網(wǎng)源一體化控制系統(tǒng)研究

摘 要：將民生采暖型背壓機(jī)電廠內(nèi)鍋爐、汽機(jī)、除氧給水、熱網(wǎng)首站、輔助車間及廠外供熱管線及換熱站采用DCS進(jìn)行一體化控制，實(shí)現(xiàn)集中控制、智能化控制、數(shù)字化管理。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)源一體化；DCS；換熱站；閉路電視

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0076-01

1 研究背景

目前國內(nèi)主要采用熱源、熱網(wǎng)各自獨(dú)立運(yùn)行的模式，即發(fā)電公司負(fù)責(zé)熱源的運(yùn)行，通過熱網(wǎng)首站將蒸汽/熱水供給供熱公司，供熱公司負(fù)責(zé)供熱管線、換熱站等的運(yùn)行維護(hù)及熱量結(jié)算。而熱源、熱網(wǎng)各自獨(dú)運(yùn)行的模式存在一些問題，如：管理上需要較多的人員、系統(tǒng)能耗大、機(jī)組運(yùn)行自動(dòng)化水平較低、經(jīng)濟(jì)型較差，造成大量的能源浪費(fèi)。為保證民生采暖型背壓機(jī)組供熱系統(tǒng)能夠以穩(wěn)定良好節(jié)能的方式運(yùn)行，整個(gè)熱網(wǎng)及熱源的一體化集中控制、智能化控制、數(shù)字化管理成為了一個(gè)亟待解決的問題。

2 網(wǎng)源一體化控制的實(shí)現(xiàn)

全廠一體化DCS系統(tǒng)控制范圍含電廠內(nèi)鍋爐、汽機(jī)、除氧給水、熱網(wǎng)首站、輔助車間、供熱管線及換熱站等。

電源側(cè)控制采用全廠一體化DCS控制系統(tǒng)；熱網(wǎng)側(cè)各換熱站采用現(xiàn)場自動(dòng)控制單元，實(shí)行無人值守，通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)、寬帶或工業(yè)網(wǎng)將熱網(wǎng)換熱站信號傳至熱網(wǎng)熱源監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可設(shè)置在電源部分的主廠房內(nèi)，通過監(jiān)控中心操作員站，對電源及熱網(wǎng)各換熱站實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，并根據(jù)對熱負(fù)荷的變化和預(yù)測，調(diào)節(jié)熱源，按需供熱，以滿足全網(wǎng)供熱熱能量均衡和節(jié)能的目的。

設(shè)MIS系統(tǒng)，對整個(gè)電源及熱網(wǎng)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行全面管理及考核。

2.1 網(wǎng)源一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)總體構(gòu)架

網(wǎng)源一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由MIS、監(jiān)控中心、現(xiàn)場控制單元、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、儀表、傳感器及電動(dòng)閥門、電氣設(shè)備組成，各部分協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)供熱系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

控制系統(tǒng)總體構(gòu)架原則上設(shè)置4層結(jié)構(gòu)，各層內(nèi)容包括：

（1）現(xiàn)場控制層：現(xiàn)場就地儀表、控制設(shè)備。

（2）通信網(wǎng)絡(luò)層：GPRS無線網(wǎng)絡(luò)或城域網(wǎng)。

（3）中央監(jiān)控層：為集中供熱系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，通過監(jiān)控中心DCS系統(tǒng)對全網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)施統(tǒng)一的監(jiān)控。接受各站點(diǎn)的故障報(bào)警，達(dá)到安全、節(jié)能、環(huán)保型供熱的要求，并保證供熱質(zhì)量。

（4）信息管理層：通過信息管理層（SIS/MIS），完成全網(wǎng)調(diào)度指揮、事故報(bào)警處理、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理、提高企業(yè)效率。

監(jiān)控中心DCS系統(tǒng)以組態(tài)畫面的形式實(shí)時(shí)顯示熱源及供熱管網(wǎng)的工作，并把現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)和計(jì)量數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、趨勢曲線、歷史記錄、數(shù)據(jù)查詢、檢索、事故追憶、故障報(bào)警等功能。

熱網(wǎng)側(cè)采集熱網(wǎng)首站供水溫度、壓力、流量等參數(shù)以及熱網(wǎng)加熱器、水泵等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)熱網(wǎng)的熱力需求，調(diào)節(jié)熱網(wǎng)首站供水量。

2.2 熱網(wǎng)換熱站控制

現(xiàn)場自動(dòng)控制單元可設(shè)定多種運(yùn)行模式多種運(yùn)行曲線，對水泵、閥門等進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保其運(yùn)行在設(shè)定范圍內(nèi)。值班人員可通過人機(jī)界面對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制及操作。通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)或?qū)拵c集控室進(jìn)行雙向通訊，把供回水溫度、供回水壓力、流量、水泵閥門工況狀態(tài)、水箱液位等數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心；在聯(lián)網(wǎng)控制狀態(tài)下，換熱站自控系統(tǒng)也可按監(jiān)控中心的遙控指令運(yùn)行，保證整個(gè)供熱管網(wǎng)熱量的合理分配。

熱網(wǎng)無換熱站：

供熱熱網(wǎng)若不設(shè)置換熱站，則需監(jiān)測小區(qū)建筑物接口位置調(diào)節(jié)閥開度及管網(wǎng)供回水溫度、壓力、熱量、流量、室外溫度、有代表性的室溫等參數(shù)。設(shè)置現(xiàn)場自動(dòng)控制單元，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對進(jìn)樓供熱流量進(jìn)行調(diào)控，確保其在設(shè)定范圍內(nèi)。值班人員可通過人機(jī)界面對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制及操作。通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)或?qū)拵c集控室進(jìn)行雙向通訊，把供回水溫度、供回水壓力、流量、水泵閥門工況狀態(tài)、水箱液位等數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心；在聯(lián)網(wǎng)控制狀態(tài)下，現(xiàn)場自動(dòng)控制單元也可按監(jiān)控中心的遙控指令運(yùn)行，保證整個(gè)供熱管網(wǎng)熱量的合理分配。

目前，已建換熱站現(xiàn)場自動(dòng)控制單元多采用霍尼韋爾、西門子、清華同方廠商產(chǎn)品等，其產(chǎn)品技術(shù)已成熟可靠。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸

換熱站與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸可采用GPRS或?qū)拵Х绞健?/p>

GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸是通過中國移動(dòng)或中國聯(lián)通、電信的無線網(wǎng)絡(luò)，有效的實(shí)現(xiàn)換熱站與監(jiān)控中心DCS系統(tǒng)的雙向透明傳輸。GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸易于搭建，不受距離限制。城域網(wǎng)寬帶連接受傳輸距離限制，在城市近距離供熱系統(tǒng)中采用較多。

2.4 發(fā)電供熱協(xié)調(diào)控制

熱網(wǎng)投入自動(dòng)運(yùn)行后，換熱站二級管網(wǎng)的供回水溫度始終在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)熱網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行可以快速跟蹤室外溫度的變化，當(dāng)室外溫度出現(xiàn)大的變化時(shí)，二級管網(wǎng)供回水溫度同時(shí)也跟著變化，保證采暖用戶的室內(nèi)溫度始終比較均衡，避免了熱網(wǎng)溫度滯后現(xiàn)象，大大提高了供熱質(zhì)量，同時(shí)在白天室外氣溫較高時(shí)減少了供熱量，這樣就可以節(jié)約大量的熱量和電量，減少了熱網(wǎng)運(yùn)行成本。由于調(diào)度具有熱網(wǎng)調(diào)控手段，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。

2.5 能源考核管理

熱網(wǎng)及換熱站系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)傳輸至MIS系統(tǒng)，在MIS系統(tǒng)中可對熱網(wǎng)及換熱站的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行全面的考核及管理，對各個(gè)換熱站的水、電、熱進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)、比較及計(jì)算，調(diào)度及公司領(lǐng)導(dǎo)可以隨時(shí)了解整個(gè)管網(wǎng)能源消耗情況，便于掌握熱網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)狀態(tài)。

管網(wǎng)及換熱站等熱力設(shè)施點(diǎn)多、面廣，公司采暖運(yùn)營管理人員可通過MIS系統(tǒng)提高采暖收費(fèi)工作的工作效率及準(zhǔn)確度，保證收費(fèi)工作高效、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)由于收費(fèi)數(shù)據(jù)儲存在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，公司每一個(gè)管理人員都可以在自己的計(jì)算機(jī)上查詢到自己所承擔(dān)的收費(fèi)用戶的交費(fèi)情況，極大地方便公司管理人員催繳采暖費(fèi)的工作。

3 閉路電視系統(tǒng)

閉路電視系統(tǒng)根據(jù)各設(shè)備和生產(chǎn)區(qū)域的特點(diǎn)，在換熱站重要的巡檢設(shè)備、無人值守崗位及遠(yuǎn)距離關(guān)鍵設(shè)備等處均設(shè)置閉路電視攝像機(jī)，信號以GPRS無線或城域網(wǎng)寬帶方式全部引入監(jiān)控中心，納入全廠閉路電視系統(tǒng)，通過閉路電視對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行安全監(jiān)視。

4 結(jié)束語

網(wǎng)源一體化自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，網(wǎng)源一體化的集中控制，換熱站的無人值守，為運(yùn)行節(jié)省了大量的人力；全廠DCS一體化，控制系統(tǒng)統(tǒng)一，大大提高了機(jī)組運(yùn)行自動(dòng)化率，減低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，并且可減少人員的培訓(xùn)工作，減少備品備件數(shù)量，節(jié)約資金。MIS系統(tǒng)設(shè)置提高了熱電中心管控一體化水平，為集團(tuán)公司信息化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。全廠閉路電視系統(tǒng)改善了監(jiān)視方式，換熱站等物理分散地區(qū)的安全運(yùn)行得到保證。以上技術(shù)的應(yīng)用都大大提高了全廠管理水平、技術(shù)水平及勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低運(yùn)行成本。

收稿日期：2018-3-25