無人值守系統(tǒng)在換熱站運行中的應(yīng)用

高陽

摘要：換熱站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)有三層架構(gòu)，分別是：就地信號采集部分、就地控制部分、遠程監(jiān)控部分。就地信號采集部分包括：溫度變送器、壓力變送器、流量計、液位計;就地控制部分包括：PLC控制系統(tǒng)、觸摸屏、電動調(diào)節(jié)閥、變頻器、補水電磁閥;遠控部分包括：遠程監(jiān)控平臺。換熱站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，需要有以上模塊的支持，本文將會重點談?wù)劚O(jiān)控系統(tǒng)的平臺搭建。

關(guān)鍵詞：換熱站無人值守;監(jiān)控

引言：

對于即將來臨的供暖季，無人值守換熱站自動化系統(tǒng)頗受行業(yè)用戶青睞。據(jù)相關(guān)工程技術(shù)人員介紹，真正做到無人值守智能化換熱站;實現(xiàn)換熱站的集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、控制和管理、協(xié)助調(diào)度等;

一、工作原理

采集就地一二次網(wǎng)供回水壓力、溫度、水箱液位、流量等數(shù)據(jù)傳輸至PLC控制柜，PLC控制柜根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)與實際運行參數(shù)的差異做出調(diào)節(jié)操作命令，由就地變頻器、電動調(diào)節(jié)閥、電磁閥等執(zhí)行操作命令。PLC控制柜通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將數(shù)據(jù)上傳至遠程監(jiān)控系統(tǒng)，并接受來自遠程監(jiān)控系統(tǒng)的操作指令。

二、控制策略：

1、恒定溫度控制：由操作人員手動輸入二次網(wǎng)供水溫度設(shè)定值，此時PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的PID調(diào)節(jié)曲線來控制一次網(wǎng)回水電動調(diào)節(jié)閥開度，使二次網(wǎng)供水溫度向設(shè)定值靠近，最終實現(xiàn)對二次網(wǎng)供水溫度的穩(wěn)定控制。

2、二次網(wǎng)壓差控制：由操作人員手動輸入二次網(wǎng)供回水壓差設(shè)定值，此時PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的PID調(diào)節(jié)曲線來控制循環(huán)泵頻率給定數(shù)值，使二次網(wǎng)供回水壓差向設(shè)定值靠近，最終實現(xiàn)對二次網(wǎng)供回水壓差的穩(wěn)定控制。

3、回水壓力控制：由操作人員手動輸入二次網(wǎng)回水壓力設(shè)定值，此時PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的PID調(diào)節(jié)曲線來控制補水泵頻率給定數(shù)值，使二次網(wǎng)回水壓力向設(shè)定值靠近，最終實現(xiàn)對二次網(wǎng)供回水壓力的穩(wěn)定控制。

4、補水箱液位控制：由操作人員手動輸入補水箱液位高、低液位限值，補水電磁閥根據(jù)高、低液位限值來控制補水電磁閥的開關(guān)，最終實現(xiàn)對補水箱液位的控制。

隨著節(jié)能和環(huán)保要求的提高，供熱已被大型的集中供熱所取代，供熱單位一般以高溫的熱水作為熱媒進行輸送，在用熱區(qū)域以熱交換的形式向用熱單位提供熱能，為降低遠離熱源的換熱站的運行成本，一般會采用無人值守的方式來運行。本系統(tǒng)是采用SIEMENS S7-1500模塊化系統(tǒng)設(shè)計方式，實現(xiàn)監(jiān)測、計量、遠程管理等功能。

無人值守換熱站系統(tǒng)是采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計方式，實現(xiàn)智能管理、監(jiān)測、計量、遠程操作等功能。包括：氣候補償器控制系統(tǒng)模塊、循環(huán)泵變頻控制系統(tǒng)模塊、自動定壓補水系統(tǒng)模塊、水箱液位監(jiān)測控制系統(tǒng)模塊、排水溝水位監(jiān)測控制系統(tǒng)模塊、安全聯(lián)鎖功能系統(tǒng)模塊、能耗計量監(jiān)測系統(tǒng)模塊、報警遠傳通訊系統(tǒng)模塊、視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊、集中供熱系統(tǒng)遠程管理模塊組成，這些模塊可根據(jù)每個換熱站情況進行選擇，并采用"基于物聯(lián)網(wǎng)通訊架構(gòu)和云數(shù)據(jù)服務(wù)模式"輕松實現(xiàn)無人值守換熱站和遠程監(jiān)測管理目的。

三、模塊介紹

1、循環(huán)泵變頻控制系統(tǒng)模塊：根據(jù)熱計量改造后系統(tǒng)，可選擇恒壓，恒壓差，恒溫差等控制，監(jiān)視二次側(cè)回水，供水溫差，壓差，輸出循環(huán)泵頻率。

2、自動定壓補水系統(tǒng)模塊：二次回水管道壓力，補水泵變頻器頻率和電流輸出變頻器的頻率。

3、水箱液位監(jiān)測控制系統(tǒng)模塊：根據(jù)軟化水箱的液位，進行恒液位補水監(jiān)視水箱的液位，輸出泵的狀態(tài)或者閥的狀態(tài)。

4、排水溝水位監(jiān)測控制系統(tǒng)模塊：根據(jù)排水溝的上下液位，進行啟停排污泵。

5、連鎖功能系統(tǒng)模塊："一鍵啟動"操作人員無需過長得工作經(jīng)驗，即可操控此系統(tǒng)，系統(tǒng)操作流程為： 上電檢測-一切正常-系統(tǒng)啟動-檢測水位-補水泵啟動，檢測壓力-循環(huán)泵啟動- 一網(wǎng)電動閥達到初始開度- 氣候補償器或恒溫控制器正常調(diào)節(jié)-系統(tǒng)進入正常狀態(tài)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的參數(shù)穩(wěn)定運行。"一鍵操作"屬于流程化控制的一種，包括"一鍵啟動"，"一鍵關(guān)閉"，"一鍵檢測"等，程序化控制還包括故障激發(fā)后的多個處理動作的聯(lián)動。

6、計量監(jiān)測系統(tǒng)模塊：對蒸汽（高溫水）熱量的計量監(jiān)測、電量的計量檢測、水量計量模塊。

7、視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊：通過視頻采集實行對換熱站實時狀態(tài)進行監(jiān)控。

8、集中供熱系統(tǒng)遠程管理中：通過對該換熱站內(nèi)所有功能模塊進行集中控制和管理，并采用"基于物聯(lián)網(wǎng)通訊架構(gòu)和云數(shù)據(jù)服務(wù)模式"輕松實現(xiàn)無人值守換熱站和遠程監(jiān)測管理目的。

數(shù)據(jù)采集及顯示，能夠?qū)毫Γ▔翰睿?、溫度（℃）、流量（熱量）、液位、閥位、頻率（Hz）、電流等數(shù)據(jù)進行采集，并能顯示相應(yīng)的狀態(tài)及報警情況。能夠控制二次網(wǎng)回水壓力、調(diào)節(jié)二次網(wǎng)供回水溫差/壓差、遠程或就地控制循環(huán)水泵、補水泵啟停，調(diào)節(jié)閥開度，并能夠進行簡單能耗統(tǒng)計分析，以及其他的操作調(diào)節(jié)、報警、通訊等。

四、熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺軟件能夠展現(xiàn)熱網(wǎng)運行各個業(yè)務(wù)方向數(shù)據(jù)，包括綜合性的數(shù)據(jù)、預(yù)警報警的數(shù)據(jù)及重點明細數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行各種統(tǒng)計分析等。

1.視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控功能方面集實時瀏覽、自動報警、存儲、歷史瀏覽于一體，包括組合瀏覽（視頻的集中展示，采用分屏的方式，可以一次瀏覽多個攝像頭或者切換一個攝像頭的獨立瀏覽）、單獨瀏覽（以熱源、換熱站或重點區(qū)域為單位，獨立查看該區(qū)域的視頻）。

2、實時調(diào)度

換熱站是供熱企業(yè)熱網(wǎng)的重要組成部分。通過先進的熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)及控制理念的實施，能夠?qū)崿F(xiàn)對熱網(wǎng)的集中調(diào)度和有效監(jiān)控。換熱站監(jiān)控系統(tǒng)可以在調(diào)度中心實現(xiàn)的功能主要包括圖形化展現(xiàn)換熱站的運行狀態(tài)、列表形式展現(xiàn)各站的采集數(shù)據(jù)及實時狀態(tài)。在管理方面，換熱站無人值守系統(tǒng)可以大量節(jié)省人力成本，擴大管理者的管理范圍、提高決策的準確性，從過去的出現(xiàn)問題做補救，轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)問題做預(yù)防;為行業(yè)用戶提供優(yōu)質(zhì)完善的自動化系統(tǒng)解決方案。

3、提高操作技術(shù)

在現(xiàn)有熱源供熱能力的基礎(chǔ)上，通過氣候補償技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)及監(jiān)控技術(shù)等措施，提高供熱系統(tǒng)供熱效率，實現(xiàn)熱源控制一體化，管網(wǎng)監(jiān)控智能化和終端用戶信息化。系統(tǒng)將根據(jù)室外溫度，通過控制一次網(wǎng)流量控制熱量的傳輸和分配，實現(xiàn)按需供給，控制方式可以選擇手動控制也可以選擇自動控制。為實現(xiàn)真正意義上的換熱站無人值守，建立監(jiān)控系統(tǒng)，一方面，采集溫度、壓力、流量、循環(huán)泵、補水泵、水箱液位等參數(shù)狀態(tài);另一方面實時視頻監(jiān)控站內(nèi)的實際情況;通過通訊傳輸，將采集的視頻信號和運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)藉仩t房中央控制室，在控制室內(nèi)記錄各項數(shù)據(jù)，并自動分析計算行程報表。同時在中控室能夠控制氣候補償設(shè)備，循環(huán)泵、補水泵的啟停和運行參數(shù)，控制方式可以選擇手動控制也可以選擇自動控制。

4、運用先進的新技術(shù)

熱源部分調(diào)控的最基本的原則就是使熱量的產(chǎn)生與不斷變化的負荷達到一個動態(tài)平衡，即產(chǎn)熱量與需熱量相匹配?；谖锫?lián)網(wǎng)、云計算等信息技術(shù)以及供熱運行的大數(shù)據(jù)、綜合集成法、虛擬技術(shù)等工具和方法的應(yīng)用，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)全面透徹的信息化管理;智能融合熱源生產(chǎn)能力、管網(wǎng)輸配能力和氣象參數(shù)變化等，實現(xiàn)用戶熱負荷供需平衡在線模式分析和評估，對供熱系統(tǒng)按模擬評估結(jié)果對各級熱網(wǎng)統(tǒng)-智能調(diào)節(jié)，同時對熱網(wǎng)改造提供依據(jù)，達到按需供熱、節(jié)能減排。

5、熱網(wǎng)方面

（1）首先應(yīng)該充分利用平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，對于水速以及流量來進行控制，此時溫控器應(yīng)該安裝在回水管道，充分避免在供熱時出現(xiàn)近熱源消耗等情況，真正可做到水力平衡，為每位用戶保證有合理的室內(nèi)溫度，同時也可以保證熱流量具有一定的穩(wěn)定性。

（2）避免供熱系統(tǒng)出現(xiàn)失水的情況，供熱系統(tǒng)本身屬于閉式循環(huán)的工作方式，如果此時大量的失水，那么會導(dǎo)致補水不及時，而造成鍋爐空燒，此時會引發(fā)安全隱患。另外一點，如果此時一直在補水，溫度會出現(xiàn)降低的情況，這樣對于節(jié)能來講非常不利。想要避免供熱系統(tǒng)出現(xiàn)失水等情況，應(yīng)該對系統(tǒng)管道進行檢測，同時要避免管道內(nèi)出現(xiàn)腐蝕等情況。

結(jié)論：

數(shù)據(jù)監(jiān)控中心上位機通過GPRS-Internet網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控遠程換熱站，解決了換熱站分散時監(jiān)控問題，實現(xiàn)了供熱時跟蹤診斷，使供熱系統(tǒng)安全、可靠、節(jié)能地運行，實現(xiàn)了換熱站的無人值守，節(jié)約了更多的人力和物力資源。

參考文獻

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