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1、包头第二热电厂热力部集中供热热网监控系统,系统培训,唐山力元科技有限公司,集中供热发展史集中供热系统概述热网监控系统原理及功能概述无人职守换热站系统原理功能概述热网监控系统给供热企业带来的效益及价值,培训大纲,集中供热发展史,集中供热的方式始于1877年。当时美国纽约的洛克波特建成了第一个区域性锅炉房向附近14家用户供热。1880年又利用带动发电机的往复式蒸汽机排汽供热。20世纪初，一些国家发展了热电站，实行热电联产,利用蒸汽轮机的抽汽或排汽供热,以后又利用内燃机和燃气轮机的排气供热。第二次世界大战后，苏联、联邦德国以及东欧一些国家的集中供热发展较快。1973年以来，由于能源供应紧张、燃料价格
2、大幅度上涨，为了节约能源，改善环境，有更多国家重视和加快集中供热的发展。苏联生产和生活总热量的70取自集中供热,丹麦有1/3以上的建筑物用集中供热。中国的城市集中供热，自20世纪50年代以来有较大发展，先后在长春、吉林和北京等城市建立了热电站，向附近工厂和职工宿舍以及城市的民用建筑供应生产和生活用热。,集中供热发展史,1981年以后，中央提出到2000年工农业总产值翻两番，人民生活提高到小康水平的宏伟战略目标，在能源政策上提出了节约和开发并重方针，在节约能源上采取一系列措施，积极鼓励热电联产集中供热，中央及各级地方政府中设置了节能机构，国务院建立了节能办公会议制度，国家计委在计划安排上专列了“
3、重大节能措施”投资，支持热电厂项目建设。经过约20年的努力，到2001年底，全国共有664个设市城市，其中已有286个城市建集中供热设施，占42.18%，2001年底中国集中供热的供热能力：蒸汽72242吨/时，热水126249兆瓦/时。供热量：蒸汽37655万GJ/年，热水100192万吉焦/年。2001年底全国集中供热面积为146329万/平米。热力管道总长度已达蒸汽9183公里，热水43926公里，东北、华北、西北地区，集中供热面积约占全国集中供热面积的80%，热化率30%，全国集中供热从业人员共22万人，2001年到现在为止，我国的集中供热面积正以亿为单位的供热面积递增!,(1)节能：
4、2001年全国6000KW以上供热机组共3184万KW，热电联产节约标煤量达2500万吨，若标煤按250元/吨计算，则年节煤效益为62.5亿元。(2)改善环境：质量分散供热的小锅炉一般是单台容量小，烟囱低，除尘效果差，有的小锅炉甚至无正规的除尘设备。而热电厂的锅炉容量大、热效率高、烟囱高、除尘效率高。一般可在90%以上，最近几年推广使用的循环流化床电站锅炉还可在炉内脱硫更有利于环境保护。(3)缓和当地的电力紧张：以前由于多种原因造成电力工业的发展赶不上国民经济的发展，长时期大范围地形成电力紧张的局面。近年才得到缓和，热电联产的建设有效地缓和了当地电力紧张的被动情况，有的热电厂已形成当地的重要电
5、源点。热电厂都建在热负荷中心，区域热电厂的上网电量也在就近消化，而电力系统的大型电厂则要远距离输电，由热电厂供电减少的线路损失也是可观的经济效益。(4)提高供热质量，发展生产，改善人民生活。分散小锅炉房由于设备条件限制和煤质变化，不易保证供热质量，压力和温度的波动会影响工艺生产。居民采暖的小锅炉，一般为间断供热，供热时间短，温度低，热电厂集中供热为连续运行，稳定可靠供热质量高。(5)为灰渣综合利用创造了有利条件：分散供热时灰渣不好集中利用，热电联产则为灰渣综合利用创造了有利条件。(6)节约宝贵的城建占地,集中供热的优越性,返回,集中供热系统概述,一、集中供热系统由三大部分组成：,热源,热用户,
6、热网,换热站,2.集中供热管网：,根据所输送介质不同分为：热水热网和蒸汽热网,按照线路上平行敷设管子数的不同分为：单管、双管和多管系统,按照热水热网的是否直接耗用其中水量分为：开式系统和闭式系统,3.热用户：直接享受热能的居民小区，工厂，商店，及其它公共场合等,1.集中供热热源：,热电联产的电厂，集中锅炉房，工业与其他余热，地 热，核能，太阳能，热泵等,集中供热系统概述,二、集中供热系统工作原理,1.重力循环系统：重力循环系统的工作原理是当系统充满水后，水在锅炉中被加热，温度上升，此时水的密度减小，而水向上流动至散热器内并散热，散热后的水温降低，密度增加，使系统内部压力不平衡，促使水在系统内流
7、动并不断地循环。2.机械循环系统：靠循环水泵为动力，使热水在系统内散热后，返回锅炉内继续加热的循环系统称为机械循环系统。在循环泵的动力作用下，使系统由静态水变为动态水。,按系统循环动力的不同可分为:,1.低温水供暖系统2.高温水供暖系统,按热媒温度的不同可分为：,集中供热系统概述,一次管网循环：汽轮机采暖抽汽经设在厂内首站的热网系统汽水换热器对热网水进行加热。加热后的热网水从厂内首站汽水换热器水侧经由厂内的热网水泵将加热的供暖热水送入主管网及一次管网、各供暖热力站，高温水在各供暖热力站经板式水水换热器进行换热后的低温水再返回到厂内首站热网汽水换热器水侧进行循环加热，此为密闭循环系统，水质为优质
8、软化水。,机械循环热水供暖系统与重力循环系统的主要差别是在系统中设置了循环水泵，靠水泵的机械能，使水在系统中强制循环。在机械循环系统中，设置了循环水泵，增加了系统的经常运行电费和维修工作量；但由于水泵所产生的作用压力很大，因而供暖范围可以扩大。机械循环热水供暖系统不仅可用于单幢建筑物中。也可以用于多幢建筑，甚至发展为区域热水供暖系统。机械循环热水供暖系统成为应用最广泛的一种供暖系统。,集中供热系统概述,机械循环系统原理,二次管网循环：供暖区域二次管网内的低温水经热力站的循环水泵送入板式水-水换热器进行 热交换，换热后的高温水至分水器进行热流量再分配到热用户的散热器，从热用户散热器返回的低温水汇
9、集到热力站内的集水器然后再循环水泵重复循环加热，此为密闭循环系统，水质为优质软化水或经加药后的处理水。,集中供热热网监控系统,系统介绍,集中供热热网监控系统，是集自动控制技术、现代计算机技术、通讯技术及测控技术于一体，针对供热系统热源、换热站、管网、终端用户进行监控的信息化管理平台，是集中供热热网实现现代化管理的一个必不可少的组成部分。系统通过对集中供热热网中一次网、二次网、热力站等各种运行数据采集、监测，系统自动运算、分析，然后自动输出调节控制信号，使整个热网系统达到优化运行，安全运行，安稳运行，高效运行，节能运行。系统具有安全可靠、灵活高效、易维护、可扩展等特点，为推动优质供热、安全运行、
10、经济节能、环境保护做出贡献。特点：无人值守、远程监控、工作调度、热网平衡、经济节能。,一、热网调度中心：1.服务器、计算机、网络交换机、电话机、打印机等2.系统软件，数据库软件，应用软件等。二、讯网络：1.无线通讯：GPRS/CDMA2.有线通讯：光纤、ADSL三、无人职守换热站控制系统：1.现场控制柜（变频柜）2.供热机组控制器(PLC)3.测控仪表（压力、温度传感器，电调阀，热量表，流量计等）四、热用户室内温度监测1.无线室温采集仪,集中供热热网监控系统,系统组成,热网监控系统示意图,热网监控系统软件包括操作系统软件和应用软件两大部分。操作系统软件选 用美国Microsoft公司的Wind
11、ows Server2008，管理计算机的系统资源，为用户提供使用计算机及其外部设备的接口。应用软件开发，基于热力公司热网的实际要求，并采用模块化（功能模块）结构，开发效率高、维护方便、灵活性强、扩充性强（换热站数量可扩充），使最终用户无需编写语句指令程序，是真正面向用户开发的应用程序。应用软件采用.NET框架，B/S结构，WEB浏览，开发工具采用C#语言，数据库软件采用SQL-server，监控软件基于GIS地理信息平台，适于本工程实际需要的模块化、结构化应用软件，使系统更适应功能的增加和规模的扩充；软件采用成熟的标准汉化系统，人机界面友好，操作方便，显示的画面和打印的文件清晰醒目。,一、监
12、控中心,监控系统软件介绍,1.对整个集中供热系统运行工况的实时监控、数据采集和集中控制功能。监控中心实时从热网及各个换热站采集运行工况参数，为优化、调节热网的平衡供热提供依据，对各换热站的控制变量如改变供热曲线、通过调节二次供水温度调节一次流量、通过调节循环泵变频器调节二次流量等、通过控制补水泵调节补水压力，使热网在保证供热质量的前提下，节能运行。2.监控中心工作站能对本地监控站进行参数组态，包括修改温度控制参数的给定值、控制模式及比例系数和积分系数等控制参数。监控中心根据热网参数对各换热站的设定参数进行重新设定或调节，如循环泵变频器参数设定、补水泵的补水压力给定值、一次调节阀开度上、下限设定
13、等。,一、监控中心,监控系统软件实现的功能,3.监控中心工作站能对本地监控站进行循环泵、补水泵的远程停止。4.实时接收本地监控站传来的各种实时数据及故障报警信息，报警信息级别高于其他采集信息，并在工作站显示器上推出报警界面。5.监控中心能对各站的供热模式及供热曲线进行修改，从而控制各站的用热量，使整个热网平衡运行。6.问控制功能：（即操作员进行参数设置时，必须进行登陆、输入密码并通过身份验证）。7.对采集到的数据进行统计、分析，形成表格、曲线、图形，以便工作人员工作使。,一、监控中心,监控系统软件实现的功能,系统登陆界面,一、监控中心,监控系统软件操作说明,地理信息界面,一、监控中心,监控系统
14、软件操作说明,一、监控中心,数据实时显示界面,监控系统软件操作说明,一、监控中心,历史数据查询,监控系统软件操作说明,一、监控中心,热力站数据监控界面,监控系统软件操作说明,一、监控中心,数据报表界面,监控系统软件操作说明,一、监控中心,历史曲线分析界面,监控系统软件操作说明,一、监控中心,实时报警对话框,监控系统软件操作说明,一、监控中心,远程参数设置界面,监控系统软件操作说明,一、监控中心,巡检考勤记录界面,监控系统软件操作说明,本系统采用中国移动作为网络运营商，为监控中心主干网络提供专线，构建固定IP 网络，同时为各换热站自控系统提供GPRS无线数据网络，即APN虚拟专用网络，虚拟专用网
15、络我们可以把它理解成是虚拟出来的企业内部专线。它可以通过特殊的加密的通讯协议在连接在该网络内部的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专有的无线通讯线路，就好比是架设了一条专线一样，但是它并不需要真正的去铺设光缆之类的物理线路。下面所有的热力站通过GPRS无线通讯模块将所采集数据上传到中国移动GPRSAPN虚拟网。为了保障数据的实时性，在监控中心使用了2M光纤进入，直接从移动数据中心采数据，这样保障了数据的实时性。监控中心与各换热站的数据传输通过GPRS无线虚拟网进行通讯，数据可上传或下载，即数据双向传输。各换热站自控系统通讯模块GPRS-MODEM设有绑定IP,由调度中心的一台工作站
16、兼作通讯服务器在每次换热站姿控系统开机时为其自动设置IP。,二、通讯网络,通讯网络介绍,二、通讯网络,通讯网络介绍,GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA 帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和
17、接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS 理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在1070Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 连接，可以用于INTERNET 连接、数据传输等应用。GPRS 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP。GPRS 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160Kbps。使用GPRS技术实现
18、数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。GPRS 移动数据传输系统有很大的应用范围，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用，如城市供热、城市配电网络自动化、自来水、煤气管道自动化、商业POS 机、INTERNET 接入、个人信息、股票信息、金融、交通、公安等,换热站概述,集中供热系统的热力站是供热网路与热用户的连接场所。它的作用是根据热网工况和不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用户需求；并根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。根据热网输送的热媒不同，可分为热水供热热力站和蒸汽供热热力站。,换热站的设
19、备组成：1.基本设备：水-水换热器、各种阀门、压力表、温度表等 2.控制系统：电控柜、控制器、电动调节阀、温度传感器、压力传感器、等 3.动力系统：循环泵、补水泵 4.补水系统：软化水设备、软化水箱、自来水。5.管网系统：一次管网、二次管网 6.排污系统：除污器、排污管道、排污沟及其它排污设施。7.照明系统：站内日常照明、应急照明。,软水箱,一次管网,二次管网,换热器,循环泵,补水泵,控制器,换热站系统示意图,返回,三、无人职守换热站系统,无人职守换热站控制系统,各热力站现地控制主要由现场低压电气控制柜，智能供热机组控制器、巡更模块、变频器以及的现场测量仪表温，度传感器、调节阀、压力变送器、电
20、磁流量计、液位计等及相关的附件组成。通过以上设备的优化系统集成从而达到能够实时监测整个换热站一次、二次管网的工况参数。集中供热机组智能控制器实时分析所监测上来的各种工况数据，自动比较设定值从而输出相应的调节信号给各种控制设备如：变频器，调节阀等。改变设备运行状态，从而使整个热网始终处于高效，稳定，节能，安全的最佳运行状态。,热力站控制系统实现的功能：参数检测功能：一次侧供水总管温度，一次侧供水总管压力，换热器一次侧调节阀阀位（开度），换热器一次侧回水温度，一次侧回水总管压力，一次侧回水总管流量，换热器二次侧供水温度，二次侧供水总管压力，二次侧回水总管温度，二次侧回水总管压力，软水箱水位，循环泵
21、变频器控制及电机状态（2点），补水泵变频器控制及电机状态（2点），室外温度。控制调节功能：可根据监控中心的指示，设定或改变设置值，如运行曲线，通过修改运行补偿曲线，在二次供水温度随室外温度变化的同时调节一次调节阀的开度，使一次流量、二次供水温度随着运行曲线的重新设定随室外温度而变化、二次供回水压差将随循环泵变频的调节而改善供热质量及节能效果，改变循环泵给定值、补水压力等。热力站的巡更考勤装置，用于对巡检人员的考核。要求巡检人员对热力按规定时间、规定路线定期巡检。要求巡更设备对巡检人员的刷卡信息自动记录，并通过通讯网络上传至监控中心，在监控中心可以显示、存储、查询巡更考勤记录。通讯功能：各热力站
22、现场控制设备能够与中控室进行数据通信。各热力站现场控制箱可在通讯故障时脱离监控中心完全独立运行,三、无人职守换热站系统,无人职守换热站控制系统,在热力站现场控制柜上设有本地/远程转换开关，其优先级别为：本地大于远程。报警功能：根据工艺要求，可将报警分为不同级别，报警类型有：系统断电报警，二次侧供水压力高报警，二次侧回水压力低报警，二次侧回水压力高报警，二次侧供水温度高报警，软水箱水位高报警，软水箱水位低报警，测控系统故障报警，变频器故障报警。当有报警出现时，现场有声、光提示，并在控制器面板上显示报警类型，同时报警信息第一时间上传到监控中心，以便工作人员第一时间有针对性的去处理报警故障。停电报警
23、功能：换热站配置UPS电源，作为现场控制器和调制解调器的后备电源，当换热站供电出现故障或停电时，控制器能够生成停电报警信号，并通知中央控制室的调度人员采取相应的措施。连锁保护功能：本地控制器诊断到设备出现故障或现场工况发生异常变化（如二次网压力过高、过低、停水等），控制器根据相应故障诊断软件及工况评估逻辑，立即停止对应的设备运行，同时将报警类型及信息上传至中控室，尽可能地保护系统的安全运行，在控制器判断保护的同时，为提高系统的可靠性，在控制柜的控制回路中也考虑必要的连锁保护功能，如当系统大量失水或补水停水，二次回水压力过低，系统将停掉循环泵以防止气蚀，同时关闭一次调节阀以保护板式换热器。,三、
24、无人职守换热站系统,无人职守换热站控制系统,失压保护：二次侧回水压力低于低限设定值时，自动补水系统投入运行，开始补水。自动补水系统投入运行后二次侧回水压力仍继续降低则发出报警。断电保护：停电后自动关闭电动调节阀切断热源，同时发报警。超温保护：二次侧供水温度超过85（可调设定值）时，关闭一次侧电动调节阀。超压保护：二次侧供水总管压力超过设定高限值（可调设定值）循环泵停止运行并关闭一次侧电动调节阀。水箱低水位保护：水箱水位低于设定值时，自动切断补泵补水，同时打开补水泵开机自检功能：二次侧回水压力设定一个低限保护值（在控制器操作面板上可以调整此值），当二次侧压力没有达到此值时，不能启动循环泵而只能开
25、启补水系统补水，待达到设定值后方可启动循环泵。恒压补水：采用变频补水定压。二次侧回水总管压力低于设定值时，自动启动补水泵，恢复设定压力时，补水泵停。压差循环：循环水泵通过变频器控制，使静态水变成动态水，可以实现软启软停，并能根据设定值自动调节转速。,三、无人职守换热站系统,无人职守换热站控制系统,供热机组控制器,三、无人职守换热站系统,供热机组控制器,三、无人职守换热站系统,供热机组控制器,三、无人职守换热站系统,供热机组控制器,三、无人职守换热站系统,-控制器功能及特点,数据采集和存储,控制器可以采集原始数据、过滤坏数、按用户定义的方式变换为物理量，无需编程即可实现数据采集；采集周期短，实时
26、性强；物理量数据每隔一段时间（如一分钟）保存一次，断电后不会丢失。16M的历史数据存储空间可本地存储监控历史数据，并可累计存储达几个月的数据。,-控制器功能及特点,本地控制,可视化可配置的逻辑控制和PID控制，并提供人性化易学易用的脚本语言编写控制程序。控制周期200ms 至50ms可调；现场独立控制与远程设定相结合，提高系统可靠性；灵活的开发环境，支持组态、脚本编程，可实现各种控制要求。,-控制器功能及特点,远程数据采集和传输,控制器直接支持以太网连接方式或远程拨入建立TCP/IP联接，也可配置为控制器主动上拨到控制中心或ISP提供商，建立TCP/IP联接。远程数据采集、控制与故障上传建立于
27、TCP/IP协议之上，保证了极高的可靠性。控制器内置实时数据采集、历史数据采集、控制、对表等Socket接口协议公开。用户可以自行开发上位机软件，也可使用STEC2000配套的上位机软件。控制器内置故障上传功能，当故障发生时能主动上传到远程控制中心。,-控制器功能及特点,人机交换,触摸屏可自由定制多幅监控画面,可配制背景图、数据源和数据显示的位置及需要显示的参数，显示组态支持一般数据对象、动画数据对象。用户还可以定义刷新频率，支持动画。监控画面直观，表现力强。用户可用键盘选择控制器功能、进行设定、取消报警等。同时提供脚本方式的编程环境以实现较复杂的界面交互功能。,-控制器功能及特点,报警功能,
28、数据报警和故障报警主动拨号报警报警信息存储采集点/控制点可组态，并可根据组态进行转换、滤波，并可定义报警范围，当数据超过定义范围时可产生报警。,支持标准串口、RS485、以太网联接、电话拨号、无线等多种通讯方式，并可同时支持多种组合。支持以太网、ModBus、PPP等常用通讯协议。支持以电话拨入方式和以太网直联方式接入的TCP/IP协议，内置Socket Server，支持Socket联接，提供电话拔入方式和无线方式的通讯协议支持。,多种通讯连接方式,-控制器功能及特点,四、现场测控仪表,测控仪表介绍,返回,1、实现了供热生产过程的全自动化，大大提高了供热企业的信息化管理水平。2、无人职守换热
29、站控制系统内部一系列的连锁保护功能，确保了系统的安全稳定运行。3、监控中心对整个热网统一调度，统一管理，实现整个热网的全网平衡，实现热量按需分配。4、大大降低生产运行管理成本。（在没有实现无人职守换热上之前，需靠（临时工）人力全天职守，按一个站2个人值守来计算。2500元/人/月，一年一个站人工费则是：2500*2*12=60000元。实现无人职守控制系统后，光人力成本可节约:60000*N个热力站。效益可观）5、通过系统的一系列控制策略可实现对热能的节约。（根据2141-2015采暖季供热数据分析，整个采暖季热能耗指标为：0.445Gj/平米，本指标大大低于同地区其他供热企业）。节能效果显著
30、,热网监控系统带来的效益及价值,热网监控系统带来的效益及价值,6、通过控制系统的一系列优化控制策略也可实现系统电能的节约。（根据2141-2015采暖季供热数据分析，整个采暖季电能耗指标为：0.92元/平米，本指标也大大低于同地区其他供热企业，其他供热企业在 1.1-1.8元/平米），节电效果显著。7、真正意义上实现无人职守换热站运行，现实集中供热热网的安全运行、稳定运行、高效运行、节能运行。8、系统可WEB发布，可实现远程浏览、手机浏览，只要能上网的地方都可以查看供热信息，随时随地了解热网运行数据。,全体供热同事，齐心协力、共同奋斗，努力将本企业打造成“环保型、节约型、规范化、标准化、信息化”的一流供热企业！,谢谢收看！,衷心祝愿：,
