博大精深 細(xì)致入微
市政代暖外網(wǎng)調(diào)度解決方案
一、市政供暖外網(wǎng)調(diào)度現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
城市集中供熱具有節(jié)約能源、減少污染、改善人民生活和工作條件的綜合效益,目前在為數(shù)眾多的換熱站中,仍有相當(dāng)大的一部分處于儀表監(jiān)視、人工操作的狀態(tài),運(yùn)行水平很不理想。
換熱站采用人工監(jiān)控,供熱控制連續(xù)可變性差,調(diào)節(jié)精度低,用戶端冷熱變化明顯,難以保證供熱質(zhì)量,手動(dòng)調(diào)節(jié)供溫同時(shí)造成了能源浪費(fèi)、人力浪費(fèi),又存在事故隱患,并且各站之間難以統(tǒng)一調(diào)度,容易造成熱力失衡。為提高眾多換熱站的運(yùn)行水平,充分發(fā)揮現(xiàn)有供熱設(shè)備的應(yīng)有作用,實(shí)現(xiàn)換熱站運(yùn)行的自動(dòng)控制是當(dāng)務(wù)之急。
城市集中供熱采用自動(dòng)控制是發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著城市集中供熱網(wǎng)向大規(guī)模、多熱源和復(fù)雜化的不斷發(fā)展,集中供熱的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、控制和管理也隨之發(fā)展,成為集中供熱網(wǎng)不可缺少的一部分。熱網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng),具有測(cè)量精度高、測(cè)點(diǎn)覆蓋面大,可靠性穩(wěn)定性高、操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大等特點(diǎn),可以對(duì)熱網(wǎng)的溫度、壓力、流量、液位等各種工況參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集、監(jiān)測(cè),通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)匯總傳送至中控室計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)并與企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行匯接,構(gòu)成企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的一部分。實(shí)現(xiàn)了熱網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度管理的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化。通訊系統(tǒng)可以采取通過(guò)Modem、ADSL、GPRS、數(shù)傳電臺(tái)等有線、無(wú)線多種數(shù)據(jù)傳輸方式,各有不同的特點(diǎn)。
集中供熱的發(fā)展趨勢(shì)是中控室實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度管理的自動(dòng)化,換熱站實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備控制的自動(dòng)化,中控室與換熱站通訊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性和更快的響應(yīng)性。
1、市政供暖外網(wǎng)調(diào)度概念
城市熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)供熱系統(tǒng)的溫度、壓力、流量、開(kāi)關(guān)量等進(jìn)行測(cè)量、控制及遠(yuǎn)傳,實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱過(guò)程有效的遙測(cè)及控制。城市熱網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)是區(qū)域供熱系統(tǒng)中的重要組成部分,它將實(shí)時(shí)、全面了解供熱系統(tǒng)的運(yùn)行工況,監(jiān)視不利工況點(diǎn)狀態(tài),通過(guò)對(duì)換熱站入口閥門開(kāi)度的控制對(duì)一次網(wǎng)進(jìn)水流量的調(diào)節(jié),控制換熱站二次網(wǎng)的溫度。實(shí)現(xiàn)了熱網(wǎng)平衡。從而保證區(qū)域供熱系統(tǒng)安全合理的運(yùn)行,并可根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行供熱規(guī)劃和科學(xué)調(diào)配,為熱力部門提供準(zhǔn)確、有效的重要數(shù)據(jù)。達(dá)到節(jié)約能源、提高效率的目的。
1.1 系統(tǒng)組成
本方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)由三層組成:上層是中控室的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)中央和地方兩級(jí)監(jiān)控和協(xié)調(diào)調(diào)度,中間層是主要分為有線通訊(Modem、ADSL、光纖局域網(wǎng)等),無(wú)線通訊(GPRS、數(shù)傳電臺(tái)等),下層是各個(gè)熱力站PLC組成的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)保證熱用戶供暖需求的調(diào)節(jié)控制。
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖:
1.2 熱力站
1.2.1 構(gòu)成
熱力站監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理及作用。每套監(jiān)控系統(tǒng)由三部分組成:控制器、人機(jī)界面、通訊裝置;控制器用于采集、計(jì)量和控制現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),提供優(yōu)化控制;人機(jī)界面用于顯示現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)狀態(tài)、數(shù)據(jù)及工藝圖;通訊裝置用于將熱力站的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。熱力站系統(tǒng)配置見(jiàn)下圖:
1.2.2 工藝流程
監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一次網(wǎng)、二次網(wǎng)的供回水溫度壓力、水箱液位、室外溫度、閥門開(kāi)度、頻率反饋、一次網(wǎng)流量、二次網(wǎng)流量、補(bǔ)水流量等模擬量,泵啟停、斷電等狀態(tài)量,累計(jì)補(bǔ)水量、累計(jì)耗熱量等脈沖量進(jìn)行采集檢測(cè)。對(duì)控制泵的啟停、閥門開(kāi)度及溫度壓力、流量等信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)量,并計(jì)算出供熱換熱功率、供熱熱能等??赏瓿墒彝饧笆覂?nèi)溫度補(bǔ)償、最優(yōu)化啟停、回水溫差限制等優(yōu)化控制工作。
系統(tǒng)利用熱源廠所提供的(一次網(wǎng))高溫?zé)崴?,?jīng)換熱器將(二次網(wǎng))循環(huán)供熱熱水加熱后,再經(jīng)循環(huán)水泵加壓送至熱用戶,其回水重新進(jìn)入換熱器再加熱如此循環(huán)。補(bǔ)水泵用來(lái)補(bǔ)充循環(huán)熱水的流失,以保證熱網(wǎng)的正常運(yùn)行。根據(jù)供熱系統(tǒng)的特性,在一次外網(wǎng)工況穩(wěn)定的情況下,其流量的變化會(huì)直接影響熱媒在換熱器內(nèi)的放熱量,從而改變用戶系統(tǒng)的供、回水溫度。對(duì)采暖供熱系統(tǒng)的一般要求是要保證熱用戶的室溫為18±2℃,其供熱量隨室外大氣溫度作反向變化,即氣溫下降時(shí)供熱量增加,并以此為依據(jù)調(diào)整一次網(wǎng)閥門開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)一次水流量,因此該自控系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成一個(gè)用氣溫直接計(jì)算給定值的隨動(dòng)系統(tǒng),在系統(tǒng)中以二次網(wǎng)供水和回水溫度的平均值為被控量。
熱力站的工藝流程見(jiàn)下圖:
1.2.3控制回路
控制站按照中控室提供的三種溫度控制方式控制一次網(wǎng)閥門開(kāi)度,這三種控制模式分別為:本地控制、溫度控制、直接閥位控制。
本地控制:各個(gè)換熱站的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)室外溫度對(duì)一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和循環(huán)泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行本地單獨(dú)操作??刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)及室外的溫度進(jìn)行供水溫度補(bǔ)償來(lái)確定溫度控制設(shè)定曲線。當(dāng)有其它外界熱源可被利用時(shí),控制器能自動(dòng)降低二次網(wǎng)供水溫度,由此提供了節(jié)省燃料公用的機(jī)會(huì)。當(dāng)室外溫度降低時(shí),可自動(dòng)調(diào)高二次網(wǎng)供水溫度,使二次網(wǎng)的供、回水溫度的平均值滿足溫度曲線的要求,確保室內(nèi)溫度得以維持在正常水平。
溫度控制:換熱站收到中控室傳來(lái)的“溫度控制”指令,然后控制一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,使二次網(wǎng)的供、回水溫度的平均值達(dá)到中控室給定的設(shè)定值。
直接閥位和頻率控制:換熱站收到中控室傳來(lái)的“直接閥位控制”和頻率控制指令,然后控制一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和循環(huán)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
溫度控制屬于調(diào)質(zhì)控制,二次網(wǎng)溫度控制原理見(jiàn)下圖:
由于供熱系統(tǒng)熱惰性大,屬于大滯后系統(tǒng),對(duì)于調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇,適合于采樣調(diào)節(jié),即電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不連續(xù)調(diào)節(jié),避免產(chǎn)生振蕩,使被調(diào)參數(shù)出現(xiàn)上下反復(fù)波動(dòng)現(xiàn)象,這樣調(diào)節(jié)效果反而不好。采樣調(diào)節(jié)就是對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行間歇性調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)間隔時(shí)間視供熱系統(tǒng)的規(guī)模大小而定。系統(tǒng)越大,調(diào)節(jié)間隔應(yīng)愈長(zhǎng),這樣可以充分反映延時(shí)的影響。每次調(diào)節(jié),電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變化也不能過(guò)大,調(diào)節(jié)幅度由當(dāng)前的閥門開(kāi)度和溫度偏差決定,調(diào)節(jié)幅度與當(dāng)前的閥門開(kāi)度和溫度偏差德乘積成正比。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況提供三種控制模式用于控制換熱站的二次網(wǎng)循環(huán)水流量,三種控制模式分別為:本地手動(dòng)控制、本地自動(dòng)控制、直接轉(zhuǎn)速控制。
在保證最小供回水壓差的前提下,根據(jù)室外氣溫對(duì)二次網(wǎng)循環(huán)水量進(jìn)行調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)質(zhì)量并調(diào),達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的目標(biāo),保證供熱質(zhì)量。
由于熱用戶室內(nèi)采暖系統(tǒng)采用的都是上供下回式單管供熱系統(tǒng),供熱系統(tǒng)最佳調(diào)節(jié)工況應(yīng)為質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié)。隨著室外溫度的變化,不但要及時(shí)調(diào)整二次網(wǎng)供水溫度,而且還應(yīng)相應(yīng)調(diào)整二次網(wǎng)循環(huán)水流量,只有這樣熱用戶室內(nèi)采暖系統(tǒng)才不會(huì)產(chǎn)生垂直失調(diào)。
控制系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)熱力特性進(jìn)行最優(yōu)化啟停,不但可以利用維護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱性維持供暖,節(jié)省每天后期的能耗,而且可以削減一次網(wǎng)每天開(kāi)始階段時(shí)的負(fù)荷容量。每個(gè)換熱站將按照它的控制器所具有的有關(guān)連接載荷的升溫特性進(jìn)行啟動(dòng)。各個(gè)分站啟動(dòng)時(shí)間錯(cuò)開(kāi),這樣所需的熱源容量可以減少,靜態(tài)熱量(一次網(wǎng)回水中為被利用的熱量)的影響也可以降低,因而換熱站內(nèi)的熱交換效率提高了。
控制系統(tǒng)的回水溫差限制功能是消除“靜態(tài)熱量”的最好解決方法,由此提高了效率,降低了燃料的贊用?;厮疁夭罟δ鼙O(jiān)測(cè)一次網(wǎng)回水溫度和二次網(wǎng)回水溫度,如果一次網(wǎng)回水溫度與二次網(wǎng)回水溫度的差值超過(guò)預(yù)定的極限值,一次網(wǎng)的流量將被調(diào)低,以保證在最大需求狀態(tài)下一次網(wǎng)的溫度盡可能的傳遞給二次網(wǎng)。這樣降低系統(tǒng)水量的需求,熱量損失將被降到最小,否則這些熱力站會(huì)要求最大流量,盡管尚未達(dá)到最有效的熱交換。這種情況尤其容易出現(xiàn)在啟動(dòng)階段,并且同時(shí)影響到整個(gè)管網(wǎng)的大部分區(qū)域。能夠控制這種局面,也就意味著可以通過(guò)減小新建設(shè)備的規(guī)模和擴(kuò)大已有設(shè)備連接的潛力來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)約,同時(shí)也節(jié)省了燃料及水泵的能耗。
1.2.4 功能
模擬量控制功能
在各種運(yùn)行工況下保證被控參數(shù)不超出允許值。控制系統(tǒng)具有完善的自診斷,聯(lián)鎖及保護(hù)功能,以提高其可靠性,控制系統(tǒng)不能滿足有關(guān)條件或發(fā)生故障,可無(wú)擾地切換到“手動(dòng)狀態(tài)”。聯(lián)鎖、保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),保證在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單個(gè)設(shè)備的調(diào)整和試驗(yàn)的可靠性。
控制系統(tǒng)具有完善的人-機(jī)聯(lián)系手段,中控室工程師可通過(guò)電話線聯(lián)網(wǎng)、各熱力站通過(guò)液晶屏顯示,運(yùn)行人員可隨時(shí)清楚地了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況的設(shè)備狀態(tài),并可對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
操作功能
操作面板為觸摸式操作,顯示換熱站工藝畫面、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)??梢栽O(shè)定溫度、壓力、流量的量程及高低限等參數(shù),并可以控制泵的啟停,閥的開(kāi)度等。按設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生報(bào)警信息,并且曲線顯示主要參數(shù)歷史趨勢(shì)。
報(bào)警功能
報(bào)警分為不同級(jí)別,可根據(jù)需要設(shè)置各個(gè)溫度、壓力信號(hào)的高報(bào)警、低報(bào)警、水泵及變頻故障報(bào)警、補(bǔ)水箱液位的高低限報(bào)警等。
溫度控制模式的識(shí)別功能
本地監(jiān)控站自動(dòng)識(shí)別中控室傳來(lái)的溫度控制模式的指令,經(jīng)過(guò)判斷執(zhí)行其中一種控制指令,并運(yùn)行對(duì)應(yīng)的控制模式。
連鎖保護(hù)功能
本地監(jiān)控站診斷到設(shè)備出現(xiàn)故障(如電機(jī)過(guò)流、過(guò)壓等)或現(xiàn)場(chǎng)工況發(fā)生變化(如二次網(wǎng)壓過(guò)高、過(guò)低、停水等),控制器根據(jù)相應(yīng)故障診斷軟件及工況評(píng)估邏輯,立即停止對(duì)應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行,同時(shí)將報(bào)警類型及信息上傳至中控室,盡可能地保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
供熱能力自動(dòng)識(shí)別
當(dāng)熱源供熱能力充足時(shí)實(shí)現(xiàn)按需供熱;
當(dāng)熱源供熱能力不足時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻供熱;
當(dāng)熱源供熱能力過(guò)足時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻供熱;
1.3 通訊系統(tǒng)
按照新一輪城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。而推行熱電聯(lián)產(chǎn)、城市集中供熱,是解決城市能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境污染問(wèn)題的有效措施,充分體現(xiàn)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境,提高能源利用效率、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最佳途徑。所以既有利于節(jié)約能源,又有利于提高熱電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益,給熱電企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了更加廣闊的前景。
隨著熱用戶的不斷增加,熱用量不斷的加大,而怎樣才能更好,更有效的對(duì)整個(gè)熱網(wǎng)管道,熱用戶計(jì)量進(jìn)行管理呢?利用數(shù)傳電臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),對(duì)整個(gè)熱網(wǎng)管道,儀表進(jìn)行跟蹤監(jiān)控,不僅可以全面掌握整個(gè)熱網(wǎng)管線供熱狀態(tài),還能快速、準(zhǔn)確地反映儀表故障報(bào)警信息,方便維護(hù)人員及時(shí)查修,這樣不僅節(jié)省大量的人力、物力,而且極大的提高了熱網(wǎng)的現(xiàn)代化管理水平。保證了中控室與熱力站之間通訊是雙向通訊。熱力站可以同時(shí)與多個(gè)熱力站進(jìn)行通訊,保證了通訊線路是并行工作的。
二、中科博微的優(yōu)勢(shì)及特色
中科博微有著優(yōu)秀的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和具有豐富現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的工程師團(tuán)隊(duì)。我們長(zhǎng)期致力于系統(tǒng)集成及節(jié)能優(yōu)化控制的研究,能夠提供從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、SCADA監(jiān)控層、數(shù)據(jù)分析層和管理層等完整、全面的解決方案。
博微可以做到從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到車間再到管理部門的系統(tǒng)無(wú)縫集成。可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制平臺(tái),高效的運(yùn)行,針對(duì)各個(gè)工藝段提供靈活的控制方案,突出高性價(jià)比;無(wú)縫的信息交換降低風(fēng)險(xiǎn)及維護(hù)和管理里成本。
無(wú)縫集成的控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)清晰、自動(dòng)化和電機(jī)控制的有機(jī)整合;系統(tǒng)透明、診斷信息豐富;接線、調(diào)試和維護(hù)簡(jiǎn)單;可靠性高、故障率低等特點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐,博微已開(kāi)發(fā)出當(dāng)今主流PLC的子程序庫(kù),大大提高了編程調(diào)試效率、減少了故障點(diǎn)。
在采用變頻器基礎(chǔ)上,利用靜態(tài)優(yōu)化和動(dòng)態(tài)優(yōu)化可節(jié)電20%;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控,節(jié)約人力成本50%;提高生產(chǎn)效率,減少故障停產(chǎn),增加效益10%。
公司在加強(qiáng)自身建設(shè)發(fā)展的同時(shí),積極聯(lián)合國(guó)外優(yōu)秀企業(yè),形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),目前已同西門子、羅克韋爾、施耐德、通用電氣、ABB等國(guó)際著名控制系統(tǒng)廠商以及羅斯蒙特、哈希、E+H,EIM等國(guó)際著名的儀器儀表廠商建立了良好的合作關(guān)系。
博微公司擁有自主開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)NCS4000和現(xiàn)場(chǎng)總線儀表,穩(wěn)定、可靠、開(kāi)放式的通訊接口方便拓展。
三、公司業(yè)績(jī)
開(kāi)原崇宏熱電變頻調(diào)速控制系統(tǒng)
開(kāi)原崇宏熱電75T/H循環(huán)流化床鍋爐控制、儀表及監(jiān)控系統(tǒng)
清源滿族自治縣熱力總公司鍋爐DCS一次儀表系統(tǒng)
朝陽(yáng)市房產(chǎn)供熱公司北大街三號(hào)熱源站、換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)
清源滿族自治縣熱力總公司鍋爐換熱站變頻調(diào)速系統(tǒng)
朝陽(yáng)鑫業(yè)供暖有限公司鍋爐DCS控制系統(tǒng)
朝陽(yáng)鑫業(yè)供暖有限公司換熱站變頻控制系統(tǒng)
朝陽(yáng)鑫業(yè)供暖有限公司供熱調(diào)度控制通訊系統(tǒng)
開(kāi)原造紙廠烯草75噸循環(huán)流化床鍋爐儀表和控制系統(tǒng)
天津保稅區(qū)熱網(wǎng)集中控制系統(tǒng)
霍林河鍋爐2臺(tái)14MW往復(fù)熱水鍋爐控制儀表系統(tǒng)
營(yíng)口市主城區(qū)集中供熱管網(wǎng)改造工程項(xiàng)目中繼泵站及換熱站控制系統(tǒng)
昌圖鐵南熱源廠85噸循環(huán)流化床鍋爐儀表控制系統(tǒng)
昌圖鐵南熱源廠65噸鏈條式鍋爐儀表控制系統(tǒng)
鐵嶺天信160T/H循環(huán)硫化床鍋爐儀表控制系統(tǒng)
四、工程圖片
配電設(shè)備
控制柜操作臺(tái)
傳感器儀表
操作臺(tái)調(diào)試
視頻監(jiān)控
工程培訓(xùn)
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