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1.概述
本文将介绍在现有供热能力的基础上,通过气候补偿技术、自动化控制技术、无线通讯技术等措施,实现按需供给,提高供热系统供热效率,从而节能环保的目的,实现真正意义上的换热站无人值守。换热站一般由循环水泵组成的循环水系统、补水泵组成的补水系统、由调节阀组成的温度调节系统构成。由变送器输出的压力、温度、流量等参数,通过PLC控制器对这些参数进行实时采集和处理。PLC控制系统对一次网的电动调节阀、二次网的循环系统、补水系统等进行自动控制。换热站的控制系统自动完成数据采集、设备控制、实时通讯、故障报警等功能。既能独立完成本地控制,又能在监控中心远程操作。
2.设计思想
集中供热换热站控制系统是—个多层次的复杂控制系统。该控制系统集换热站的自动控制系统、各个换热站与监控中心之间的通讯系统、监控中心的监控管理系统于一身的全自动的控制方案。换热站由动力配电柜、PLC控制器、各种传感器、执行器等设备构成,配电柜完成循环泵系统和补水系统的控制功能,具有手动和自动运行模式,换热站的运行程序独立存在于其控制系统PLC内,它能够脱离上位机监控管理软件而单独运行,其运行参数可以通过监控中心的上位机监控管理系统来观察并实施调整。各个换热站独立工作的同时,利用无线通讯系统将运行状态数据传给监控中心的管理系统,同时接受监控中心进行的运行参数调整。监控中心通过GPRS无线通讯模块与换热站PLC进行通讯,完成换热站运行与管理系统数据之间的数据交换,既可以监视各换热站的运行情况,也可以调整换热站的运行状态。
3.系统组成
本系统自动控制部分由PLC控制器、触摸屏、电动调节阀、变频器、压力、温度、流量变送器,串行通讯转换模块、GPRS模块等部件构成。系统首先通过变送器对现场信息进行采集并传送给PLC,PLC再根据上位机对给定信号和反馈信号进行比较运算,运算结果作为控制信号发送到前端I/O 模块,由I/O 模块转换成模拟量去控制电动调节阀、变频器、补水泵动作。根据二次供回压差自动控制变频器,从而控制循环泵的转速。根据二次回水压力变送器控制补水泵启停。同时,将数据送到触摸屏进行显示控制。也可通过GPRS网络,将数据传输到监控中心的服务器上,由服务器上的供热管理平台对数据进行定时采集、记录,并可在控制中心的大屏幕上直观地显示出来。其运行参数可由本地触摸屏或监控中心设置。
4.系统结构图


5.运行参数采集
5.1模拟量信号
一次网供、回水压力、 一次网供、回水温度、一次网热量 、 一次网阀门开度、二次网供、回水压力、 二次网供、回水温度、二次网供水瞬时流量 、补水瞬时流量、循环泵频率、水泵电流。
5.2报警/运行/故障状态:
 二次供水温度高限、二次回水压力低限、二次回水温度低限 、 补水箱液位低限、低低限、循环泵运行/故障、补水泵运行/故障、地面浸水报警、二次网流量故障、补水流量故障。
6.控制说明
6.1流量控制
在供暖初期,可根据每个换热站得供热面积,通过一次网供水调节阀,自动或手动分配该换热站的热水流量。
6.2温度控制
温度控制由以下三种方式完成:
6.2.1手动控制
根据供热经验,在不同的室外温度条件下,保证不同的二次网供水温度。手动调节阀门开度从而使二次网的供水温度达到二次网的设定供水温度值,实现换热站的供水温度调节。管理人员可以在现场通过触摸屏或上位机软件远程对此进行修改。
6.2.2二次供水温度控制
通过对换热站供水温度进行设定,使其按照所设定的温度运行,与时间段和室外温度无关。此时的二次供水温度为一个人工设定值,对阀门进行PID调节,使实际的二次供水温度与设定供水温度一致。管理人员可以在现场通过触摸屏或上位机软件远程对此进行修改。
6.2.3气候补偿器控制
换热站控制系统具有气候补偿功能。根据现场所设定的时间表,在相应的时间段内由PLC根据室外温度自动对供水温度进行计算和调节。在不同的时间段设定不同的二次网供水温度,该控制方式是在不同的时间段修正固定的供水温度设定值,这样可生成一条更经济的运行曲线。
换热站PLC根据上述算法计算出当前时间和当前室外温度下的二次供水温度,通过PID算法调节一次侧电动调节阀的阀门开度,使实际的二次供水温度一致。从而改变一级网侧的流量,实现二级网侧供热量调节。管理人员可以在现场通过触摸屏或上位机软件远程对此曲线进行修改。
6.3压力控制
6.3.1循环泵控制
手动控制:可手动直接设定变频器的频率,使水泵以一个固定的频率运行。
自动控制:恒压差变频控制,随着外网的压差变化,自动调节循环泵变频频率;
6.3.2补水泵的控制
自动:根据二次回水压力,自动定压补水;
手动:手动启动或停止补水泵;
保护:当水箱液位低于设定值后,系统报警,低于临界值后,补水泵停止运行,实现对补水泵的保护;
7.GPRS无线通信
   GPR通信系统是实现多个换热站和监控中心数据传输的通道,根据集中供热监控系统的技术要求和当地通信基础设施情况,以及通信费用情况综合考虑选择通信方式。由于监控中心距各换热站距离较远及各站分布较分散的现状,我们采用的是GPRS无线通信。
 GPRS网特点:
(1) 覆盖面广:是在GSM网络上增加的数据通信业务。
(2) 传输速率高:数据传输速率最高可达到171.2kb/s。
(3) 永远在线:用户可随时与网络保持联系。
(4) 按流量计费:按照用户收发数据包的数量来收费,没有流量传输不收费。
8.热网监控中心
在监控中心和换热站能够独立实现手动/自动控制泵的启、停和运行频率,及调节阀开度,实时显示运行的各项数据,对相关数据进行报警、联锁控制,并根据集中供热的特性,进行初期一次网流量调节;供暖后期的二次网供水温度调节;室外温度调节;三种控制模式任意选择,最终实现无人值守状态下供热运行模式。
8.1远程采集
远程数据采集采用定时采集,采集频率一般为10s,这样就保证了换热站所有数据能及时上传给热网监控中心,监控中心值班人员实时了解各换热站运行状况,发现问题及时处理,保证了供热系统的稳定运行。
8.2远程控制
远程控制是无人值守换热站的重要环节,包括对阀门的控制(手动开关阀门)、控制方式的选择(气候补偿调节、二次供温调节、手动调节等)供水温度的设定、循环泵的起停、补水泵的起停等。
 

 

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