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一、市政供暖外網調度現狀及發展趨勢

    城市集中供熱具有節約能源、減少污染、改善人民生活和工作條件的綜合效益，目前在為數眾多的換熱站中，仍有相當大的一部分處于儀表監視、人工操作的狀態，運行水平很不理想。
換熱站采用人工監控，供熱控制連續可變性差，調節精度低，用戶端冷熱變化明顯，難以保證供熱質量，手動調節供溫同時造成了能源浪費、人力浪費，又存在事故隱患，并且各站之間難以統一調度，容易造成熱力失衡。為提高眾多換熱站的運行水平，充分發揮現有供熱設備的應有作用，實現換熱站運行的自動控制是當務之急。
    城市集中供熱采用自動控制是發展的必然趨勢。隨著城市集中供熱網向大規模、多熱源和復雜化的不斷發展，集中供熱的計算機監測、控制和管理也隨之發展，成為集中供熱網不可缺少的一部分。熱網自動控制系統，具有測量精度高、測點覆蓋面大，可靠性穩定性高、操作簡便、功能強大等特點，可以對熱網的溫度、壓力、流量、液位等各種工況參數進行自動采集、監測，通過傳輸網絡將數據匯總傳送至中控室計算機，實現遠程監測并與企業內部局域網進行匯接，構成企業網絡的一部分。實現了熱網生產調度管理的自動化和網絡化。通訊系統可以采取通過Modem、ADSL、GPRS、數傳電臺等有線、無線多種數據傳輸方式，各有不同的特點。
    集中供熱的發展趨勢是中控室實現熱網生產調度管理的自動化，換熱站實現生產設備控制的自動化，中控室與換熱站通訊系統的數據傳輸準確性和更快的響應性。

1、市政供暖外網調度概念

    城市熱網監控系統是通過對供熱系統的溫度、壓力、流量、開關量等進行測量、控制及遠傳，實現對供熱過程有效的遙測及控制。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、全面了解供熱系統的運行工況，監視不利工況點狀態，通過對換熱站入口閥門開度的控制對一次網進水流量的調節，控制換熱站二次網的溫度。實現了熱網平衡。從而保證區域供熱系統安全合理的運行，并可根據運行數據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。達到節約能源、提高效率的目的。

1.1 系統組成

    本方案系統設計由三層組成：上層是中控室的計算機監控系統，實現中央和地方兩級監控和協調調度，中間層是主要分為有線通訊（Modem、ADSL、光纖局域網等），無線通訊（GPRS、數傳電臺等），下層是各個熱力站PLC組成的控制系統，實現了對保證熱用戶供暖需求的調節控制。

系統的網絡結構見下圖：

1.2 熱力站

1.2.1 構成

    熱力站監控系統的工作原理及作用。每套監控系統由三部分組成：控制器、人機界面、通訊裝置；控制器用于采集、計量和控制現場信號，提供優化控制；人機界面用于顯示現場信號狀態、數據及工藝圖；通訊裝置用于將熱力站的數據上傳到監控中心。熱力站系統配置見下圖：

1.2.2 工藝流程

    監控系統可以實現對一次網、二次網的供回水溫度壓力、水箱液位、室外溫度、閥門開度、頻率反饋、一次網流量、二次網流量、補水流量等模擬量，泵啟停、斷電等狀態量，累計補水量、累計耗熱量等脈沖量進行采集檢測。對控制泵的啟停、閥門開度及溫度壓力、流量等信號進行監視、計量，并計算出供熱換熱功率、供熱熱能等。可完成室外及室內溫度補償、最優化啟停、回水溫差限制等優化控制工作。
    系統利用熱源廠所提供的（一次網）高溫熱水，經換熱器將（二次網）循環供熱熱水加熱后，再經循環水泵加壓送至熱用戶，其回水重新進入換熱器再加熱如此循環。補水泵用來補充循環熱水的流失，以保證熱網的正常運行。根據供熱系統的特性，在一次外網工況穩定的情況下，其流量的變化會直接影響熱媒在換熱器內的放熱量，從而改變用戶系統的供、回水溫度。對采暖供熱系統的一般要求是要保證熱用戶的室溫為18±2℃，其供熱量隨室外大氣溫度作反向變化，即氣溫下降時供熱量增加，并以此為依據調整一次網閥門開度來調節一次水流量，因此該自控系統可以設計成一個用氣溫直接計算給定值的隨動系統，在系統中以二次網供水和回水溫度的平均值為被控量。
熱力站的工藝流程見下圖：

1.2.3控制回路
    控制站按照中控室提供的三種溫度控制方式控制一次網閥門開度，這三種控制模式分別為：本地控制、溫度控制、直接閥位控制。
    本地控制：各個換熱站的控制系統能夠根據室外溫度對一次網電動調節閥的開度和循環泵轉速進行本地單獨操作。控制系統可以根據室內及室外的溫度進行供水溫度補償來確定溫度控制設定曲線。當有其它外界熱源可被利用時，控制器能自動降低二次網供水溫度，由此提供了節省燃料公用的機會。當室外溫度降低時，可自動調高二次網供水溫度，使二次網的供、回水溫度的平均值滿足溫度曲線的要求，確保室內溫度得以維持在正常水平。
    溫度控制：換熱站收到中控室傳來的“溫度控制”指令，然后控制一次網電動調節閥的開度，使二次網的供、回水溫度的平均值達到中控室給定的設定值。
直接閥位和頻率控制：換熱站收到中控室傳來的“直接閥位控制”和頻率控制指令，然后控制一次網電動調節閥的開度和循環泵電機的轉速。
    溫度控制屬于調質控制，二次網溫度控制原理見下圖：

    由于供熱系統熱惰性大，屬于大滯后系統，對于調節規律的選擇，適合于采樣調節，即電動調節閥不連續調節，避免產生振蕩，使被調參數出現上下反復波動現象，這樣調節效果反而不好。采樣調節就是對電動調節閥進行間歇性調節，調節間隔時間視供熱系統的規模大小而定。系統越大，調節間隔應愈長，這樣可以充分反映延時的影響。每次調節，電動調節閥的開度變化也不能過大，調節幅度由當前的閥門開度和溫度偏差決定，調節幅度與當前的閥門開度和溫度偏差德乘積成正比。
    根據現場工況提供三種控制模式用于控制換熱站的二次網循環水流量，三種控制模式分別為：本地手動控制、本地自動控制、直接轉速控制。
    在保證最小供回水壓差的前提下，根據室外氣溫對二次網循環水量進行調節，實現質量并調，達到系統節能的目標，保證供熱質量。
    由于熱用戶室內采暖系統采用的都是上供下回式單管供熱系統，供熱系統最佳調節工況應為質和量的綜合調節。隨著室外溫度的變化，不但要及時調整二次網供水溫度，而且還應相應調整二次網循環水流量，只有這樣熱用戶室內采暖系統才不會產生垂直失調。
    控制系統可根據系統熱力特性進行最優化啟停，不但可以利用維護結構蓄熱性維持供暖，節省每天后期的能耗，而且可以削減一次網每天開始階段時的負荷容量。每個換熱站將按照它的控制器所具有的有關連接載荷的升溫特性進行啟動。各個分站啟動時間錯開，這樣所需的熱源容量可以減少，靜態熱量(一次網回水中為被利用的熱量)的影響也可以降低，因而換熱站內的熱交換效率提高了。
    控制系統的回水溫差限制功能是消除“靜態熱量”的最好解決方法，由此提高了效率，降低了燃料的贊用。回水溫差功能監測一次網回水溫度和二次網回水溫度，如果一次網回水溫度與二次網回水溫度的差值超過預定的極限值，一次網的流量將被調低，以保證在最大需求狀態下一次網的溫度盡可能的傳遞給二次網。這樣降低系統水量的需求，熱量損失將被降到最小，否則這些熱力站會要求最大流量，盡管尚未達到最有效的熱交換。這種情況尤其容易出現在啟動階段，并且同時影響到整個管網的大部分區域。能夠控制這種局面，也就意味著可以通過減小新建設備的規模和擴大已有設備連接的潛力來實現節約，同時也節省了燃料及水泵的能耗。

1.2.4 功能

模擬量控制功能

    在各種運行工況下保證被控參數不超出允許值。控制系統具有完善的自診斷，聯鎖及保護功能，以提高其可靠性，控制系統不能滿足有關條件或發生故障，可無擾地切換到“手動狀態”。聯鎖、保護系統的設計，保證在現場進行單個設備的調整和試驗的可靠性。
    控制系統具有完善的人-機聯系手段，中控室工程師可通過電話線聯網、各熱力站通過液晶屏顯示，運行人員可隨時清楚地了解系統的運行情況的設備狀態，并可對設備進行遠程控制。

操作功能

    操作面板為觸摸式操作，顯示換熱站工藝畫面、現場數據。可以設定溫度、壓力、流量的量程及高低限等參數，并可以控制泵的啟停，閥的開度等。按設定的參數產生報警信息，并且曲線顯示主要參數歷史趨勢。

報警功能
    報警分為不同級別，可根據需要設置各個溫度、壓力信號的高報警、低報警、水泵及變頻故障報警、補水箱液位的高低限報警等。
溫度控制模式的識別功能
    本地監控站自動識別中控室傳來的溫度控制模式的指令，經過判斷執行其中一種控制指令，并運行對應的控制模式。
連鎖保護功能
    本地監控站診斷到設備出現故障（如電機過流、過壓等）或現場工況發生變化（如二次網壓過高、過低、停水等），控制器根據相應故障診斷軟件及工況評估邏輯，立即停止對應的設備運行，同時將報警類型及信息上傳至中控室，盡可能地保護系統的安全運行。
供熱能力自動識別
    當熱源供熱能力充足時實現按需供熱；
    當熱源供熱能力不足時實現均勻供熱；
    當熱源供熱能力過足時實現均勻供熱；

1.3 通訊系統
    按照新一輪城市建設和經濟發展規劃，城市建設和經濟發展對優化城市能源結構提出了更高的要求。而推行熱電聯產、城市集中供熱，是解決城市能源結構和環境污染問題的有效措施，充分體現節約能源、保護環境，提高能源利用效率、企業經濟效益和社會效益的最佳途徑。所以既有利于節約能源，又有利于提高熱電企業的經濟效益和社會環境效益，給熱電企業的發展創造了更加廣闊的前景。 
    隨著熱用戶的不斷增加，熱用量不斷的加大，而怎樣才能更好，更有效的對整個熱網管道，熱用戶計量進行管理呢？利用數傳電臺遠程監測，對整個熱網管道，儀表進行跟蹤監控，不僅可以全面掌握整個熱網管線供熱狀態，還能快速、準確地反映儀表故障報警信息，方便維護人員及時查修，這樣不僅節省大量的人力、物力，而且極大的提高了熱網的現代化管理水平。保證了中控室與熱力站之間通訊是雙向通訊。熱力站可以同時與多個熱力站進行通訊，保證了通訊線路是并行工作的。

二、中科博微的優勢及特色

中科博微有著優秀的研發團隊和具有豐富現場經驗的工程師團隊。我們長期致力于系統集成及節能優化控制的研究，能夠提供從現場設備層、SCADA監控層、數據分析層和管理層等完整、全面的解決方案。

博微可以做到從現場設備到車間再到管理部門的系統無縫集成。可以實現統一的控制平臺，高效的運行，針對各個工藝段提供靈活的控制方案，突出高性價比；無縫的信息交換降低風險及維護和管理里成本。

無縫集成的控制系統具有結構清晰、自動化和電機控制的有機整合；系統透明、診斷信息豐富；接線、調試和維護簡單；可靠性高、故障率低等特點。

經過長期實踐，博微已開發出當今主流PLC的子程序庫，大大提高了編程調試效率、減少了故障點。

在采用變頻器基礎上，利用靜態優化和動態優化可節電20%；實現自動化控制和遠程監控，節約人力成本50%；提高生產效率，減少故障停產，增加效益10%。

公司在加強自身建設發展的同時，積極聯合國外優秀企業，形成優勢互補，目前已同西門子、羅克韋爾、施耐德、通用電氣、ABB等國際著名控制系統廠商以及羅斯蒙特、哈希、E+H，EIM等國際著名的儀器儀表廠商建立了良好的合作關系。

博微公司擁有自主開發的網絡化控制系統NCS4000和現場總線儀表，穩定、可靠、開放式的通訊接口方便拓展。

三、公司業績
開原崇宏熱電變頻調速控制系統
開原崇宏熱電75T/H循環流化床鍋爐控制、儀表及監控系統
清源滿族自治縣熱力總公司鍋爐DCS一次儀表系統
朝陽市房產供熱公司北大街三號熱源站、換熱站自動控制系統
清源滿族自治縣熱力總公司鍋爐換熱站變頻調速系統
朝陽鑫業供暖有限公司鍋爐DCS控制系統
朝陽鑫業供暖有限公司換熱站變頻控制系統
朝陽鑫業供暖有限公司供熱調度控制通訊系統
開原造紙廠烯草75噸循環流化床鍋爐儀表和控制系統
天津保稅區熱網集中控制系統
霍林河鍋爐2臺14MW往復熱水鍋爐控制儀表系統
營口市主城區集中供熱管網改造工程項目中繼泵站及換熱站控制系統
昌圖鐵南熱源廠85噸循環流化床鍋爐儀表控制系統
昌圖鐵南熱源廠65噸鏈條式鍋爐儀表控制系統
鐵嶺天信160T/H循環硫化床鍋爐儀表控制系統

四、工程圖片

配電設備

控制柜操作臺

傳感器儀表

操作臺調試

視頻監控

工程培訓