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無人值守換熱站

優勢：
1、整合大數據分析，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，有利于管網平衡！

無人值守換熱站系統：

一、 綜述

隨著國家大力提倡城鎮集中供熱，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。我公司自主研發的Navarch型無人值守換熱站監控系統集現代計算機技術、自動控制技術、通訊技術及測控技術于一體，并針對供熱系統熱源、管網、終端用戶三個部分，提出三個主要環節的信息化管理平臺，實現了熱源控制一體化、管網監控智能化、終端用戶信息化。

無人值守換熱站監控系統可對熱網的溫度、壓力、流量、開關量等進行信號采集測量、控制、遠傳，實時監控一次網、二次網溫度、壓力、流量，循環泵、補水泵運行狀態，及水箱液位等各個參數狀態，進而對供熱過程進行有效的監測和控制。在供熱期間可按室外溫度調節二次網供回水溫度（可手動、自動切換），達到按需供熱，實現氣候補償節能控制，也可以進行分時分區節能控制，可以實現供熱全網熱量平衡及節約能源。

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

三、系統組成
無人值守換熱站監控系統由上位機—通訊—下位機構成；
    （一）上位機由工控機、系統軟件、彩色液晶顯示器、鍵盤及鼠標等構成；上位機即為監控中心的監控系統。上位機既是底層下位機數據傳輸的接受者，也是管理者對整個熱網系統進行調控并將命令下發到下位機的施令者。上位機監測界面直觀、方便的把當前所有數據顯示出來，并將完成各個監測點溫度、壓力、流量、熱量、開關量等參數的采集、整理、存儲，具有數據查詢、統計、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。可調控補水泵、循環泵的啟動、停止及頻率參數設定。

為了解決供熱系統中熱量的生產和系統熱網所需的熱量經常不相匹配的供熱問題，本公司專門研制、開發了一套適用于供熱系統鍋爐的監控系統軟件。本系統軟件采用*的計算機技術和高可靠的PLC設備開發而成。軟件可根據室外溫度和整個熱網所需熱量的對應表關系自動完成鍋爐系統中各電氣設備的運行工作（如爐排、鼓風機、引風機等的轉速），使得鍋爐輸出的熱量既不因過剩而浪費，又能滿足整個熱網所需的熱量，實現了熱源和熱網的聯動運行，有效地使熱量的生產和消費有機結合在一起。本系統軟件主界面采用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、寬帶網和GPRS幾種方式，數據的傳輸具有高效、實時、準確等優點。可根據不同的現場環境選取合適的通訊手段。無人值守換熱站監控系統遠程通訊功能可以分為遠程采集、遠程控制、遠程調節。
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、循環泵、補水泵進行控制，實現策略性及定向自動控制；
l 遠程調節：可以實現現場控制器的遠程調控，修改控制策略，修改報警參數值等。
    （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行者，同時兼具把底層設備的數據上傳。同時也可利用觸摸屏在下位機進行操作設置，并可實現氣候補償供熱、分時分區供熱等。
四、系統特點
    1、監測界面直觀、簡潔，可方便操作、性能穩定，功能可按需二次開發，數據傳輸率高；
    2、下位機操作采用觸摸屏方式，技術*、操作簡單、數據顯示簡潔明了；
    3、監控系統對運行人員、維護人員、管理人員賦予不同的權限，不同的人員具有不同的操作權限，從而避免了操作不當所造成的系統故障；
    4、監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、報警發生時間、報警參數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，無須去現場操作，可靠性高，節省人力物力。

五、自動控制實現
　　（一）數據采集

供熱系統的參數模擬量居多，開關量相對較少。另外，供熱系統的參數相對變化較慢，所以對提供數據采集的控制器要求為：
　　1、數據穩定可靠，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、有一定數據存儲能力，提供給遠程的上位機管理軟件。
　　4、工作方式切換功能
　　5、參數設定功能。可接受監控中心的遠程參數設定，也可接受現場觸摸屏的參數設定；
　　6、溫度、壓力、流量信號的采集功能；
　　7、通訊功能。內置通訊連接接口，作為被叫方，接受監控中心的訪問命令、控制命令；
　　8、連網全系統自動控制功能。根據監控中心下載的局部控制目標參數實現自動控制。采用專家PID調節算法、滯后調節等算法，調節換熱器的一次管網高溫水流量（通過控制電動調節閥實現），從而控制二次網的供/回水溫度；
　　9、獨立自動控制功能。根據運行人員通過現場觸摸屏設定的參數，獨立完成控制任務。
　　10、手動控制功能。運行人員通過對現場觸摸屏直接設定電動調節閥開度，直接調整換熱站一次管網高溫水流量。
　　（二）遠程通訊
　　通訊網絡承擔工作站與各個現場控制站之間的數據傳輸，數據交換，是整個監控項目的橋梁，是保證熱網監測系統正常運行的關鍵。監控系統采用的通訊方式有多種形式。應依據項目的實際情況決定采取何種通訊方式。
　　熱網監控系統的通訊從通訊方式可以分為：市話網、寬帶網和GPRS網。
　　1、市話網通訊方式的特點：
　　（1）供熱管網存在一定的滯后性，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）系統具有雙向數據傳輸功能，從而實現遠程控制，無人職守。
　　（5）覆蓋面廣，信號穩定。
　　2、寬帶網通訊的特點：
　　（1）用于已完供熱管網，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，即可實現網上通訊，無自維護量。
　　（3）永遠在線：用戶隨時都與網絡保持著聯系，即使沒有數據傳輸時，用戶也仍然附著在網上與網絡保持著聯系。
　　（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，數據傳輸快。
系統在數據傳輸過程中可申請加密機制，數據可以在公網上安全地傳輸。
　　（6）系統具有雙向數據傳輸功能，從而實現遠程控制，無人職守。
　　（7）系統依托相應的軟件，可以靈活實現點～點、點～多點、中心～多點的對等數據傳輸。
　　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。用戶隨時都與網絡保持著聯系，即使沒有數據傳輸時，用戶也仍然附著在網上與網絡保持著聯系。
　　（2）快速登錄：GPRS無線終端一開機，即已經與GPRS網絡建立了連接。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，數據傳輸的理論值可達171.2kb/s。
　　（4）按量計費：GPRS網絡按照用戶接收和發送數據包的數量來收取費用。沒有數據流量傳輸時，用戶即使在線，也不收費。
　　（5）覆蓋面廣：目前，GPRS網絡已基本覆蓋了所有GSM網絡，偏遠地區不再是數據傳輸的盲區。
　　（6）可移動性：企業對系統所有設備有自主權，無需與運營商交涉，可以自由分配。
　　（7）可靠性強：系統具有糾錯、重發機制，從而確保數據的完整性和正確性。其次，系統具有自動恢復功能，在GPRS網絡狀態不穩定的情況下，保證系統穩定工作，而無需人工干預。
　　（8）安全性高：系統在數據傳輸過程中加入了加密機制，數據可以在公網上安全地傳輸。
　　（9）無人職守：系統具有雙向數據傳輸功能，從而實現遠程控制，無人職守。
　　（10）靈活方便：系統依托相應的軟件，可以靈活實現點～點、點～多點、中心～多點的對等數據傳輸。
　　熱網監控系統遠程通訊從功能可以分為三部分，遠程采集、遠程控制、遠程調試。
　　1、遠程采集
　　遠程數據采集可以定時采集，也可以循環采集，即可以采集當前的實時數據，也可以采集過去的歷史數據（要求數據采集設備能存儲至少一周的歷史數據，已備通訊設備故障時數據不會丟失）。
　　2、遠程控制
　　遠程控制是無人值守換熱站的重要環節，包括對閥門的控制（手動開關閥門）、控制策略的選擇（經驗調節、定溫調節、手動調節等）供水溫度值的設定、循環泵的起停、補水泵的起停等。
　　3、遠程調試
　　理想的通訊方式不但解決了數據的遠程采集和控制，還可以實現現場控制器的遠程維護，修改控制策略，修改報警參數值，等等。可以減少去現場的次數，并且可以迅速的了解現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，經驗調節、定溫調節、分時段調節三種。
　　1、經驗調節
　　即根據以往的供熱經驗，在不同的室外溫度條件下，保證不同的二次網供水溫度。各個控制器輸入二次供水溫度調節曲線，系統通過檢測二次網供水溫度和室外溫度，自動調節一次網的閥門開度從而達到二次網的設定供水溫度值，實現換熱站的質調節。管理人員可以在現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、定溫調節
　　用戶可任意設定供水溫度值，系統將自動調節一次網的流量從而使二次網供水溫度穩定在此設定值。管理人員可以在現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、分時段調節
　　在不同的時間段設定不同的二次網供水溫度，本方式支持在不同的時間段修正固定的供水溫度設定值（經驗調節曲線或固定供水溫度），這樣可生成一條更經濟的運行曲線。管理人員可以在現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。分別通過調整循環泵變頻頻率和補水泵變頻頻率實現。變頻恒壓供水已經用得到很多，這里就不再說明。需要強調的是幾種故障和相應的保護措施。
　　1．二次供水壓力過高，供熱系統中，此故障是個比較嚴重的故障，需要系統停止運行進行檢查，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，系統設置超壓泄水電磁閥，報警發生時自動打開電磁閥泄水。
　　3．二次回水壓力過低，為了保護循環泵，此報警發生時系統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。
　　（五）報警管理
　　無人值守換熱站的監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、報警發生時間、報警參數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）權限設置
　　監控系統對運行人員、維護人員、管理人員賦予不同的權限，不同的人員具有不同的操作權限，從而避免了操作不當所造成的系統故障。
六、結論
　　無人值守換熱站很好的實現了對換熱站設備的自動控制，提高了供熱質量。滿足了用戶需求的前提下，節約了大量的人力、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據，使管理更加有地放矢，有效的提高了供熱管理水平；提高了熱力系統的運行管理水平；為熱力系統的運行管理提供一個良好的支持環境；提高公司效益。通過熱網智能監控系統，管理人員可以更清楚的了解各個換熱站的運行數據，使管理更加有地放矢，有效的提高了供熱管理水平；提高了熱力系統的運行管理水平；為熱力系統的運行管理提供一個良好的支持環境；節約了大量的人力、物力資源，減少了不必要的浪費，大大提高公司效益。