系统控制软件、系统管理数据库,系统组态软件、WEB数据公布软件等等。(2)热源(锅炉)数据采集和监控采集锅炉炉膛温度、烟道温度、出水温度、出水压力、出水流量、补水量等参数,和设备运行状态参数,采集数据传送到控制中心。在确保锅炉安全运行同时,可依据管网热力需求,合适调整燃气量,控制锅炉热能输出,达成节能目标。(3)换热站在各换热站设置现场自动控制单元,实现运行参数、运行状态参数及故障信号等各类参数采集:l 采集现场一次/二次热网运行数据,包含供回水温度、供回水压力、流量、热量;l 采集变频器转速、状态
9、、故障;l 采集循环水泵及补水泵工作状态、故障;l 水箱液位监测;l 阀门开度监测;存放,可按多个程序设定控制模式,对站内循环泵、补水泵、电动调整阀等进行调控,确保其运行在设定范围内。值班巡检人员可经过人机界面,对站内设备进行监视、控制及操作。本方案为水阀输出控制、变频器转速控制设计了接口预留;GPRS无线网络保持和控制中心主机进行双向数据通讯,把供回水温度、供回水压力、流量、变频器转速、工况状态、故障、水箱液位监测、阀门开度监测等数据传送到监控中心;在联网控制状态下,换热站自控系统也可按监控中心遥控指令和设定程序运行。换热站控制设备关键由DDC智能控制器、液晶显示器(或触摸屏)、温度变送器、
10、压力变送器等设备,和嵌入式软件和人机界面软件组成。(4)用热建筑群(或单体用热建筑)节能单元配置自动控制单元,实现运行参数、运行状态参数及故障信号等各类参数采集:采集进楼供热管道供回水温度、供回水压力、流量、热量;采集建筑内有代表性室温;按多个程序设定控制模式,经过电动调整阀对进楼供热流量进行调控,确保其运行在设定范围内。值班巡检人员可经过人机界面,对站内设备进行监视、控制及操作。GPRS无线数据传输器,把供回水温度、供回水压力、流量、阀门开度等工况数据传送到监控中心;在联网自控控制状态下,监控中心可遥控本用热系统运行模式。用热建筑群或单体用热建筑自动控制设备关键由DDC智能控制器、液晶显示器
11、(或触摸屏)、温度变送器、压力变送器、电动调整阀等设备,和嵌入式软件和人机界面软件组成。(5)通信网络关键由GPRS无线网、以太网服务器、路由器和相关软件组成。3.3 监控中心关键功效3.3.1 设备配置监控中心由监控机主机1台、数据库服务器1台、监控工作站(可选)、打印机等设备组成。详见监控中心设备配置表。3.3.2 监控管理软件本方案上位机管理软件,采取WINDOWS环境下通用型工控软件和编程技术,运行在基于以太网结构和TCPIP协议网络环境,可实现全系统联网控制。本方案选择组态王软件,功效强大,运行环境适应广泛,带加密锁,带WEB公布功效,可实现多达50台电脑共享监控数据功效。监测点可为
12、无限个点。全部换热站经过GPRS无线通讯方法和监控中心计算机相连。若某一控制器发生故障,监控系统也可保持正常运行,而不会对整个监控网络产生不利影响。现场控制器含有通讯功效,而且采取开放通讯协议,含有GPRS通讯口,支持TCP/IP协议。控制器能将现场设备运行情况传送到监控中心供分析处理,同时可接收监控中心传送指令进行控制和调整,如控制参数调整,并支持现场修改控制器内部数据功效。 供热参数实时监测:本监控软件经过和数据采集站通讯接口,将现场数据采集到实时数据库中,实时采集各换热站一次网、二次网运行数据,包含供回水温度、供回水压力、供水流量和热量、水箱水位、补水流量、介质流向、巡检统计、循环泵启停
13、状态、补水泵启停状态或变频器频率(阀门开度为预留参数)等参数。 地理信息功效以地图方法显示整个管网地理分布、管路管径(包含变径)、分布、走向及其阀门井室位置、阀门型号、规格等相关信息,而且实现图形化地图显示换热站、热源工艺步骤及运行参数。按地理位置点击换热站图标,能够切换到该站动态立体管网平面图,显示全部参数,图文并茂,直观方便。 故障诊疗及处理本软件可对各数据采集站及通讯线路工作状态进行在线查询和分析,当发生故障时,产生报警信息,提醒操作人员对发生故障设备进行恢复和处理。 运行参数、设备参数及图形显示用图形实时显示各站设备运行工况。图形包含系统总图、子系统图等,依据系统实际情况,在对应位置显
14、示各点运行参数、设备参数等具体信息。全部模拟图形含有动态显示效果。 显示平面图实时绘制整个热网一次网温度、压力、流量平面棒图。便于分析全网水力平衡状态。 报警功效当多种运行参数超出设定范围时,以声光形式报警,提醒操作人员进行报警处理。多种报警能立即在屏幕中显示,统计在报警数据库中,形成报警日志,并可对报警信息进行排序和检索,方便以后事故分析。报警信息含有优先权。 多级用户权限管理系统中系统管理员含有最高权限,能够设定多级用户权限。用户依据权限行使不一样职能。用户登录超出一定时间,可自行注销该用户登录,避免其它人员使用此权限进行系统操作。用户一切操作过程在报警统计中以事件形式显示,便于事故追忆和
15、分析。 安全性监控系统软件含有预防各类计算机病毒侵害方法,并按时进行数据库备份,预防数据丢失。系统限制用户使用系统键,任务切换键,只有系统管理员含有退出权限,确保系统连续稳定运行。新建20个换热站完成了以下功效:(1)采集各换热站一次网、二次网运行数据,包含供回水温度、供回水压力、供热流量、热量、水箱水位、排水沟水位参数;采集变频器转速、状态、故障;循环水泵及补水泵工作状态、故障;补水压力、水箱液位监测、阀门开度监测数据。(2)在新建全自动化控制站加装大屏幕真彩触摸屏,在触摸屏中安装组态软件,实现温度、压力或水泵电机转速设定,系统按设置曲线自动化运行;当设定在自控状态时,DDC控制器依据自动控
16、制程序或监控中心遥控指令,控制水泵电机启停、水泵电机转速及阀门开度,使供暖温度确保在设定值内。(3)当供回水温度、压力、流量、热量出现异常,设备状态出现异常或发生故障时,可编程控制器依据预置程序发出声光报警讯号,同时,经过 GPRS DTU 上传给监控中心,提醒值班人员立即处理。(4)实现远程控制,在控制中心对自动化换热站进行遥控。自动化换热站控制模式:(1)离热源厂较近换热站,热力充足,往往过量供热,住户温度很高,居民在家中穿着单衣还开着窗户,浪费大量热能。这类区域,采取调整一次网供水流量方法:依据回水温度,自动调整电动调整阀开度,使一次网回水温度保持在预定值。为了确保全网压力均衡,在调整一
17、次流量同时,还要限定一次水电动调整阀最大和最小开度。(2)依据二次网回水温度,采取PID调整方法,控制二次循环泵变频器频率(控制循环泵流量),使二次网回水温度达成预定设定值。二次水循环压力限定:为了确保最高端用户供暖,在调整二次水温度同时,还要限定变频器最小运行频率,以确保二次循环水最小供水压力。(3)在离热源厂较远管网末端,水温较低,水压不足,采取在一次网水泵加压方法。(4)模糊控制:安装室外温度传感器,依据室外测量温度对应二次水温度经验数值,依据室外温度调整二次水设定温度值。3.3.3 监控管理主机监控管理机可进行“上位机”和“下位机”双向通讯功效,把现场测量数据和计量数据送入实时数据库中
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