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换热设备

换热站无人值守远程热网自控系统解决方案

时间:2021-8-24 14:57:57   作者:易陌123   来源:注册   评论:0
内容摘要:近年来国家大力提倡城镇集中供热,改变原来各单位、各片区自己供热、单独建立锅炉房给城市带来的污染,供热系统是一个多参量、大滞后的复杂系统,供热系统综合节能控制技术,有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问...
一、概述
随着国民经济的不断进步和人民生活水平日益提高,社会对环境的要求越来越高。近年来国家大力提倡城镇集中供热,改变原来各单位、各片区自己供热、单独建立锅炉房给城市带来的污染,由城市外围的一个或者多个热电厂提供热源,市内各片区建立换热站,统一给 用户供热。这样就大大减少了燃煤对城市环境的污染,同时也节省了能源,所以可以说这是一项即造福当代人民又造福后代子孙的伟大工程。

随着科学技术的日新月异,尤其是计算机、通讯技术的迅速发展,自动控制水平也 得到了快速的发展和广泛的应用,尤其是在人们对供热质量的要求不断提高和能源紧张的今天,提高供热质量同时节约能源势在 必行。所以,目前各地供热公司新建换热站 大多都是无人值守换热站,同时对老的换热站的改造也在向无人值守换热站靠拢。

供热系统是一个多参量、大滞后的复杂系统,供热系统综合节能控制技术,有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题,提供三个主要环节的信息化管理平台,实现了热源控制一体化,管网智能化,终端用户信息化;解决了系统整体过量供热,管网存在水力失调,室温存在冷热不均及锅炉冷凝水的问题,达到整个系统的节能目的;提高了供热品质及舒适度,延长了设备的使用寿命。我公司研发的 INcomm 无人值守换热站远程监控系统是集现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术为一体的,全面地监测热网的运行参数,控制热网的供热温度,为“按需供热”提供有效技术保障。系统节能率在 10—30% 左右,使用寿命在 10 年以上。
 
二、需求分析及设计目标

三、设计原则
◇ 安全可靠稳定性原则
系统的安全可靠运行起着十分关键的作用,因此在系统建设过程中,将系统的安全、可  靠、稳定性作为设计的首选原则。

终端应具备较强的抗干扰能力。终端应实现故障自诊断功能和自恢复功能,当出现故障的时候能自动重启而不需要人为的切断电源。严格全面的权限管理;详细的操作日志功能。

只有安全可靠的系统才能达到令人满意的结果。在方案设计时,首先应考虑选用稳定可靠的产品和技术,使其具有必要的冗余容错能力,为用户提供高可用服务。要求系统在硬件配置、操作系统、以及系统管理等环节采取严格的安全措施,保证系统不受侵害。

◇ 先进性原则
系统采用先进成熟的具有当今国内先进水平的监测控制技术、控制器及应用软件,并具有完整的技术文档资料。

◇ 实用性原则
系统需要本着能够解决热网运行中存在的实际问题,进行整体规划,无论是网络体系、通信系统、硬件平台及软件功能,必须能够满足整个热网管理的需求。力求完善化、科学化;用户界面设计友好,易于理解、易于掌握、便于操作。

◇ 可扩充性原则
应用软件的设计应逻辑结构清晰、易读。在功能的划分和设计时,尽可能相对独立、减少相关性,以易于扩充、维护和修改。采集控制器应充分考虑其独立性和扩展性,使设备配置和系统扩展有更大的自由度和灵活性。为热用户的日益增长,预留较大的扩展空间。系统不但要能满足现阶段的业务要求,而且要能满足将来业务的增长和新技术发展的要求,要在原有设备继续发挥作用的基础上,保证用户能方便地增加或调整设备,改善系统功能和性能,支持将来系统不断更新和便于升级,从而保护原有投资。

主机系统应具有良好的可扩展能力,满足不同规模计算环境的要求,并且能提供多种升级途径,给业务的不断发展创造条件。缩放性是企业网结构要求中最重要的一个方面。企业业务的快速变化,用户不可预测的需求都要求系统结构能适应这种情况。这就意味着我们在最初设计中,投资重点要放在一个可缩放的结构上以及支持它的相关的软硬件。

◇ 兼容性原则
底层系统、数据库、采集控制器、通讯方法、网络协议都采用国际标准或统一标准,使  得系统的兼容性大大提高,只要遵循统一标准,任何厂家的设备都可以接入该系统。

◇ 经济性原则
在满足系统需求的基础上,力争用最少的资金,获得最大的经济效益和社会效益。经济  性原则不仅体现在设计过程中,而且要为系统今后的维护降低成本打下基础。
 
四、系统解决方案 

4.1 系统整体结构图 
4.2 西门子S7系列型热网控制器功能详述
西门子S7系列型数据采集控制仪可以实现温度,压力,流量,断电报警,柜门开关报警等信号的采集,处理,远传,显示等功能。可以实现电动调节阀自动,手动控制,远程,就地控制   等功能。下面分别详述

4.2.1 实时数据本地显示和远传中心功能
西门子S7系列型数据采集控制仪可以实现如下实时数据的功能:

◇ 一次温度、压力、流量的本地显示及远程传送;
◇ 二次温度、压力、流量的本地显示及远程传送;
◇ 一次瞬时热量的计算,本地显示及远程传送;
◇ 二次瞬时热量的计算,本地显示及远程传送;
◇ 一次流量累计积算及显示,一次热量累计积算及显示;
◇ 二次流量累计积算及显示,二次热量累计积算及显示;
◇ 当前阀开度显示;
◇ 当前室外温度显示;
◇ 当前柜门报警状态显示;
以上数据可根据预先设定的时间间隔定时向中心发送。同时,以上数据可以分别由  中心单独招测,也可以一次性中心全部招测。

4.2.2 原始电流值的远程传送
根据预先设定的状态,可以远程传送当前温度,压力,流量等参数原始电流值,供用户比较原始数据和计算出的温度压力等数据是否一致。供热信息网了解到同时可以在必要时,实现电流数据的远程传输,供中心长期监测,比较之用。

4.2.3 中心远程对时功能
为了保证中心系统时钟同下位机各个站点的系统时钟高度一致,每次西门子S7系列重启后,或间隔一定的时间以后,会自动同中心系统进行时钟校对,保证整个系统时钟高度一 致。

4.2.4 远程或本地自动化控制功能

西门子S7系列型控制器可以设定本地调节阀的自动化控制模式,也可以远程设定调节阀的各种自动化控制模式。
控制器内置 6 种调节阀控制模式,分别如下,供用户根据实际情况选择使用:
◇ 根据室外温度调节二次网供水温度模式;
◇ 根据预先设定的各个时间段的供水温度调整二次网的供水温度;
◇ 根据预先设定的各个时间段的阀开度调整一次网的阀开度;
◇ 手动设定当前的供水温度值;
◇ 手动设定当前的阀开度;
◇ 手动设定当前的阀偏移量; 

4.2.5 本地或远程报警参数设置功能

控制器可以本地或远程设定如下参数的上下限报警值,当测量值超出该值设定的上下限时,控制器自动上传报警数据,同时中心有声音和视觉的提示:
◇ 一次温度,压力,流量
◇ 二次温度,压力,流量
◇ 室外温度
◇ 阀开度
◇ 柜门状态

4.2.6 本地或远程量程设定
控制器可以本地或远程分别设定如下参数的量程:
◇ 一次供水温度
◇ 一次回水温度
◇ 二次供水温度
◇ 二次回水温度
◇ 一次供水压力
◇ 一次回水压力
◇ 二次供水压力
◇ 二次回水压力
◇ 一次供水流量
◇ 室外温度

4.2.7 本地或远程自控参数设定
控制器可以远程或本地设置采集控制仪所用到的各种自控参数。主要包括如下:
◇ 室外温度同供水温度之间的对应关系表
◇ 供水温度偏差同阀开度变化量之间的对应关系表
◇ 一天之内各个不同时间段的二次供水温度关系表
◇ 一天之内各个不同时间段的阀开度变化关系表
◇ 自控调整周期
◇ 根据设定周期定时设定室外温度(只有 INZ01 没有外接室外温度的情况下)
◇ 配合不同模式设定当前供水温度,阀开度,阀偏移量等参数

4.2.8 远程修改登录验证码
控制器本地需要做任何参数变动时,都需要输入验证码,该验证码可以远程修改并下发给现场控制器。

4.2.9 本地或远程设定电流回传状态
控制器可以设定相关参数的原始电流值是否同实时数据一起回传给控制中心。该参数可以本地设定,也可以远程设定

4.2.10 本地或远程设定报警功能开关
报警功能开关控制,控制器是否对超限的采集数据自动报警,并实时远传该报警数据。

4.3 INcomm 中心分布系统组成及功能概述
4.3.1 INcomm 中心系统软件组成结构图

4.3.2 中心软件功能概述

该系统是针对热力换热站的中心监测系统。采用标准工业TCP/IP 协 议 , oracle8.17 数据库,计算高级语言开发的计算机数据处理系统, 具有数据存储量大, 存储时间长,数据处理能力快,并发处理迅速的特点。

4.3.2.1 系统特点

◇ 超大系统容量。可以同时容纳 100 万个 I/O 点,10 万以上采集站;
◇ 超长时间数据存储。由于 INcomm 采用了专用的数据库存储系统。数据存储时间可达 50 年上。存储数据可达百 G 以上。
◇ 全面系统冗余处理。包括数据库冗余,系统冗余,通讯冗余等。
◇ 全面的热网系统管理。根据热网系统的特点,可以把系统分为许多小的管理单位;
◇ 灵活定制各级管理员及管理权限;
◇ 数据自动报警显示。包括声光提示等;
◇ 大分辨率显示器和投影仪支持;
◇ 同时支持 B/S,C/S 结构网络访问;
◇ 固定客户端,移动客户端同时支持;
◇ 支持历时数据导入,导出,支持历时数据后补添加;
◇ 直观,灵活定制的趋势图,曲线,报表等;
◇ 方便,迅速,灵活的历时数据定制查询,打印,报表生成等;

4.3.3 系统详细功能描述

4.3.3.1 方便灵活的人员权限管理
INComm 可以任意定制人员的管理权限和管理功能。甚至可以全部删除用户,进行人员权限再分配等;

4.3.3.2 功能强大的站点管理,添加,删除,修改,浏览等
INcomm 可以任意进行站点的添加,删除,修改等。添加删除等站点管理设计参数全面, 功能强大。可以任意删除站点,可以任意添加站点。可以对现有站点进行任意修改,修改任意站点参数对系统不会造成影响。
可知直观浏览现有站点的各个参数,包括: 站点 IP 地址;站点名称;站点地理位置;自控周期,室外计算/下发周期; 当前控制策略模式;
当前报警开关,电流回传功能开关,DTU 在线与否等; 当前站点归属,支路号,管井,供热面积等;

4.3.3.3 清晰,直观,超大字体的实时数据显示;
INcomm 为了便于用户长时间监测实时数据的需要。设计实时数据显示时,采用隔行错色的视觉显示方式,便于用户长时间监视而不会引起视觉疲劳。同时为了更便于人员查看。   采用了超大计算机字体,并加强了字体处理效果;实时数据显示内容如下: 一次温度、压力、流量; 二次温度、压力,流量; 瞬时流量,热量;

累计流量,热量;
当前室外温度,阀开度; 当前数据接收时间;

4.3.3.4 地图数据直观显示
直接引入管网地理信息平面图。直观表明各个换热站的地理位置,管径,距离中心供热点的距离。并且实时显示该站点的温度,压力,流量等数据。供用户比较沿线管损,温度变化趋势,压力变化趋势等。

4.3.3.5 热交换站各种数据模拟画面显示
实际模拟换热站的工作流程。显示各个关键部位的实时数据。

4.3.3.6 
远程查询设置报警开关,电流回传开关,室外温度,控制器登录验证码
INcomm 可以远程查询每个换热站当前报警开关,电流回传开关,室外温度值,验证码等实际参数;查询这些参数的修改记录等历时数据。

4.3.3.7 远程查询设置各个报警参数
可以查询设置各个报警参数,可以查询报警设置日志等。可以设置和查询的报警参数如下:
一次供水温度上下限; 二次供水温度上下限; 一次供水压力上下限; 二次供水压力上下限; 阀开度报警上下限; 室外温度报警上下限;

4.3.3.8 远程查询设置各种量程范围参数

INComm 可以远程查询或者设置各种一次仪表的测量范围。并可以查询修改日志等工作:
可以查询或设置量程的参数如下: 一次供回温度;
二次供回温度; 一次供回压力; 二次供回压力; 流量;

4.3.3.9 远程设置和查询自控策略以及相关参数
INcomm 可以远程查询或设置各个站点当前的自控策略以及相关工作参数。并可以查询操作日志。其中包括:

◇ 供水温度同室外温度对应关系表;
供水温度偏差同阀开度变化量关系表; 每天不同时间段供水温度对应关系表; 每天不同时间段阀开度对应关系表; 当前自控采用的策略模式;

4.3.3.10 用户浏览,添加,删除,权限修改,密码修改等操作
4.3.3.11 站点归属管理,支路管理等操作
4.3.3.12 历时数据查询,曲线图显示,报表生成,打印等。

五、各种控制模式详述

5.1 、一次网调节阀控制方式
西门子S7型控制器可以全面多种模式,按系统设定的优先级级别调整一次网调节阀。其中按照优先级别依次如下:

5.1.1 联动控制模式(优先级别 ★★★★★)
该模式下,调节阀执行的优先级别最高。供热信息网了解到无论当前处于何种状态,只要联动模式任何情  况发生时,调节阀优先执行预定操作。预定操作包括,阀门关闭等。触发情况包括如下:

◇ 系统断电
当控制器检测到系统断电(或循环泵断电)时,无论调节阀处于何种状态,首先发出指   令,关闭调节阀。防止出现热交换器过热汽化等极端情况。该情况只有在有后备电源的情况下才能起效,同时电调阀应具有断电自动关闭功能。

◇ 二次网欠压
该情况一般预示二次网缺水。同时补水系统出现故障。因此,必须停止热交换,关闭电  调阀,关闭循环泵。

◇ 循环泵故障
◇ 二次网温度高于报警值
◇ 一次网压力高于报警值

5.1.2 流量(或热量)上下限模式(优先级别 ★★★★)
系统可以按流量(或热量)设定一次网流量的上下限值,当系统达到设定极限值时,
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