無人值守換熱站

無人值守換熱站

優(yōu)勢：
1、整合大數(shù)據(jù)分析，降低能源損耗，保證能源合理利用!
2、運用模糊控制理論，提前預判，保障設備可靠運行！
3、運用自適應控制，做到精準控制，有利于管網(wǎng)平衡！

無人值守換熱站系統(tǒng)：

一、 綜述

隨著國家大力提倡城鎮(zhèn)集中供熱，各地供熱公司新建換熱站大多都是無人值守換熱站，同時對老的換熱站的改造也在向無人值守換熱站靠攏。我公司自主研發(fā)的Navarch型無人值守換熱站監(jiān)控系統(tǒng)集現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)及測控技術(shù)于一體，并針對供熱系統(tǒng)熱源、管網(wǎng)、終端用戶三個部分，提出三個主要環(huán)節(jié)的信息化管理平臺，實現(xiàn)了熱源控制一體化、管網(wǎng)監(jiān)控智能化、終端用戶信息化。

無人值守換熱站監(jiān)控系統(tǒng)可對熱網(wǎng)的溫度、壓力、流量、開關量等進行信號采集測量、控制、遠傳，實時監(jiān)控一次網(wǎng)、二次網(wǎng)溫度、壓力、流量，循環(huán)泵、補水泵運行狀態(tài)，及水箱液位等各個參數(shù)狀態(tài)，進而對供熱過程進行有效的監(jiān)測和控制。在供熱期間可按室外溫度調(diào)節(jié)二次網(wǎng)供回水溫度（可手動、自動切換），達到按需供熱，實現(xiàn)氣候補償節(jié)能控制，也可以進行分時分區(qū)節(jié)能控制，可以實現(xiàn)供熱全網(wǎng)熱量平衡及節(jié)約能源。

二、控制目的：
　　1、宏觀掌握供熱系統(tǒng)運行狀況、運行質(zhì)量。
　　2、保證供熱系統(tǒng)的運行參數(shù)。對熱網(wǎng)的水力工況和熱力工況進行全自動調(diào)節(jié)，解決各換熱站的耦合影響，消除熱網(wǎng)水平失調(diào)，平衡供熱效果。
　　3、以節(jié)省總供熱量為目標，在滿足熱網(wǎng)用戶基本采暖要求的前提下盡量減少總供熱量，從而達到提高經(jīng)濟效益的目的。
　　4、更好地進行供熱系統(tǒng)設備的維護及管理。及時檢測報告供熱系統(tǒng)故障，作到防微杜漸，防患未然。
　　5、為熱網(wǎng)如何經(jīng)濟高效運行提供分析基礎和分析依據(jù)。通過記錄的熱網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)，在一個采暖期結(jié)束后與前期數(shù)據(jù)進行比較分析，查出主要能耗來源，為今后的節(jié)能挖潛改造提供條件。

三、系統(tǒng)組成
無人值守換熱站監(jiān)控系統(tǒng)由上位機—通訊—下位機構(gòu)成；
    （一）上位機由工控機、系統(tǒng)軟件、彩色液晶顯示器、鍵盤及鼠標等構(gòu)成；上位機即為監(jiān)控中心的監(jiān)控系統(tǒng)。上位機既是底層下位機數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮苷撸彩枪芾碚邔φ麄€熱網(wǎng)系統(tǒng)進行調(diào)控并將命令下發(fā)到下位機的施令者。上位機監(jiān)測界面直觀、方便的把當前所有數(shù)據(jù)顯示出來，并將完成各個監(jiān)測點溫度、壓力、流量、熱量、開關量等參數(shù)的采集、整理、存儲，具有數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、打印報表等功能；且在上位機可操控底層設備的啟動、停止等功能。可調(diào)控補水泵、循環(huán)泵的啟動、停止及頻率參數(shù)設定。

為了解決供熱系統(tǒng)中熱量的生產(chǎn)和系統(tǒng)熱網(wǎng)所需的熱量經(jīng)常不相匹配的供熱問題，本公司專門研制、開發(fā)了一套適用于供熱系統(tǒng)鍋爐的監(jiān)控系統(tǒng)軟件。本系統(tǒng)軟件采用*的計算機技術(shù)和高可靠的PLC設備開發(fā)而成。軟件可根據(jù)室外溫度和整個熱網(wǎng)所需熱量的對應表關系自動完成鍋爐系統(tǒng)中各電氣設備的運行工作（如爐排、鼓風機、引風機等的轉(zhuǎn)速），使得鍋爐輸出的熱量既不因過剩而浪費，又能滿足整個熱網(wǎng)所需的熱量，實現(xiàn)了熱源和熱網(wǎng)的聯(lián)動運行，有效地使熱量的生產(chǎn)和消費有機結(jié)合在一起。本系統(tǒng)軟件主界面采用Flash制作，美觀、直觀、友好、操作簡單、方便、可靠。
    （二）通訊的方式主要有市話網(wǎng)、寬帶網(wǎng)和GPRS幾種方式，數(shù)據(jù)的傳輸具有高效、實時、準確等優(yōu)點。可根據(jù)不同的現(xiàn)場環(huán)境選取合適的通訊手段。無人值守換熱站監(jiān)控系統(tǒng)遠程通訊功能可以分為遠程采集、遠程控制、遠程調(diào)節(jié)。
l 遠程采集：可以定時采集，也可以實時采集； 
l 遠程控制：對電動閥、循環(huán)泵、補水泵進行控制，實現(xiàn)策略性及定向自動控制；
l 遠程調(diào)節(jié)：可以實現(xiàn)現(xiàn)場控制器的遠程調(diào)控，修改控制策略，修改報警參數(shù)值等。
    （三）下位機由PLC控制器、觸摸屏、變送器、傳感器等組成。下位機是上位機命令的執(zhí)行者，同時兼具把底層設備的數(shù)據(jù)上傳。同時也可利用觸摸屏在下位機進行操作設置，并可實現(xiàn)氣候補償供熱、分時分區(qū)供熱等。
四、系統(tǒng)特點
    1、監(jiān)測界面直觀、簡潔，可方便操作、性能穩(wěn)定，功能可按需二次開發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸率高；
    2、下位機操作采用觸摸屏方式，技術(shù)*、操作簡單、數(shù)據(jù)顯示簡潔明了；
    3、監(jiān)控系統(tǒng)對運行人員、維護人員、管理人員賦予不同的權(quán)限，不同的人員具有不同的操作權(quán)限，從而避免了操作不當所造成的系統(tǒng)故障；
    4、監(jiān)控中心軟件具備報警管理功能，每條報警信息應該包含報警站點、報警發(fā)生時間、報警參數(shù)及當前值等詳細信息；
5、操作人員可通過上位機控制底層設備，無須去現(xiàn)場操作，可靠性高，節(jié)省人力物力。

五、自動控制實現(xiàn)
　　（一）數(shù)據(jù)采集

供熱系統(tǒng)的參數(shù)模擬量居多，開關量相對較少。另外，供熱系統(tǒng)的參數(shù)相對變化較慢，所以對提供數(shù)據(jù)采集的控制器要求為：
　　1、數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，并不要求過高的采集頻率。
　　2、有一定的分析計算能力，例如計算瞬時流量、計算供回水壓差、溫差等。
　　3、有一定數(shù)據(jù)存儲能力，提供給遠程的上位機管理軟件。
　　4、工作方式切換功能
　　5、參數(shù)設定功能。可接受監(jiān)控中心的遠程參數(shù)設定，也可接受現(xiàn)場觸摸屏的參數(shù)設定；
　　6、溫度、壓力、流量信號的采集功能；
　　7、通訊功能。內(nèi)置通訊連接接口，作為被叫方，接受監(jiān)控中心的訪問命令、控制命令；
　　8、連網(wǎng)全系統(tǒng)自動控制功能。根據(jù)監(jiān)控中心下載的局部控制目標參數(shù)實現(xiàn)自動控制。采用專家PID調(diào)節(jié)算法、滯后調(diào)節(jié)等算法，調(diào)節(jié)換熱器的一次管網(wǎng)高溫水流量（通過控制電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)），從而控制二次網(wǎng)的供/回水溫度；
　　9、獨立自動控制功能。根據(jù)運行人員通過現(xiàn)場觸摸屏設定的參數(shù)，獨立完成控制任務。
　　10、手動控制功能。運行人員通過對現(xiàn)場觸摸屏直接設定電動調(diào)節(jié)閥開度，直接調(diào)整換熱站一次管網(wǎng)高溫水流量。
　　（二）遠程通訊
　　通訊網(wǎng)絡承擔工作站與各個現(xiàn)場控制站之間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)交換，是整個監(jiān)控項目的橋梁，是保證熱網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的關鍵。監(jiān)控系統(tǒng)采用的通訊方式有多種形式。應依據(jù)項目的實際情況決定采取何種通訊方式。
　　熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊從通訊方式可以分為：市話網(wǎng)、寬帶網(wǎng)和GPRS網(wǎng)。
　　1、市話網(wǎng)通訊方式的特點：
　　（1）供熱管網(wǎng)存在一定的滯后性，無須實時在線。所以，通訊方式采用撥號方式也不失一種好方法。
　　（2）有線通信時，要先撥號以后才能通信，速度比較慢。運行費用較低。
　　（3）維護均由電信部門負責。
　　（4）系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。
　　（5）覆蓋面廣，信號穩(wěn)定。
　　2、寬帶網(wǎng)通訊的特點：
　　（1）用于已完供熱管網(wǎng)，無須土方開挖。
　　（2）申請ADSL方式通訊，只須按月交納一定的費用，即可實現(xiàn)網(wǎng)上通訊，無自維護量。
　　（3）永遠在線：用戶隨時都與網(wǎng)絡保持著聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸時，用戶也仍然附著在網(wǎng)上與網(wǎng)絡保持著聯(lián)系。
　　（4）每次登錄Internet只需要一個激活的過程，一般僅需要1到3秒鐘。
　　（5）高速傳輸：由于ADSL采用了*的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸快。
系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中可申請加密機制，數(shù)據(jù)可以在公網(wǎng)上安全地傳輸。
　　（6）系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。
　　（7）系統(tǒng)依托相應的軟件，可以靈活實現(xiàn)點～點、點～多點、中心～多點的對等數(shù)據(jù)傳輸。
　　3、GPRS無線通信的特點
　　（1）永遠在線：通信時，不需要象PSTN那樣要先撥號以后才能通信。用戶隨時都與網(wǎng)絡保持著聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸時，用戶也仍然附著在網(wǎng)上與網(wǎng)絡保持著聯(lián)系。
　　（2）快速登錄：GPRS無線終端一開機，即已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡建立了連接。每次登錄Internet只需要一個激活的過程，一般僅需要1到3秒鐘。
　　（3）高速傳輸：由于GPRS采用了*的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦碚撝悼蛇_171.2kb/s。
　　（4）按量計費：GPRS網(wǎng)絡按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用。沒有數(shù)據(jù)流量傳輸時，用戶即使在線，也不收費。
　　（5）覆蓋面廣：目前，GPRS網(wǎng)絡已基本覆蓋了所有GSM網(wǎng)絡，偏遠地區(qū)不再是數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿^(qū)。
　　（6）可移動性：企業(yè)對系統(tǒng)所有設備有自主權(quán)，無需與運營商交涉，可以自由分配。
　　（7）可靠性強：系統(tǒng)具有糾錯、重發(fā)機制，從而確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。其次，系統(tǒng)具有自動恢復功能，在GPRS網(wǎng)絡狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而無需人工干預。
　　（8）安全性高：系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中加入了加密機制，數(shù)據(jù)可以在公網(wǎng)上安全地傳輸。
　　（9）無人職守：系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。
　　（10）靈活方便：系統(tǒng)依托相應的軟件，可以靈活實現(xiàn)點～點、點～多點、中心～多點的對等數(shù)據(jù)傳輸。
　　熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)遠程通訊從功能可以分為三部分，遠程采集、遠程控制、遠程調(diào)試。
　　1、遠程采集
　　遠程數(shù)據(jù)采集可以定時采集，也可以循環(huán)采集，即可以采集當前的實時數(shù)據(jù)，也可以采集過去的歷史數(shù)據(jù)（要求數(shù)據(jù)采集設備能存儲至少一周的歷史數(shù)據(jù)，已備通訊設備故障時數(shù)據(jù)不會丟失）。
　　2、遠程控制
　　遠程控制是無人值守換熱站的重要環(huán)節(jié)，包括對閥門的控制（手動開關閥門）、控制策略的選擇（經(jīng)驗調(diào)節(jié)、定溫調(diào)節(jié)、手動調(diào)節(jié)等）供水溫度值的設定、循環(huán)泵的起停、補水泵的起停等。
　　3、遠程調(diào)試
　　理想的通訊方式不但解決了數(shù)據(jù)的遠程采集和控制，還可以實現(xiàn)現(xiàn)場控制器的遠程維護，修改控制策略，修改報警參數(shù)值，等等。可以減少去現(xiàn)場的次數(shù)，并且可以迅速的了解現(xiàn)場控制器的工作情況，大大提高了工作效率。
　　（三）溫度控制
　　要使用戶家里溫度更加舒適，必須保證換熱站供出的溫度（熱量）合適，這樣我們就根據(jù)不同情況對換熱站的二次出水溫度進行控制。控制方式大致分為，經(jīng)驗調(diào)節(jié)、定溫調(diào)節(jié)、分時段調(diào)節(jié)三種。
　　1、經(jīng)驗調(diào)節(jié)
　　即根據(jù)以往的供熱經(jīng)驗，在不同的室外溫度條件下，保證不同的二次網(wǎng)供水溫度。各個控制器輸入二次供水溫度調(diào)節(jié)曲線，系統(tǒng)通過檢測二次網(wǎng)供水溫度和室外溫度，自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的閥門開度從而達到二次網(wǎng)的設定供水溫度值，實現(xiàn)換熱站的質(zhì)調(diào)節(jié)。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機軟件遠程對此曲線進行修改。曲線如圖：
　　2、定溫調(diào)節(jié)
　　用戶可任意設定供水溫度值，系統(tǒng)將自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的流量從而使二次網(wǎng)供水溫度穩(wěn)定在此設定值。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機軟件遠程對此設定值進行修改。
　　3、分時段調(diào)節(jié)
　　在不同的時間段設定不同的二次網(wǎng)供水溫度，本方式支持在不同的時間段修正固定的供水溫度設定值（經(jīng)驗調(diào)節(jié)曲線或固定供水溫度），這樣可生成一條更經(jīng)濟的運行曲線。管理人員可以在現(xiàn)場通過液晶鍵盤或通過上位機軟件遠程對此曲線進行修改。如下圖所示，固定供水溫度運行（紅色）＋分時段修正運行時的實際供水溫度（黑色）曲線：
　　（四）壓力控制
　　無人值守換熱站中壓力控制主要是二次供水壓力（或者是二次供回水壓差）和二次回水壓力的控制。分別通過調(diào)整循環(huán)泵變頻頻率和補水泵變頻頻率實現(xiàn)。變頻恒壓供水已經(jīng)用得到很多，這里就不再說明。需要強調(diào)的是幾種故障和相應的保護措施。
　　1．二次供水壓力過高，供熱系統(tǒng)中，此故障是個比較嚴重的故障，需要系統(tǒng)停止運行進行檢查，否則有可能會造成用戶家里暖氣片的損壞。
　　2．二次回水壓力過高，系統(tǒng)設置超壓泄水電磁閥，報警發(fā)生時自動打開電磁閥泄水。
　　3．二次回水壓力過低，為了保護循環(huán)泵，此報警發(fā)生時系統(tǒng)應該停止運行并報警。
　　4．補水箱水位過低，應該停止補水，避免補水泵長期無水運行造成損壞。
　　5．補水箱水位過高，應該關閉自來水，避免不必要的浪費。
　　6．有些換熱站生水壓力不足或防止短時間停水，應該設置生水箱。
　　另外，控制器和變頻器進行通訊，設定和讀取變頻器的參數(shù)如：工作電壓、工作頻率、工作電流等，以便了解水泵電機的運行情況。通訊方式可以通過一根通訊電纜實現(xiàn)。
　　（五）報警管理
　　無人值守換熱站的監(jiān)控中心軟件具備報警管理功能，每條報警信息應該包含報警站點、報警發(fā)生時間、報警參數(shù)及當前值等詳細信息。軟件對過去的報警可以按站點或按時間進行查詢，并記錄報警的處理人和處理時間。
　　（六）權(quán)限設置
　　監(jiān)控系統(tǒng)對運行人員、維護人員、管理人員賦予不同的權(quán)限，不同的人員具有不同的操作權(quán)限，從而避免了操作不當所造成的系統(tǒng)故障。
六、結(jié)論
　　無人值守換熱站很好的實現(xiàn)了對換熱站設備的自動控制，提高了供熱質(zhì)量。滿足了用戶需求的前提下，節(jié)約了大量的人力、物力資源，減少了不必要的浪費。同時，管理人員可以更清楚的了解各個換熱站的運行數(shù)據(jù)，使管理更加有地放矢，有效的提高了供熱管理水平；提高了熱力系統(tǒng)的運行管理水平；為熱力系統(tǒng)的運行管理提供一個良好的支持環(huán)境；提高公司效益。通過熱網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)，管理人員可以更清楚的了解各個換熱站的運行數(shù)據(jù)，使管理更加有地放矢，有效的提高了供熱管理水平；提高了熱力系統(tǒng)的運行管理水平；為熱力系統(tǒng)的運行管理提供一個良好的支持環(huán)境；節(jié)約了大量的人力、物力資源，減少了不必要的浪費，大大提高公司效益。