供熱工程(第四版)第17章--集中供熱系統(tǒng)自動化

1、第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,,概述,,,集中供熱系統(tǒng)自動化的目的,1.利于及時地了解并掌握熱源、熱網(wǎng)的參數(shù)與運行工況。,2.利于節(jié)能降耗。,3.利于實現(xiàn)減員增效。,4.利于及時發(fā)現(xiàn)故障，確保供熱安全。,5.利于建立運行檔案，形成企業(yè)信息，實現(xiàn)量化管理。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-1 集中供熱系統(tǒng)自動化的組成,一、集中供熱系統(tǒng)的自動化 可以根據(jù)供熱系統(tǒng)的組成將集中供熱系統(tǒng)的自控分為熱源部分，

2、管網(wǎng)及中繼泵站，熱力子站部分。這幾部分并不是在孤立地運行，而是相互結(jié)合構(gòu)成的聯(lián)動系統(tǒng)，它包括一個調(diào)度中心，通信網(wǎng)絡(luò)平臺，熱力子站控制系統(tǒng)。1、調(diào)度中心一般包括計算機及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，計算機包括操作員站、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備包括交換機、防火墻、路由器等。2、通信網(wǎng)絡(luò)平臺是連接調(diào)度中心和子站控制系統(tǒng)的橋梁，通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇主要根據(jù)本地區(qū)的實際情況，考慮通訊距離，施工難度，初期投入成本，以后運營成本等，選取一個切合實

3、際的通訊網(wǎng)絡(luò)。3、熱力子站控制系統(tǒng)包括熱力站控制器、管網(wǎng)數(shù)據(jù)控制器、中繼站控制器、熱源控制器、熱計量控制器。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-1 集中供熱系統(tǒng)自動化的組成,二、集中供熱系統(tǒng)的熱計量 集中供熱系統(tǒng)的熱計量根據(jù)用戶的不同可分為熱用戶的計量、熱力站的計量及熱源出口（或首站）的計量。根據(jù)計量的層次可分為內(nèi)部管理型與貿(mào)易計量型。對于前者可采用各種準確適宜的熱計量裝置；而后者需經(jīng)當?shù)鼗蛏霞?/p>

4、的法定技術(shù)監(jiān)督部門認定，且必須是貿(mào)易雙方認可的計量裝置，從而便于處理因貿(mào)易而產(chǎn)生的各種糾紛。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,熱力站的自控的首要目的就是使各個熱力站按所需得到熱量，并將其合理地以流體流量的形式分配出去。根據(jù)熱力站的換熱特點，本節(jié)分別對單純換熱的熱力站（簡稱換熱站），首站換熱站，冷、熱及生活熱水換熱站及泵站的自控系統(tǒng)分別作簡單介紹。一、換熱站自控部分

5、 換熱站自控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集控制部分、循環(huán)水泵控制部分、補水定壓控制部分、通訊部分等組成，通過熱工檢測儀表測量一次網(wǎng)二次網(wǎng)溫度壓力流量等信號按自控系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定的控制算法及控制方式完成對一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵及補水泵的控制，以達到換熱站安全的可靠的經(jīng)濟的運行。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,（一）換熱站監(jiān)控參數(shù)的采集換熱站具體的采集參數(shù)如下： 1.一次網(wǎng)供、回水溫度、壓力、流量（

6、熱量）； 2.二次網(wǎng)供、回水溫度、壓力、流量；3.一次網(wǎng)供水電動調(diào)節(jié)閥；4.循環(huán)水泵、補水泵的啟動、停止、運行狀態(tài)；5.循環(huán)泵、補水泵的頻率控制與反饋；6.補水箱液位；7.室外溫度；8.耗水量、電量及熱量的計量參數(shù)。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,（二）換熱站的調(diào)節(jié)方式與控制策略 1.換熱站的調(diào)節(jié)方式 （1）質(zhì)調(diào)節(jié) （2）量調(diào)節(jié)

7、 （3）分階段的質(zhì)調(diào)與量調(diào)相結(jié)合 2.控制策略 （1）熱負荷預(yù)測策略 （2）室外溫度的選取 （3）供水溫度曲線的生成 （4）前饋模糊PID控制策略 （5）參數(shù)自整定模糊PID控制,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,（三）換熱站控制器（RTU）組成類型 換熱站控制器RTU 是Remote Terminal Unit 的縮寫，我們

8、在下面簡稱RTU。1.換熱站的RTU組成分類2.循環(huán)水控制系統(tǒng)的組成 3.補水泵控制系統(tǒng)的組成4.熱力站水、電、熱計量系統(tǒng)的組成,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,（二）首站自控部分 首站是設(shè)在熱源出口的換熱站，來自熱源的蒸汽將熱網(wǎng)的回水加熱后，供應(yīng)網(wǎng)上用戶使用，蒸汽的凝水可返回到熱源循環(huán)使用或作為熱網(wǎng)的補水。首站自控系統(tǒng)在選擇時要考慮以下幾個方面的

9、情況： 1.熱網(wǎng)的負荷調(diào)節(jié)2.熱網(wǎng)的流量控制3.首站的安全性,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,一.監(jiān)控及上傳的主要參數(shù)如下： 1.蒸汽管網(wǎng)壓力、溫度、流量； 2.凝結(jié)水的壓力、溫度、流量； 3.熱水管網(wǎng)供回壓力、溫度、流量； 4.汽水換熱器的水位，出口凝結(jié)水溫度；

10、 5.電動調(diào)節(jié)閥的控制及反饋信號； 6.循環(huán)泵電機的工作頻率及運行狀態(tài)； 7.補水泵電機的工作頻率及運行狀態(tài)； 8.凝結(jié)水泵電機的工作頻率及運行狀態(tài)； 9.熱量計量參數(shù)。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,二.幾個重要參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制 1.供水溫度調(diào)節(jié)

11、 2.循環(huán)泵變頻調(diào)節(jié)變頻 3.汽水換熱器的水位控制汽水,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,（三）冷、熱水及生活熱水站的控制 熱水及生活熱水站主要是提供采暖、生活熱水、空調(diào)制冷的熱力站。這種供熱方式可應(yīng)用于長江中、下游流域一帶，由于冬季有幾個月的寒冷期，需要采暖設(shè)備供暖；夏天又非常炎熱，采用集中空調(diào)制冷站的模式制冷，既環(huán)保又節(jié)約能源，前景非常良好，近幾年一些城市正在積極推行采用

12、。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,（四）泵站控制 熱網(wǎng)上的泵站主要有兩類：一類是加壓泵站，通過加壓，僅改變熱網(wǎng)中熱媒的水力工況，而熱力工況不發(fā)生變化；另一類是混水泵站，熱媒的水力與熱力工況均發(fā)生變化。 一.加壓泵站 供熱系統(tǒng)上的循環(huán)泵是為熱網(wǎng)上的熱媒提供循環(huán)動力的裝置，一般設(shè)在熱源處。管線太長時，為降低熱網(wǎng)的壓力需設(shè)置加壓泵站

13、。加壓泵站按設(shè)置的位置可分為中繼泵站（供水加壓泵站、回水加壓泵站）和末端加壓泵站。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,泵站主要的監(jiān)測參數(shù)： 1.泵站進、出口母管的壓力、溫度及流量； 2.除污器前后的壓力，旁通閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 3.每臺水泵吸進口和出口的壓力； 4.泵站進口或出口母管的旁通閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 5.泵的電動機工作狀態(tài)，變頻器的運行頻率及電

14、機電流值。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17-2 熱力站的自控,二.混水泵站 管網(wǎng)中的一級管網(wǎng)、二級管網(wǎng)的水力工況是相互獨立的，互不干擾的?；焖臼挂患壘W(wǎng)、二級網(wǎng)水力工況相互關(guān)聯(lián)。泵站主要的監(jiān)測參數(shù)： 1.泵站一、二級網(wǎng)的進、出口的壓力、溫度及流量； 2.泵站一級網(wǎng)供水電動調(diào)節(jié)閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 3.泵站二級網(wǎng)回水電動調(diào)節(jié)閥的閥位及開關(guān)狀態(tài)； 4.混水泵的電動機工作

15、狀態(tài)，變頻器的運行頻率及電機的電流值。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17- 3 鍋爐房的自動監(jiān)測與控制,鍋爐房的設(shè)備眾多，調(diào)節(jié)與控制要求也最為復(fù)雜。鍋爐房生產(chǎn)的熱媒為蒸汽或高溫熱水，本節(jié)以蒸汽鍋爐房為例，對其自控系統(tǒng)進行介紹。以水為熱媒的鍋爐房的自控可以以此作為參照。一、鍋爐房的熱工監(jiān)測 鍋爐主要監(jiān)測點，書中表17-2中為鍋爐房一般經(jīng)常需要監(jiān)測的熱工參數(shù)二、鍋爐的控制鍋爐是一個多參數(shù)、多變量的

16、復(fù)雜調(diào)節(jié)對象。下面就僅以蒸汽鍋爐為例進行講述。在工程上常把鍋爐的控制做簡化處理，劃分為幾個系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，主要分為三部分：,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17- 3 鍋爐房的自動監(jiān)測與控制,1.汽包水位控制系統(tǒng)，被調(diào)量是汽包水位，調(diào)節(jié)量是給水流量。它主要是考慮汽包內(nèi)物料的平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包中的水位在工藝范圍內(nèi)。2.燃燒系統(tǒng)控制，使燃料燃燒所產(chǎn)生的能量適應(yīng)鍋爐負荷的需要。蒸汽鍋爐其基本任務(wù)是使燃料

17、燃燒所產(chǎn)生的熱量能滿足蒸汽熱負荷的需要。蒸汽的母管壓力是鍋爐供汽量與蒸汽負荷所需能量是否得到滿足的指標。 3.輔助設(shè)備調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這部分的控制多為簡單控制系統(tǒng)。對于蒸汽鍋爐有過熱蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)、熱力除氧器的壓力和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，熱水鍋爐有補水壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。,第十七章 集中供熱系統(tǒng)自動化,§17- 3 鍋爐房的自動監(jiān)測與控制,三、鍋爐的集散控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng)DCS（Distributed C