吕梁换热站无人值守改造专项方案

离石换热站远程监控系统武汉科乐特科技4月1、概述伴随国民经济不停进步和人民生活水平日益提升，社会对环境要求越来越高。多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污染，由城市外围一个或多个热源厂提供热源，市内各片区建立换热站，统一给用户供热。这么就大大降低了燃煤对城市环境污染，同时也节省了能源，所以能够说这是一项即造福现代人民又造福后代子孙伟大工程。伴随科学技术日新月异，尤其是计算机、通讯技术快速发展，自动控制水平也得到了快速发展和广泛应用，尤其是在大家对供热质量要求不停提升和能源担心今天，提升供热质量同时节省能源势在必行。所以，现在各地供热企业新建换热站大多全部是无人值守换热站，同时对老换热站改造也在向无人值守换热站靠拢。供热系统是一个多参量、大滞后复杂系统，供热系统综合节能控制技术，有针对性处理供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题，提供三个关键步骤信息化管理平台，实现了热源控制一体化，管网智能化，终端用户信息化；处理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问题，达成整个系统节能目标；提升了供热品质及舒适度，延长了设备使用寿命。我企业研发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，全方面地监测热网运行参数，控制热网供热温度，为“按需供热”提供有效技术保障。2、需求分析及设计目标建立以热网控制中心为关键一级或多级热网监控系统。实现换热站无人值守监控系统和巡检核查登记系统，是本方案所要处理问题。宏观掌握供热系统运行情况、运行质量。确保供热系统运行参数。对热网水力工况和热力工况进行全自动调整，处理各换热站耦合影响，消除热网水平失调，平衡供热效果。以节省总供热量为目标，在满足热网用户基础采暖要求前提下尽可能降低总供热量，从而达成提升经济效益目标。愈加好地进行供热系统设备维护及管理。立即检测汇报供热系统故障，作到防微杜渐，防患未然。为热网怎样经济高效运行提供分析基础和分析依据。经过统计热网运行历史数据，在一个采暖期结束后和前期数据进行比较分析，查出关键能耗起源，为以后节能挖潜改造提供条件。3、设计标准

安全可靠稳定性标准系统安全可靠运行起着十分关键作用，所以在系统建设过程中，将系统安全、可靠、稳定性作为设计首选标准。终端应含有较强抗干扰能力，严格全方面权限管理。只有安全可靠系统才能达成令人满意结果。在方案设计时，首先应考虑选择稳定可靠产品和技术，使其含有必需冗余容错能力，为用户提供高可用服务。要求系统在硬件配置、操作系统、和系统管理等步骤采取严格安全方法，确保系统不受侵害。

优异性标准系统采取优异成熟含有当今中国优异水平监测控制技术、控制器及应用软件，并含有完整技术文档资料。

实用性标准系统需要本着能够处理热网运行中存在实际问题，进行整体计划，不管是网络体系、通信系统、硬件平台及软件功效，必需能够满足整个热网管理需求。努力争取完善化、科学化；用户界面设计友好，易于了解、易于掌握、便于操作。

可扩充性标准应用软件设计应逻辑结构清楚、易读。在功效划分和设计时，尽可能相对独立、降低相关性，以易于扩充、维护和修改。采集控制器应充足考虑其独立性和扩展性，使设备配置和系统扩展有更大自由度和灵活性。为热用户日益增加，预留较大扩展空间。系统不仅要能满足现阶段业务要求，而且要能满足未来业务增加和新技术发展要求，要在原有设备继续发挥作用基础上，确保用户能方便地增加或调整设备，改善系统功效和性能，支持未来系统不停更新和便于升级，从而保护原有投资。主机系统应含有良好可扩展能力，满足不一样规模计算环境要求，而且能提供多个升级路径，给业务不停发展发明条件。缩放性是企业网结构要求中最关键一个方面。企业业务快速改变，用户不可估计需求全部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，投资关键要放在一个可缩放结构上和支持它相关软硬件。

兼容性标准底层系统、数据库、采集控制器、通讯方法、网络协议全部采取国际标准或统一标准，使得系统兼容性大大提升，只要遵照统一标准，任何厂家设备全部能够接入该系统。

经济性标准在满足系统需求基础上，努力争取用最少资金，取得最大经济效益和社会效益。经济性标准不仅表现在设计过程中，而且要为系统以后维护降低成本打下基础。

设计依据《建筑智能化系统设计标准》DBJ13-32-《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)《智能建筑设计标准》(DBJ-08-47-95)《建筑智能化系统工程设计管理暂行要求》(建设部1997-290)《电气装置安装工程施工及验收规范》(GBJ232-92)《安全防范工程程序和要求》GA/T75-94《民用闭路监控电视系统工程技术规范》GB50198-94《工业、企业通信接地设计规范》(GBJ79-85)4、系统处理方案一个完整热网监控系统在物理层面上关键由四部分组成：监控中心、通讯网络、现场监控设备、一次仪表；整个数字化监控系统是一个集散控制型SCADA系统，上级为调度监控中心，下级为若干个换热站现场控制站，经过数据通信网络将各终端站和监控中心相连。各部分协调工作，实现热网监控各项功效，即基础控制管理功效由现场控制站来完成，而整体协调则在监控中心实现。当系统通讯正常时，由监控中心来进行协调管理，换热站控制器能够接收监控中心要求具体实施并完成必需监测和安全保护等工作；当通讯故障时换热站控制器能够独立完成控制，不会因为通讯中止造成系统瘫痪。整个系统根据拓扑结构由四个层次组成，即管理层、通信层、控制层和现场层。将生产过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开，分别使用不一样网络，有效地提升了通讯效率，降低了通讯负荷。在软件层面上关键包含三部分：现场控制软件、通讯软件、中央监控调度软件。热网监控系统采取分布式计算机系统结构。现在在中国，对于供热系统计算机监控方法，有两种不一样思绪：一个是采取中央集中式监控方法；另一个是采取中央和当地分工协作监控方法。前一个方法是中央独揽大权，换热站只有测试仪表和实施机构，它功效只是参数和指令上传下达，换热站现场控制器不做自动调控决议功效。这种方法对中央监控软件功效要求比较高，当热电厂不是“以热定电”即当热电厂供热量不足时，能进行流量均匀调整，但其灵活性差，局部故障轻易影响全局正常运行。比如，当中央调度室发生通讯故障时候，整个热网调整就全部失灵了。第二种方法，即中央和当地分工协作监控方法，其供热量自动调整决议功效完全“下放”给当地热力站机组，中央控制室只负责全网参数监视和总供热量、总循环流量自动调控。这种方法比较灵活，故障率少，轻易适应热网不一样建设期需要。第二种方法概括起来也能够叫做：“中央监测，统一调度，现场控制”。这种方法经过我企业多年实际工程经验积累，从现场控制硬件设备和控制软件到中央监控软件已经很成熟，并在中国多个热力系统得以成功应用，是我企业极力推荐系统结构模式。由我企业自主开发研制远程监控系统所采取语言全部为汉字，全部现场控制器操作和上位机操作界面均为汉字。4.1热网监控中心热网运行管理软件安装在作为监控中心服务器上，该服务器将采集现场控制机数据，监测现场控制器运行情况并指导操作员进行操作。服务器定时从现场控制机采集数据以确保其数据库不停更新。服务器还向现场控制器发送控制和参数设置指令。操作员从控制中心经过该系统能够方便地得到子站运行数据并向子站下达指令。热网监控软件是热网监控系统中央监控软件，是专门针对热力企业开发一套专业软件，除了含有通用组态软件功效外，更多侧重于提供专业性分析、优化决议功效，基础功效以下：完善系统组态：站点、图形、数据、数据库、设备、报警、和趋势图等功效组态优异视窗人机交互界面，用户使用愈加方便直观地图显示功效，以地图方法依据各热力站地理位置进行热力站查找、浏览，实时图形化显示各换热站、热源工艺步骤及运行参数。图形界面能够支持拖动、放大、缩小等操作，方便浏览。动态显示各热力站工艺参数，监测画面能够显示该站内全部测点数据，包含模拟输入/输出点，数字输入/输出点，并标明每个过程点文字说明、数值、工程单位等基础属性。监控中心定时统一发送控制策略给各热力站，并提供一致室外温度指导热力站运行调整。当通讯故障时，各热力站采取站内室外温度进行调整。接收来自各现场控制机事件报警，监控中心能够实时接收来自各热力站报警信息，并提醒操作人员进行报警信息处理。同时统计全部报警信息，形成报警日志，能够方便进行报警信息查找，以下图所表示：依据要求，输出生产报表和管理报表；搜集数据信息建立历史和管理数据库；实现现场数据远程调用、存放、对过程状态进行显示；利用局域网、GPRS等实现在任何地点时间采集浏览现场数据，并依据不一样权限对现场进行远程控制和调整；实现热力站数据监测和企业信息管理系统相互融合。专业化分析、统计功效，方便管理者了解系统运行情况优异报警管理功效扩展历史数据及趋势统计，搜集全部采集数据信息并建立历史数据库，要求显示全部运行参数如温度、压力、流量、热量等历史趋势曲线，并能够选择同类参数进行比较分析。标准和自由格式报表生成，可形成日报表、周报表、月报表等多个报表格式，并给出全部热力站关键参数汇总报表，支持报表定制功效。支持多个用户权限管理，充足确保系统安全、可靠性，示例以下：丰富应用开发环境，依据用户需要，可实现定制和二次开发。最关键特点是完全采取B/S结构设计，支持远程网络访问、远程控制、远程维护，使得企业管理层、运行维护人员不管处于什么地方，只要能经过电话或Internet访问服务器，即可将热网运行情况了然于胸。关键监控画面和历史曲线、报表格式摘录部分实际工程界面如后附各图所表示：5.系统方案5.1系统结构设计本系统整体网络以下：系统整体网络图系统整体网络图本系统分动态环境监控和视频监控两部分设计，系统具体设计以下：5.1.1动态环境监控部分本系统由集中监控中心和换热站现场监控单元组成；本系统采取视频监控网络进行传输，系统采取IP网络组网方法，使用双网卡，和视频监控网络设置不一样网段，做到网络隔离。集中监控中心设置在离石企业办公区，实现全部供热机房动态环境系统集中监控。集中监控中心经过周期性地采集各监控单元(SU)传来各类信息,对信息进行数据处理、存放、参数设置、告警管理,含有实时作业和历史数据处理功效,能同时监视辖区内监控单元工作状态.5.1.2视频监控部分每个换热站有一路视频图像监控，接入动态环境监控中心，视频监控系统结构以下图：视频监控系统结构图说明：每个换热站三只枪式摄像机，接入供热站硬盘录像机；经过换热站网络传输至视频监控中心;从视频监控中心交换机敷设网线传输至动态环境监控中心，并设置权限只查看供热机房视频图像。5.2系统建设此次系统建设关键包含以下多个方面：5.2.1换热站监控换热站需要安装3台数字红外枪式摄像机接入供热站硬盘录像机，经过视频监控网络传输到视频监控中心，在监控中心经过软件设置将供热机房视频图像接入办公楼动态环境监控中心。5.2.2监控中心建设在办公楼建设动态环境监控中心，设置LSC服务器、数据库服务器、动态环境监控终端、告警控制器及告警灯等设备。数字化热网调度监控中心关键由1-2台数据服务器、若干台操作职员作站、1台工程师工作站、1台通讯网关、1套DLP大屏幕显示系统、1台工业以太网交换机、1套硬件防火墙、2台图形及报表打印机、1台UPS电源等组成。对于小规模较供热企业，能够采取操作职员作站兼做数据服务器功效，无需单独设置数据服务器；对于系统规模较大供热企业来说，假如整个热网换热站超出50个以上，还是提议配置独立数据服务器，调度管理人员对现场监控关键经过操作职员作站来完成。调度监控系统使用C/S（用户端/服务器）结构。采取工业标准以太网（Ethernet）将操作员站、工程师站、数据服务器、多种功效工作站和系统外设等经网络设备交换机（Switch）连接起来组成一个厂级局域网（LAN）。局域网经过网络（ADSL或ADSL宽带）通信设备（如Router）和广域网（WAN）联接，实现监控中心和现场级现场控制站PLC数据通信。将全部换热站动态环境监控系统及全部换热站视频监控图像接入到动态环境监控中心，经过动态环境监控终端能够实现全部供热机房数据检测、存放及告警处理等全部系统或能。。6．控制方案6.1换热站测点换热站由水-水换热器组成换热系统、循环水泵组成循环水系统、补水泵组成补水系统来组成。在控制过程中，需要采集大量物理量，如压力、温度、流量等模拟量参数，经过PLC控制器对这些参数进行实时采集和处理。换热站PLC控制系统对一次网电动调整阀、二次网循环系统、补水系统等控制对象实施自动控制，即实现换热站系统全自动控制。无人值守换热站自动控制系统关键完成数据采集、自动控制、参数存放、实时通讯、故障报警等功效。可独立完成当地控制，也可受控于监控中心。供热节能系统（水-水交换图）换热站数据采集将站内温度、压力、流量、水箱水位、电动调整阀状态、补水泵启停状态、循环泵电流、电压、报警等参数采集、显示并上传监控中心。换热站监控参数包含：一次网供/回水压力、温度一次网流量、热量、累积流量、累积热量二次网供/回水温度、压力补水流量、累计流量水箱液位循环泵电流；补水泵电流；二次网回水泄压电磁阀状态；补水电磁阀状态；补水流量循环水泵和补水泵启停及运行状态等；运行参数越限报警；a二次侧供水压力过高b二次侧供水温度过高c二次侧回水压力过低d二次侧回水压力过高e水箱水位超高、超低f循环泵电流高报警g循环泵缺相报警h停电报警i自来水停水报警换热站设备组成换热站设备由PLC控制柜、现场仪表、实施机构、二次显示仪表及GPRSDTU等组成。德国西门子PLC控制器西门子PLC控制器含有高可靠性和高稳定性。该系统由CPU模块、模拟量输入模块、显示模块、+24V电源和控制箱等组成。HMI人机界面HMI人机界面设备采取北京昆仑通态液晶触摸显示器TPC7062TI。TPC7062TI是一套以嵌入式低功耗CPU为关键（主频400MHz）高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采取高亮度TFT液晶显示器（分辨率640×480），四线电阻式触摸屏（分辨率1024×1024），同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE.NET（汉字版）和MCGS嵌入式组态软件（运行版）。具体配置以下：产品特征液晶屏TFT液晶屏，分辨率（640×480）CPU主板ARM结构嵌入式低功耗CPU为关键，主频400MHz触摸屏四线电阻式内存64MSDRAM存放设备64MNANDFlash接口1×RS232，1×RS232/485，2×USB，1×LAN产品规格结构工业塑料结构安装方法嵌入式安装电源DC24V/30W总体尺寸315mm×239mm×54mm前面板315mm×239mm×30.5mm面板视口215mm×162.5mm机壳外型300mm×223mm×25.5mm机柜开孔303mm×226mm净重2.1kg外壳颜色银灰色应用环境工作温度0℃~50℃工作湿度5%~90%储存温度-10℃~60℃储存湿度8%~90%振动频率10-57Hz57-150Hz振动加速度0.075mm9.8m/s2振动扫频速率Oct/min≤1产品认证CE认证EN55022、EN55024电磁兼容符合国家工业三级抗干扰标准防护等级IP65温度变送器温度变送器分室外温度变送器、工艺管道温度变送器。室外温度变送器：测量范围-50℃至+50℃；感温元件Pt100；电源电压24VDC输出信号4-20mA。工艺管道温度变送器：测量范围0℃至+150℃；感温元件Pt100；电源电压24VDC输出信号4-20mA。压力变送器压力量程1.0MPa（1.6MPa）、精度等级优于0.5级；工作电压24VDC输出信号4-20mA。液位变送器量程3米、精度等级优于0.2级；工作电压24VDC输出信号4-20mA。电动调整阀换热站作为量调（或质调）用电动调整阀其关键性毋庸置疑，能否达成用户满意调整效果及节能降耗效果，电动调整阀选择至关关键。选择电子式电动调整阀，供电电压为220VAC，输入4~20mA，反馈4~20mA。同时电动调整阀应含有以下多个特点：流量热量计流量计选择电磁流量计，测量热量配对铂电阻。流量计要求：测量介质导电率＞20uS/cm，精度1.0级以上，工作温度-25~150℃，220VAC50Hz供电，RS-485接口，4~20Ma输出功效。6.2控制方案总体控制方案就是在确保系统循环水量按供热面积平均分配前提下，实现均匀供热，同时确保用户室温基础合格。换热站站一次网循环流量设置高限报警，亦即系统控制是在该流量不能超出设定值前提下进行，一旦该流量超出设定值，那么控制流量成了最优先事情。通常适合在一次网供汽压力不高场所，用户侧温度经过调整阀门来调整，压力经过循环水泵变频定压控制；在一次网供汽压力较高场所，用户侧温度经过循环泵变频辅以调整阀来调整，电动阀控制一次网流量，流量不能超出设定值。参数设定值显得很关键，很关键参数有：各站一次网循环流量用户侧供水压力用户侧供水温度这是需要实际探索或依据热力企业运行管理人员经验。将所得经验值直接在中控室下发，能够改其中某多个站，也能够全部修改设定值。下面关键分析温度和压力控制设定模式。6.3温度设定控制二次网供温控制有直接设定控制、室外温度赔偿控制等多个控制模式。其中直接设定控制指在现场控制设备操作界面上运行人员依据经验直接设定适宜二次网供水温度，然后控制设备经过调整一次网电动调整阀确保二次网供水温度达成设定值；室外温度赔偿控制则依据室外温度改变，随时调整二次网供水温度，既能够经过对照查表，也能够经过设定曲线方法实现。换热站温度控制关键是实现室外温度赔偿供热量和需热量一致调整，在控制器程序中有四种方法，用户能够依据需要自行选择：直接固定二次网供水温度法、带室外气候赔偿二次网供水温度或回水温度或二次网供回水平均温度经验法、带室外气候赔偿二次网供水温度或回水温度或二次网供回水平均温度公式法、分时段修正法。以下仅以二次网供水温度为例进行描述，回水温度或平均温度类似。这些设定值能够在中控室直接发出。直接固定二次网供水温度法就是不管室外温度怎样改变，二次网供水温度均保持不变，该方法简单不加描述。分时段修正法用于以下多个场所：有建筑物白天有些人晚上基础无人，如学校等能够分时段运行；即使在相同室外温度情况下，晴天、雨天、雪天、风力大等等，建筑物耗热量是不一样，所以二次网供水温度值应设定不一样值，所谓修正是指分时段运行场所二次网供水温度和设定值之间偏差，这么能够愈加经济运行。以下图所表示：分时段调整曲线室外温度赔偿（经验法）随室外温度改变，改变二次供水温度设定值，并以该设定值作为调整目标调整一次阀。室外温度赔偿按设定换热站设计参数（设计室外温度、室内温度、供水温度、回水温度、散热器参数等），计算出在不一样室外温度下适合二次供回水平均温度，并以该平均温度作为调整目标调整电动调整阀。对有集中供热管网，一次网回水温度不期望高于某一个值，比如北京热力企业一次网回水温度就不能高于60°C，过高温度回水直接回到电厂也是一个能源浪费，所以依据一次网回水温度高低来辅助调整一次网电动调整阀，确保回水温度不高于60°C。6.4压力设定控制二次网系统最好调整是质量并调，即在改变二次网温度同时二次网循环流量也随之改变。系统流量也伴随用户供热量而改变，关键是经过加压泵变频器来实现。压力（或二次网循环流量）控制方法：依据二次网供水压力或供回水压差来控制二次网加压水泵运行频率，实现二次网流量改变。6.5补水泵控制含有恒压补水功效，可依据二次网系统设定补水压力值自动控制补水泵转速，压力控制稳定；补水箱缺水自动保护功效，在补水箱缺水时自动停泵并打开自来水电磁阀，预防补水泵空转烧毁。6.6换热站故障报警当换热泵站出现下列异常时，系统会自动报警，并上传给监控中心，并依据故障程度判定是否自动停止系统运行，并关断对应阀门。供水压力过低—停止工作换热站内温度过高整套系统停止工作二次供水温度过高—关小阀门或增加循环泵运行频率二次供水压力过高—关小阀门或降低循环泵运行频率二次回水压力过低—系统失水，增加补水泵频率失水量大，整套设备停止工作换热站故障，比如停电、多种现场设备故障。7、监控中心管理系统在中央控制室安装了监控中心远程监控管理系统，该系统关键用于监控和调整各个换热站运行，包含以下多个方面内容：工艺步骤总图显示在画面中经过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水全过程，而且在换热器本体上实时显示各工艺段运行情况，包含该工艺步骤图、全部设备状态、全部工艺参数和各控制回路具体参数等。方便于操作者能立即正确掌握换热站具体运行情况，能够对现场设备故障进行实时诊疗。调整回路显示包含全部调整回路，可修改设定值、控制方法、调整参数等。设定值显示、报警统计包含全部调整回路及顺控回路等设定值、控制方法、调整参数及报警值等。对于如进水流量、供水压力、回水压力、供水温度、循环泵三相电流、电压等部分关键模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下任何一个变量超出预先设定安全值时，立即进行声光报警，经过报警一览表对话框能够检验报警超出范围和错误起源，并对此采取对应方法。标准功效画面显示包含实时报警显示、历史报警显示、趋势曲线显示、操作统计显示等。报表显示和打印用户能够随心所欲地编制多种多样报表。历史数据存放和检索对关键数据进行在线存放。能够经过历史报表或历史趋势曲线方法来检索历史数据。历史趋势在此画面中除了实时显示变量改变趋势，操作员还能够检验过去过程数据统计，经过对过去历史趋势比较进而能够对变量未来发展趋势做深入估计。远程组态在监控计算机上能够对换热站运行方法进行远程组态，必需时直接远程操作换热站设备，如停泵、调整调整阀开度等工作。此项功效需要较高工程师权限，通常工作人员不能使用。系统安全管理对关键设备操作、关键参数修改均会自动统计，包含登录操作员、对设备进行操作、时间和修改前参数值、修改后参数等，以利于进行管理及事故分析；另外，系统设置为多用户方法，各类用户全部有自己用户名和密码，对应不一样安全等级，决定了操作员可观察范围、可使用功效、可修改参数等。8.近二年经典用户（1）大西高铁12个高铁站供排水供热远程管理系统（2）多伦县热力企业23个换热站无人值守控制系统（3）沈阳北站高铁站供排水远程监控控制系统（4）夏县温泽鑫水厂自来水厂全套控制系统（5）榆社县锅炉及换热站电控系统（6）晋城市晋煤集团金鼎工业园污水处理系统（7）古交市西山煤电矾石沟矿污水处理系统（8）代县顺峰热力锅炉及换热站电控系统（9）太原市太原锅炉厂锅炉及换热站配套电控系统（9）新疆喀什市喀什市市热力企业17个换