無(wú)人值守系統(tǒng)在換熱站運(yùn)行中的應(yīng)用

張建

摘 要：無(wú)人值守?fù)Q熱站適應(yīng)供熱運(yùn)行的新發(fā)展和新要求，本文介紹了換熱站無(wú)人值守系統(tǒng)由監(jiān)控中心控制系統(tǒng)、換熱站控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成，并分別對(duì)各個(gè)組成部分進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：無(wú)人值守系統(tǒng)；監(jiān)控中心控制系統(tǒng)；換熱站控制系統(tǒng)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TK284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、綜述

十八大以來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入了“新常態(tài)”，在國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的大背景下，供熱行業(yè)也同樣進(jìn)入了一個(gè)新的轉(zhuǎn)型期、改革期、挑戰(zhàn)期和機(jī)遇期。新的形勢(shì)也對(duì)供熱行業(yè)的發(fā)展提出了新的要求，供熱企業(yè)將面臨新的壓力與挑戰(zhàn)，我們認(rèn)為供熱企業(yè)將面臨以下壓力和挑戰(zhàn)：

1 環(huán)境的惡化，霧霾的加重，對(duì)供熱運(yùn)行提出了越來(lái)越高的環(huán)保和節(jié)能要求，供熱企業(yè)必須改變現(xiàn)有的供熱運(yùn)行模式，探索先進(jìn)的、科學(xué)的運(yùn)行模式。

2 能源價(jià)格的提高和勞動(dòng)力成本的上升，促使供熱企業(yè)的運(yùn)行成本不斷提高，企業(yè)負(fù)擔(dān)不斷加大，迫使供熱企業(yè)尋求新的供熱運(yùn)行管理模式。

3 采暖用戶要求越來(lái)越高，消費(fèi)需求呈個(gè)性化趨勢(shì)，供熱面臨用戶的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)供熱只講保障將成為歷史，未來(lái)企業(yè)比拼的是創(chuàng)意文化，供熱產(chǎn)品將走向舒適化、個(gè)性化、數(shù)字化。

4 互聯(lián)網(wǎng)+，人工智能、中國(guó)制造2025戰(zhàn)略的推進(jìn)，為供熱企業(yè)的技術(shù)改革和創(chuàng)新提出了新的要求，供熱企業(yè)需要適應(yīng)市場(chǎng)新形勢(shì)與要求、加快新技術(shù)推廣和裝備升級(jí)，成為當(dāng)前供熱企業(yè)必須思考和付之行動(dòng)的問(wèn)題

無(wú)人值守?fù)Q熱站適應(yīng)供熱的新發(fā)展和新要求，成為供熱運(yùn)行管理的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由監(jiān)控中心控制系統(tǒng)、換熱站控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。換熱站設(shè)置換熱站控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。供熱企業(yè)監(jiān)控中心設(shè)置監(jiān)控中心控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握各站點(diǎn)的運(yùn)行情況，并依此對(duì)供熱運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，以確保城區(qū)供熱效果和供熱安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、無(wú)人值守?fù)Q熱站監(jiān)控系統(tǒng)組成

1 熱網(wǎng)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)

1.1 概述

熱網(wǎng)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)采用熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與換熱站PLC進(jìn)行通訊，完成換熱站運(yùn)行與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)交換，既可以監(jiān)視各換熱站的運(yùn)行情況，也可以調(diào)整換熱站的運(yùn)行狀態(tài)。硬件包括服務(wù)器、工程師站、操作員站、打印機(jī)和交換機(jī)、LCD拼接墻等設(shè)備，軟件采用熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)各換熱站的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表生成、報(bào)警、曲線、打印等熱網(wǎng)監(jiān)控功能。熱網(wǎng)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)將實(shí)時(shí)、全面的了解整個(gè)熱網(wǎng)的運(yùn)行情況，提供熱源調(diào)節(jié)處理外網(wǎng)變化的依據(jù)。同時(shí)它還是熱源和外網(wǎng)安全、可靠、高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。

1.2 主要功能

A換熱站運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。熱網(wǎng)監(jiān)控中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)換熱站的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集。運(yùn)行數(shù)據(jù)包括換熱站運(yùn)行工藝參數(shù)（壓力、溫度、流量、熱量、液位等）和換熱站設(shè)備運(yùn)行參數(shù)（電流、電壓、頻率、閥位、啟停狀態(tài)、運(yùn)行和故障狀態(tài)等）。

B換熱站設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。通過(guò)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程發(fā)送設(shè)備控制指令到換熱站控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)換熱站設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；在監(jiān)控中心修改所需要的控制參數(shù)，并遠(yuǎn)程下載到換熱站控制系統(tǒng)，調(diào)整換熱站的控制效果。在換熱站控制系統(tǒng)上能設(shè)定或修改的參數(shù)在監(jiān)控中心都能進(jìn)行修改或設(shè)定。

C站內(nèi)主要空間的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。要求站內(nèi)主要空間、設(shè)備的影像資料的在線、不間斷傳輸，并在控制中心上位機(jī)儲(chǔ)存、分析。

D供熱數(shù)據(jù)的分析和處理。根據(jù)換熱站的運(yùn)行數(shù)據(jù)及管網(wǎng)、熱用戶特性，對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的水力及熱力平衡分析計(jì)算，確定當(dāng)前熱源輸出條件下全網(wǎng)最佳的平衡控制方案，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的均衡調(diào)節(jié)和熱網(wǎng)的平衡運(yùn)行；根據(jù)對(duì)換熱站電表、水表、熱表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)換熱站的能耗進(jìn)行分析并對(duì)換熱站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)。

2 換熱站控制系統(tǒng)

2.1 概述

換熱站控制系統(tǒng)主要由動(dòng)力配電柜、PLC控制器、液晶顯示屏、各種傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備構(gòu)成。配電柜完成循環(huán)泵系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)的控制功能，具有手動(dòng)、自動(dòng)和遠(yuǎn)程運(yùn)行模式，換熱站的運(yùn)行控制程序獨(dú)立存在于其控制系統(tǒng)PLC內(nèi)，它能夠脫離監(jiān)控中心控制系統(tǒng)而單獨(dú)運(yùn)行，其運(yùn)行參數(shù)可以通過(guò)監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)來(lái)觀察并實(shí)施調(diào)整。各個(gè)換熱站獨(dú)立工作的同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)將運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心控制系統(tǒng)，同時(shí)接受監(jiān)控中心進(jìn)行的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整。

2.2 換熱站控制策略

換熱站運(yùn)行調(diào)節(jié)的任務(wù)主要是根據(jù)氣象條件，供給熱用戶合適的熱量，使室溫保持在一定的水平。其運(yùn)行調(diào)節(jié)手段主要是質(zhì)調(diào)節(jié)、輔以量調(diào)節(jié)；具體的調(diào)節(jié)手段還取決于其運(yùn)行的收費(fèi)模式。

在面積收費(fèi)的情況下，二級(jí)網(wǎng)的運(yùn)行方式基本是質(zhì)調(diào)節(jié)；運(yùn)行時(shí)，首先要對(duì)二級(jí)管網(wǎng)進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)，綜合循環(huán)流量與管網(wǎng)供回水壓差、輔以典型用戶的室溫參考，確定好循環(huán)泵的運(yùn)行參數(shù)，基本進(jìn)行定流量調(diào)節(jié)。而其溫度的調(diào)整，則主要依據(jù)氣候補(bǔ)償原理——根據(jù)不同的室外溫度制定相應(yīng)的運(yùn)行溫度曲線。

在熱計(jì)量收費(fèi)情況下，二級(jí)網(wǎng)的運(yùn)行將變成以量調(diào)節(jié)為主、質(zhì)量綜合調(diào)節(jié)的方式；運(yùn)行時(shí)，二級(jí)網(wǎng)的循環(huán)量將會(huì)隨著用戶的節(jié)能行為而隨時(shí)變化的。而其溫度的調(diào)整，仍然是依據(jù)氣候補(bǔ)償原理，只是不需要像面積收費(fèi)模式那樣要求嚴(yán)格。

另外，因極端特殊原因而導(dǎo)致整體熱量供應(yīng)不足時(shí)，換熱站運(yùn)行應(yīng)采用全網(wǎng)平衡供熱原則。

2.3 換熱站控制回路

控制回路大致分為供水溫度控制回路、回水壓力控制回路、水箱水位控制回路、供回水壓差控制回路。所有自控方案均具備手動(dòng)、自動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)三種模式。

2.3.1 供水溫度控制回路

控制思路：設(shè)定二次供水溫度值，當(dāng)二次供水溫度低于設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥自動(dòng)打開(kāi)，并根據(jù)二次供水實(shí)際溫度的變化調(diào)整相應(yīng)開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一次水流量的控制。

2.3.2 回水壓力控制回路

控制思路：根據(jù)二次網(wǎng)回水壓力設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵變頻器的頻率，改變補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，將壓力穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)。

2.3.3 水箱水位控制回路

控制思路：設(shè)定水箱液位高低限，當(dāng)水箱液位低于設(shè)定值時(shí)，電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟，向水箱注水；當(dāng)液位高于設(shè)定值時(shí)，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，水箱停止注水。

2.3.4 供回水壓差控制回路

控制思路：設(shè)定二次供回水壓差，循環(huán)泵變頻器根據(jù)二次供回水壓差自動(dòng)調(diào)整頻率，使二次供回水壓差維持在設(shè)定范圍內(nèi)。

2.4 換熱站設(shè)備聯(lián)鎖

為防止站內(nèi)運(yùn)行時(shí)發(fā)生異常狀況造成管網(wǎng)以及設(shè)備受損，必須設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)。聯(lián)鎖保護(hù)大致分為循環(huán)泵聯(lián)鎖、補(bǔ)水泵聯(lián)鎖、溫控閥聯(lián)鎖。所有聯(lián)鎖保護(hù)必須設(shè)置單獨(dú)的投入和退出按鈕。

2.4.1 循環(huán)泵聯(lián)鎖

二次回水壓力超低時(shí)連鎖停止循環(huán)泵。

2.4.2 補(bǔ)水泵聯(lián)鎖

（1）水箱液位超低時(shí)補(bǔ)水泵無(wú)法啟動(dòng)。

（2）二次回水水壓力超高時(shí)聯(lián)鎖停止補(bǔ)水泵。

2.4.3 溫控閥聯(lián)鎖

（1）系統(tǒng)斷電時(shí)自動(dòng)關(guān)閉溫控閥。

（2）循環(huán)泵在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉溫控閥。

（3）二次供水溫度超高時(shí)自動(dòng)關(guān)閉溫控閥。

2.4.4 泄壓閥的聯(lián)鎖

二次回水壓力超高時(shí)打開(kāi)泄壓閥，正常后關(guān)閉泄壓閥。

3 換熱站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 概述

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)到的各個(gè)站點(diǎn)，并能夠控制云臺(tái)/鏡頭、存儲(chǔ)視頻監(jiān)控圖像。遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線路將換熱站場(chǎng)景傳送到觀看者的電腦屏幕上。

3.2 主要功能

可以在熱網(wǎng)監(jiān)控中心適時(shí)監(jiān)控?fù)Q熱站運(yùn)行視頻信息。通過(guò)高清的電子眼的全天候‘觀察，讓換熱站運(yùn)行安全可靠?？梢赃h(yuǎn)程適時(shí)監(jiān)測(cè)換熱站內(nèi)換熱器、循環(huán)泵、配電柜等信息。因?yàn)橛胁婚g斷的生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)與視頻圖像記錄，可以為你以后的安全生產(chǎn)管理提供原始數(shù)據(jù)，便于故障分析和排查。通過(guò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，巡檢人員可以適時(shí)了解換熱站內(nèi)生產(chǎn)安全，可以做到早預(yù)防、早防治，大大降低質(zhì)量安全和人員實(shí)地巡邏的工作量。如果遇到安全生產(chǎn)等狀況，可以通過(guò)遠(yuǎn)程視頻第一時(shí)間了解現(xiàn)狀并給出解決辦法。

結(jié)論

總之，無(wú)人值守?fù)Q熱站實(shí)現(xiàn)了對(duì)換熱站運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控，在保證供熱安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，節(jié)約了大量的人力、物力資源，減少了不必要的浪費(fèi)，打造了安全、清潔、高效、經(jīng)濟(jì)的供熱系統(tǒng)，深化了供熱企業(yè)的節(jié)能減排。同時(shí)，通過(guò)對(duì)供熱數(shù)據(jù)的收集、分析和處理，極大提高了供熱運(yùn)行管理水平；提高了供熱企業(yè)的信息管理水平和綜合數(shù)據(jù)分析水平；為供熱企業(yè)的客戶服務(wù)系統(tǒng)和抄表收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享奠定了良好的基礎(chǔ)。供熱企業(yè)通過(guò)整合新的數(shù)據(jù)平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，無(wú)人抄表，無(wú)人收費(fèi)的現(xiàn)代化管理模式，使供熱企業(yè)由傳統(tǒng)的以大量寶貴人力工作為中心的管理模式，向以大數(shù)據(jù)，智能化，系統(tǒng)化為中心的管理模式轉(zhuǎn)變。供熱企業(yè)所獲數(shù)據(jù)將更加準(zhǔn)確、全面和及時(shí)，將能更快，更準(zhǔn)確的處理供熱突發(fā)事件，確保市民供熱要求，同時(shí)為制定供熱目標(biāo)和未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略，為城市供暖事業(yè)的健康發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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