城市集中供热系统的优化控制经济运行.doc

城市集中供热系统的优化控制经济运行 摘要：集中供热拥有节约能源、改善城市环境、提高经济效益等多方面的作用。随着我国经济建设的发展，集中供热成为我国城市公共事业重要的组成部分，随着我国城市的扩大集中供热也在不断地壮大，而如何提高热源厂及换热站生产运行的经济效益与社会效益，就成了我国热网供热当中的一个重要问题。本文介绍了热源厂及换热站控制系统中有关数据显示、调节控制的设计方案观点及具体实现方法。关键词：热源厂、换热站、DCS集散控制系统、PLC可编程控制器、变频控制、远程终端引言：热源厂及换热站是集中供热系统中两个不可分割的部分，而换热站是热源厂与热用户之间的一个重要中间环节，供热品质的好坏对改善热网热力工况，提高供热质量起着重要作用。现有供热系统存在运行效率低、热传输损耗严重、热量浪费严重、系统自动化管理水平低、热源与换热不能联动、电力能源浪费严重等问题。本论文真对以上问题缺点作以下设计：引入气候补偿技术、模糊PID控制技术、变频控制技术、GPRS通信技术及负荷预测技术，采用DCS集散控制系统将整个供暖系统中锅炉房、循环泵房和换热站集合到一个统一的系统中。能够根据气候变化、热负荷变化调节热源热功率输出，在自动化控制上实现了协调联动，完全达到了“就地控制”、“集中监控”、“统一调度”、“协调分配”。从而有效地解决了现有供热系统能效低、自动化程度不高等问题，实现了系统真正节能。根据控制策略分级执行的原则，本自动化控制系统采用DCS控制系统，实现整个热源厂及换热站的分散控制和集中管理。该系统可以分成以下几部分：1、热源厂自动化控制系统：系统可以根据室外温度的变化情况系统自动计算不同气候条件下的供热负荷。采用科学的控制算法，使炉排供煤量与供热负荷建立函数关系。使热源的热功率输出与热负荷热量需求做到科学匹配，大大节约热能。1.1热工调节及控制：（1）锅炉燃烧自动调节，主要是保证锅炉出水温度的恒定，同时保证锅炉的安全运行与经济燃烧。初次投运时，可根据经验和摸索初步设定风-煤比值，系统稳定后，根据炉膛温度的变化和烟气含氧量的变化自动微调风-煤比至最佳状态。（2）炉膛负压自动调节，炉膛负压调节是用锅炉进风量调节输出作为前馈信号，使引风量随着进风量的变化提前作相应的调整，使炉膛负压始终保持在一定范围内，维持整个燃烧系统的稳定运行。（3）锅炉出口电动闸阀远程控制，在计算机上可远程操作阀门的开启与关闭，并显示其状态。（4）锅炉循环水泵变频调速控制，根据热网供、回水总管差压信号自动调节锅炉循环水泵的运行转速。（5）系统定压控制，通过系统定压点压力与系统定压值的比较来调节补水泵的频率从而达到系统定压运行。1.2报警及锅炉停炉保护联锁：当一些重要的热工参数偏离正常范围、热工保护与重要的联锁项目动作以及分散控制系统及其他主要设备故障时要求发出报警信号。（1）报警参数：锅炉出水温度上限报警；炉膛温度上、下限报警；炉排故障报警；循环泵和定压泵故障；除氧水箱水位过高或过低报警；各种辅机设备故障报警。（2）联锁控制：供水温度过高报警、超高联锁停炉；供水压力过低报警、超低联锁停炉；炉排故障、循环泵故障报警停炉；联锁停炉时，DCS系统应按先停炉排、鼓风机、引风机的顺序停炉；其它电气联锁。2、.换热站就地监控系统：热网及换热站的热工检测控制系统，采用PLC自动控制系统，以PLC为核心，现场的温度、压力、热量、流量、液位、阀门开度、泵的启停状态等信号传输到控制器，由其进行A/D转换并作出判断和处理，换热站内的循环泵、补水泵.采用变频器通过PLC控制运行，由PLC对换热站进行数据采集、分析，实现对换热站的自动调节、自动控制、故障自动报警、连锁保护等功能。实现现场的无人值守自动控制。 3、通讯系统：换热站以GPRS为传输介质，实现热源厂调度中心与换热站就地监控系统的通讯。热源厂以双绞线（以太网）为传输介质，实现中控室内部工作站与厂区办公管理系统的通讯。4、热源厂调度中心监控系统:在中央控制室能对整个城市集中供热控制系统进行在线实时数据采集、控制，并实现管网分析与仿真、故障诊断、报警、历史数据处理、趋势显示、报表打印等功能。中央控制室由一台通讯处理机，一台工程师站和若干台工作员站组成，它们之间由快速以太网互连，并可通过此网络接入企业管理信息网。所有的控制命令均是通过组态好的客户定制系统中文人机界面操作。如启停某一设备、手动或自动执行顺序控制、PLC控制方式切换及对现场 PLC参数设定值的修改等。5、其他专业介绍：5.1电气系统:依据热源厂用电负荷计算，对应热源厂的每台锅炉配备1台1600kVA变压器作为低压电源，变压器互为备用。夏季检修时只用一台变压器。本工程供电电压为10kV，与供电部门的电源分界点为10kV出线柜，由城市电网引入本工程高压配电室的两回路10kV电源线路属于城市供电部门负责，因此高压部分不包括在本范围内。 根据换热站的用电负荷计算，从市电网引进380V 电源经由计量配电柜，给各循环泵、补水泵变频柜及其它控制柜供电。5.2接地系统:为了用电安全设置了继电保护和自动装置，热源厂和换热站建筑物按国家规定设置了防雷、接地系统、电源进线及各专业金属管线于进出建筑物处做等电位联接并接地。在控制室、值班室，主要通道等人员密集处，装设了应急疏散照明。6、 应用效果 :采用DCS集散系统及相关控制流程以后，首先使操作工操作方便，使用鼠标点击即可，整个锅炉及各换热站的运行状况在计算机屏幕上一目了然。在实际应用中，采用DCS及相关控制技术的主要优点有：6.1提高能源利用率：保证系统能够高效安全运行，出水温度稳定，提高舒适度，升温速度快。6.2从控制性能看：调节比较及时，超调不大，上下波动小，运行稳定。6.3从节能降耗看：使用了DCS集散控制系统工业过程优化自动控制技术以后，提高了系统可靠性，与同种类型集中供热系统相比,减少了故障停机时间，提高了锅炉热功率，实现了换热站无人值守，节约了大量的资金，给企业带来可观的经济效益。 本文创新点：提出了一种基于DCS集散式锅炉控制系统，既充分利用PC机丰富的软硬件资源，实现友好的人机界面，又通过GPRS及工业以太网结构与PLC机进行通信，对锅炉和换热站现场进行数据采集和及时处理，达到了锅炉燃烧工况良好、换热站运行稳定可靠、实现了节能降耗的工艺要求。全面实现仪电合一，统一由PLC和DCS完成其控制功能，实现了全面EIC一体化的系统。该系统控制思想较为先进，运行稳定，安全，可靠，节能。参考文献 ：1鹿世金：工业锅炉节能的控