供热工程(第四版)第17章 集中供热系统自动化

第十七章集中供热系统自动化概述集中供热系统自动化的目的1.利于及时地了解并掌握热源、热网的参数与运行工况。2.利于节能降耗。3.利于实现减员增效。4.利于及时发现故障，确保供热安全。5.利于建立运行档案，形成企业信息，实现量化管理。第十七章集中供热系统自动化§17-1集中供热系统自动化的组成一、集中供热系统的自动化可以根据供热系统的组成将集中供热系统的自控分为热源部分，管网及中继泵站，热力子站部分。这几部分并不是在孤立地运行，而是相互结合构成的联动系统，它包括一个调度中心，通信网络平台，热力子站控制系统。1、调度中心一般包括计算机及网络通信设备，计算机包括操作员站、网络发布服务器、数据库服务器。网络通信设备包括交换机、防火墙、路由器等。2、通信网络平台是连接调度中心和子站控制系统的桥梁，通讯网络的选择主要根据本地区的实际情况，考虑通讯距离，施工难度，初期投入成本，以后运营成本等，选取一个切合实际的通讯网络。3、热力子站控制系统包括热力站控制器、管网数据控制器、中继站控制器、热源控制器、热计量控制器。第十七章集中供热系统自动化§17-1集中供热系统自动化的组成二、集中供热系统的热计量集中供热系统的热计量根据用户的不同可分为热用户的计量、热力站的计量及热源出口（或首站）的计量。根据计量的层次可分为内部管理型与贸易计量型。对于前者可采用各种准确适宜的热计量装置；而后者需经当地或上级的法定技术监督部门认定，且必须是贸易双方认可的计量装置，从而便于处理因贸易而产生的各种纠纷。第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控热力站的自控的首要目的就是使各个热力站按所需得到热量，并将其合理地以流体流量的形式分配出去。根据热力站的换热特点，本节分别对单纯换热的热力站（简称换热站），首站换热站，冷、热及生活热水换热站及泵站的自控系统分别作简单介绍。一、换热站自控部分换热站自控系统主要由数据采集控制部分、循环水泵控制部分、补水定压控制部分、通讯部分等组成，通过热工检测仪表测量一次网二次网温度压力流量等信号按自控系统中预先设定的控制算法及控制方式完成对一次网调节阀、循环泵及补水泵的控制，以达到换热站安全的可靠的经济的运行。第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控（一）换热站监控参数的采集换热站具体的采集参数如下：1.一次网供、回水温度、压力、流量（热量）；2.二次网供、回水温度、压力、流量；3.一次网供水电动调节阀；4.循环水泵、补水泵的启动、停止、运行状态；5.循环泵、补水泵的频率控制与反馈；6.补水箱液位；7.室外温度；8.耗水量、电量及热量的计量参数。第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控（二）换热站的调节方式与控制策略1.换热站的调节方式（1）质调节（2）量调节（3）分阶段的质调与量调相结合2.控制策略（1）热负荷预测策略（2）室外温度的选取（3）供水温度曲线的生成（4）前馈模糊PID控制策略（5）参数自整定模糊PID控制第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控（三）换热站控制器（RTU）组成类型换热站控制器RTU是RemoteTerminalUnit的缩写，我们在下面简称RTU。1.换热站的RTU组成分类2.循环水控制系统的组成3.补水泵控制系统的组成4.热力站水、电、热计量系统的组成第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控（二）首站自控部分首站是设在热源出口的换热站，来自热源的蒸汽将热网的回水加热后，供应网上用户使用，蒸汽的凝水可返回到热源循环使用或作为热网的补水。首站自控系统在选择时要考虑以下几个方面的情况：1.热网的负荷调节2.热网的流量控制3.首站的安全性第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控一.监控及上传的主要参数如下：1.蒸汽管网压力、温度、流量；2.凝结水的压力、温度、流量；3.热水管网供回压力、温度、流量；4.汽水换热器的水位，出口凝结水温度；5.电动调节阀的控制及反馈信号；6.循环泵电机的工作频率及运行状态；7.补水泵电机的工作频率及运行状态；8.凝结水泵电机的工作频率及运行状态；9.热量计量参数。第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控二.几个重要参数的调节与控制1.供水温度调节2.循环泵变频调节变频3.汽水换热器的水位控制汽水第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控（三）冷、热水及生活热水站的控制热水及生活热水站主要是提供采暖、生活热水、空调制冷的热力站。这种供热方式可应用于长江中、下游流域一带，由于冬季有几个月的寒冷期，需要采暖设备供暖；夏天又非常炎热，采用集中空调制冷站的模式制冷，既环保又节约能源，前景非常良好，近几年一些城市正在积极推行采用。第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控（四）泵站控制热网上的泵站主要有两类：一类是加压泵站，通过加压，仅改变热网中热媒的水力工况，而热力工况不发生变化；另一类是混水泵站，热媒的水力与热力工况均发生变化。一.加压泵站供热系统上的循环泵是为热网上的热媒提供循环动力的装置，一般设在热源处。管线太长时，为降低热网的压力需设置加压泵站。加压泵站按设置的位置可分为中继泵站（供水加压泵站、回水加压泵站）和末端加压泵站。第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控泵站主要的监测参数：1.泵站进、出口母管的压力、温度及流量；2.除污器前后的压力，旁通阀的阀位及开关状态；3.每台水泵吸进口和出口的压力；4.泵站进口或出口母管的旁通阀的阀位及开关状态；5.泵的电动机工作状态，变频器的运行频率及电机电流值。第十七章集中供热系统自动化§17-2热力站的自控二.混水泵站管网中的一级管网、二级管网的水力工况是相互独立的，互不干扰的。混水站使一级网、二级网水力工况相互关联。泵站主要的监测参数：1.泵站一、二级网的进、出口的压力、温度及流量；2.泵站一级网供水电动调节阀的阀位及开关状态；3.泵站二级网回水电动调节阀的阀位及开关状态；4.混水泵的电动机工作状态，变频器的运行频率及电机的电流值。第十七章集中供热系统自动化§17-3锅炉房的自动监测与控制锅炉房的设备众多，调节与控制要求也最为复杂。锅炉房生产的热媒为蒸汽或高温热水，本节以蒸汽锅炉房为例，对其自控系统进行介绍。以水为热媒的锅炉房的自控可以以此作为参照。一、锅炉房的热工监测锅炉主要监测点，书中表17-2中为锅炉房一般经常需要监测的热工参数二、锅炉的控制锅炉是一个多参数、多变量的复杂调节对象。下面就仅以蒸汽锅炉为例进行讲述。在工程上常把锅炉的控制做简化处理，划分为几个系统进行调节，主要分为三部分：第十七章集中供热系统自动化§17-3锅炉房的自动监测与控制1.汽包水位控制系统，被调量是汽包水位，调节量是给水流量。它主要是考虑汽包内物料的平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包中的水位在工艺范围内。2.燃烧系统控制，使燃料燃烧所产生的能量适应锅炉负荷的需要。蒸汽锅炉其基本任务是使燃料燃烧所产生的热量能满足蒸汽热负荷的需要。蒸汽的母管压力是锅炉供汽量与蒸汽负荷所需能量是否得到满足的指标。3.辅助设备调节系统，这部分的控制多为简单控制系统。对于蒸汽锅炉有过热蒸汽调节系统、热力除氧器的压力和温度调节系统，热水锅炉有补水压力调节系统等。第十七章集中供热系统自动化§17-3锅炉房的自动监测与控制三、锅炉的集散控制系统分散控制系统DCS（DistributedControlSystem），也称为集中分散型控制系统，简称集散控制系统。这是在多年的集中型计算机控制失败的实践中产生的一种新的体系结构，即通过将控制功能分散到多台计算机上，并采取双重化等冗余措施，达到运行安全的目地。第十七章集中供热系统自动化