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熱力管網集中監控管理系統設計方案

http://www.moduwu.com 2015-07-16 11:38 石家莊圣啟科技有限公司

第一部分:概 述

(1)城市熱網發展現狀及系統應用背景

      城市供熱系統是由熱源、熱網、熱用戶(工礦企業、學校、醫院、居民小區等)組成的龐大、封閉、復雜的循環系統。供熱對于北方的城市來說是重要的基礎設施之一,傳統的分散供熱方式會造成能源浪費、環境污染,已不適應現代社會的發展需要。集中供熱擁有節約能源、改善城市環境、提高經濟效益等多方面的優勢。

     目前,在北方地區多數集中供熱系統為間供系統,即城市熱網(一次網)為高溫熱網,經過街區換熱站將高溫熱水轉換為低溫熱水,通過小區熱網(二次網)向熱用戶供熱的形式。這種供熱形式具有供熱面積大、輸送距離遠、調整方便、一次網失水率小、舒適度較高等優點。

(2)集中供熱系統簡介及工作流程

    集中供熱系統包括熱源、熱網和熱用戶三部分。熱源所產生的蒸汽或熱水,通過管網向全市或部分地區的用戶供應生產和生活用熱;換熱站是集中供熱網絡與熱用戶的接口,是熱源與熱用戶之間的“熱交換站”,換熱站能否高效運行對改善整個熱網的熱力不足、提高供熱品質起著重要作用。

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   換熱站熱力系統由一次網供回水系統、二次網供回水系統、補水系統、熱計量系統組成,各部分之間相互關聯相互作用。熱源經過一次網供水管路進入熱交換器,經過充分的熱交換后,再由一次網回水管路流回熱源。而二次網中的水在熱交換器中充分受熱后經二次網供水管路進入熱用戶,用戶取得熱量后,二次網循環泵將水通過二次網回水管路再進入熱交換器,如此循環供熱給用戶。

(3)我國現行集中供熱存在弊端

   由于城市供熱地理位置的分散性,供熱調度部門需要對分散在不同地理位置的換熱站、供熱管道中的溫度、壓力、流量、液位等參數集中實時監視,并控制換熱站中各設備的聯動運行。同時,需要根據從現場監測到的各換熱站運行參數,調節熱電廠運行工況,保證冬季整個供暖的穩定運行。

   我國現行的熱力站運行管理仍處于手工操作階段,影響了集中供熱優越性的充分發揮。主要反映在:缺少全面的參數測量手段;無法對運行工況進行系統的分析判斷,系統運行工況失調難以消除,造成用戶冷熱不均;供熱參數未能在最佳工況下運行;供熱量與需熱量不匹配;運行數據不全,難以實現量化管理等。因此,科學有效的管理換熱站,不僅能減少人力浪費,還能及時發現熱網中存在的問題,進而及時通知供熱調度部門解決問題,以達到節約能源和提高熱源利用率的效果。并且對于保證熱網與熱源的安全也具有重要意義。

(4)SQL-RA熱力管網集中監控管理系統

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     SQL-RA熱力管網集中監控管理系統是利用熱網遠程監控終端,通過對供熱系統的溫度、壓力、流量、電流、電壓、熱負荷變化等參數進行監測、采集、控制及數據傳輸,實現對供熱過程的有效遙測與管理。

    城市熱網集中監控系統是區域供熱系統中的重要組成部分,它將實時、全面的了解供熱系統的運行狀況,保證區域供熱系統安全合理地運行。并可根據運行參數進行供熱規劃和科學調配,為熱力部門提供準確、有效的重要數據。

    SQL-RA熱力管網集中監控管理系統能夠實時監測熱力管網的溫度、壓力、流量、熱負荷變化等數據,并由GPRS/3G網絡將數據傳輸至在線監測中心平臺。在線監測數據中心平臺實現對數據的接收、過濾、存儲、處理、統計分析、實時數據查詢等功能,當溫度超過設定值時,自動開啟或者關閉指定設備。該系統完全脫離人工巡檢的古老模式,大大提高工作效率,保證換熱站的正常運行與供熱管道的正常傳輸。整個系統可達到:安全、可靠、準確、實時、全面、快速、高效的將真實的熱網信息展現在管理人員的面前。

第二部分:系統組成結構

    SQL-RA熱力管網集中監控管理系統主要包括:熱網監控調度中心、數據通訊網絡、換熱站及供熱管道監控點、數據遙測終端及二次儀表等。

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    現場換熱站控制系統實時監測采集一次網及二次網的溫度、壓力、流量及熱量等工藝參數,控制和反饋各種泵閥的運行狀態;數據通訊網絡負責將換熱站的運行數據傳送到熱網調度監控中心;熱網監控調度中心對數據進行存儲、分析,具有實時監控、超限報警、歷史曲線、報表打印等功能,并根據數據分析結果向各換熱站發出調度控制指令。

 ◇熱網監控調度中心:主要由管理服務器和熱網監控系統管理軟件構成,實現對數據的接收、存儲、顯示、計算分析、趨勢曲線、報表、打印等信息管理功能。

 ◇數據通訊網絡:支持以太網、GPRS/3G、數傳電臺、RS485總線、手機短信、光纖等多種通訊方式。

 ◇換熱站及供熱管道監控點:利用數據遙測終端設備和二次儀表,實時監測采集熱力管網的累計流量、瞬時流量、累計熱量、瞬時熱量、管道出口一次溫度、管道出口二次溫度、管道回水溫度、管道壓力、電動閥的開度等數據。并及時傳送至熱網遠程監控終端,根據數據設定值實現現場監控點的自動報警,防止事故發生。

 ◇數據遙測終端及二次儀表:主要包括:流量計、流量積算儀、電動閥、溫度傳感器、壓力傳感器等,實時測量管網的各項參數。

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第三部分:數據采集與控制功能

(1)遠程監測采集功能

   遠程監測采集各個熱用戶的數據,如溫度、壓力、液位、瞬時流量、累積流量、電源電壓、電源電流等,及時對數據進行分析、處理。并根據用戶需求可定制各種管理報表,如日報、月報、年報等,有助于提高監控管理水平。

(2)參數分析判斷功能

  上位機軟件接收平臺,能夠清晰顯示全部數據,并對數據進行相應的計算分析判斷,顯示計算結果,進而與標準值進行比較,及時做出科學調整,合理調度熱源實現全網的供熱均衡。

(3)圖形界面直觀展示
   顯示工藝流程圖畫面及動態運行參數,以圖像配文字形式直觀顯示熱力站和中心站的基礎信息,能夠提供各種溫度、壓力和流量分配的圖表以及生成標準的水壓圖,方便操作人員做出分析及參數預測,提高管理效率。

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(4)多種通訊方式

    以太網、無線電臺、GPRS/3G數據通訊、短消息通訊、衛星終端等,提供多樣的通訊方式和調度中心系統進行實時數據交換。

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(5)報警控制功能

   提供超限報警、故障報警、掉電報警等信息,并在上位機中控平臺和現場監測控制點顯示出來。

(6)節點故障通知

    換熱站或供熱管道監測點出現故障時可及時以中心服務器平臺、手機短信、報警信息等方式通知管理者。

(7)人機交互接口,可接入整個管理信息系統

  SQL-RA熱力管網集中監控管理系統能夠依據客戶需求,設計接入管理信息系統,進行深層次數據挖掘、數據分析和統計,實現生產管理、用戶收費管理、地理信息管理、設備維護管理、智能化辦公、無紙化辦公。

(8)備用冗余功能

   為了避免設備故障及異常帶來不便,設備可進行擴展冗余,當設備出現故障時,輔助設備進行0切換。從而實現連續無故障運行,增加系統穩定性和可靠性。

第四部分:監測軟件數據平臺

  我公司自主研發的熱力管網集中監控管理軟件,采集各個熱用戶的現場數據,經傳感器數據模塊傳送至ZigBee節點或RS485節點上,然后通過有線、無線、3G/2G網絡傳輸到數據平臺,按照相關設定進行分析展示并進一步完成相應控制。

(1)用戶登陸管理界面

   規定用戶使用權限,不同用戶提供不同的操作權限,非用戶不能登陸系統,保證系統安全,操作簡單而富有人性化。

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(2)實時\歷史、曲線\報表數據分析

   建立數據庫,對各個換熱站的運行參數進行集中儲存,以實時曲線的方式顯示給用戶,并根據需要按照日、月、季、年參數變化曲線生成歷史報表,實現歷史數據查詢。便于對熱力管網的運行工況進行分析,做出有效調控。

(3)報警功能

    實時接收各熱力站的報警信息,提示操作人員進行報警處理。報警形式包括:聲光報警、電話報警、短信報警、E-MAIL報警等。

(4)遠程控制

    現場采集設備將采集到的數據通過有線、無線、3G/2G無線網絡傳輸到中控數據平臺,用戶從終端可以查看供熱管道監測點現場的實時數據,并使用遠程控制功能通過繼電器控制設備或模擬輸出模塊對供熱管道監測點的測量設備進行控制操作。根據用戶管理權限的不同,可對現場進行遠程控制和參數設定調整;

(5)監控終端

    監控終端通過可視化、多媒體的人機界面實現以下主要功能:①熱力管網、供熱管道、換熱站運行狀況全面顯示、查詢,包括溫度、壓力、流量等各種參數以及歷史數據;②向換熱站監控系統發調度命令,合理調度熱源、調整設備運轉狀況,確保全網的供熱均衡。

第五部分:系統的優點

◇ 解決了熱網運行失調現象,實現了熱網平衡運行,大大提高了供熱效果。

◇ 起到節能降耗的作用,換熱站根據室外溫度的變化,自動調節供水溫度,從而最大程度的節約了能耗,并且提高供熱的服務質量。

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◇ 監控中心數據與現場數據保持同步。

◇ 避免偷汽、漏汽現象,由于24 小時在線運行,杜絕了用戶偷汽的想法,現場計量出現故障可以在最短的時間內發現,并將故障時間記錄備案。避免計量方面的損失。

◇ 通過仿真系統對熱網進行水力、熱力計算,熱網的控制運行分析,使熱網達到最優化運行,利用故障診斷、能損分析了解管網保溫、阻力損失情況,設備的使用效率,使熱網的管損達到最小值,以達到最經濟運行,通過歷史數據和實時數據的比較,分析管網

◇ 防雷擊:由于采用中國移動的GPRS 數據業務,所以在不影響上網的前提下,GPRS DTU的發射功率非常小,天線非常短,而且無需高架,克服了有線傳輸和無線電臺傳輸容易引雷擊壞設備的缺點。

附錄:熱力站基本監控點
1)一級網供回/水溫度
2)一級網供/回水壓力
3)一級網熱量(流量計)
4)二級網流量(流量計)
5)一級網除污器差壓,二次網除污器差壓
6)二級網供/回水溫度
7)二級網供回/水壓力
8)補水流量(流量計)
9)室外溫度
10)水箱液位和聯鎖(電磁閥)
11)循環水泵變頻調節反饋
12)循環水泵變頻調節
13) 一級網電動調節閥調節
14) 補水定壓調節(與補水設備配套提供,自成系統)
15) 循環水泵運行狀態及開停
16) 循環水泵故障
17) 補水泵運行狀態及開停
18) 補水泵故障

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