某供热项目区域供热系统解决方案

某供热项目区域供热系统解决方案一、西门子区域能源市场的综合解决方案作为全球技术性的领导者，西门子的区域供热自控系统素以其产品的质量及为用户提供的综合及专业的产品解决方案而闻名。区域供热自控领域众多的发明有力的证明了西门子在产品制造及应用上有着悠久的历史。例如，早在60年前，西门子公司就发明了第一个供热控制器，超声波流量及热量表，控制阀门的液压式驱动器，兼容M-bus的控制器及许多专业供热应用已被确定为行业标准。同时，为热用户提供专业的产品及综合的解决方案，提高其利用能源效率、降低运行费用及减少对环境的负面影响。二、供热系统建造原则很明显，建立、发展及运行区域供热网络，在硬件、软件、产品及服务上，需符合供热系统特定的要求。因此，自控系统的规划及界定是非常重要的，它将影响系统的扩展性及供热网络有效的操控性。尤其是在决策投资一个新的自控系统，以下八点要素应被决策者重点考虑：1.系统的扩展性2.通讯的多样性3.系统的标准性-建立在中国和国际标准基础上的结构和通讯4.系统的长期有效性-系统服务，进一步的扩展和集成策略5.系统的开放性6.系统的先进性-先进的运行工艺和策略7.系统的可靠性8.系统的专家性Page1of8Date:evermore三、设计规范和标准IEC《国际电工委员会》IEEE《国际电子工程协会推荐标准》ISO《国际标准组织》GB《中国国家标准》JB《中国部级标准》四、热网控制系统解决方案本系统设计成可满足热网用户多种特殊要求的系统，模块式结构使系统可满足各种应用。系统功能通过西门子换热机组控制器Saphir和SCADA系统DesigoInsight实现。机组控制器Saphir，专为换热站控制设计，在现场独立完成就地控制，由供热专家编制的程序下载到专用控制器。控制器通过以太网和标准的OPC通讯协议和SCADA系统DESIGOINSIGHT相连，采用公开标准协议(TCP/IP)，可以使用户在扩展系统时使用不同的通讯和控制系统。热网监控系统是一个集散型三级系统，它的第一级是调度中心SCC；第二级是区域热网监控中心HCC，第三级是本地监控站LCM，各级之间通过通信网络完成相互联系本工程实现系统的控制策略如下:·热源厂出口的温度、压力、流量等参数均由热力公司热源的微机控制系统来控制、调节。HCC与热源系统的微机控制系统通过以太网连接，能互相进行数据和指令传送。·在热力管网上设置关键点用来监测管网的运行状况，保证管网安全运行。热网关键点选择在干线上的阀室、末端用户的进/出口、或干线与支线的交叉点。干线参数通过本地LCM控制器上传调度中心HCC。·热网各LCM的一次供回水压力、温度及最不利点差压等信号通过HCC传送给热源控制系统，其中外网最不利工况点压差信号用于控制热源一次网循环泵。·SCC、HCC对LCM有监测功能。控制模式由各LCM独立完成,LCM将有关控制状态的信息传送给SCC、HCC。Page2of8Date:evermoreSCC、HCC的结构SCC、HCC的计算机网络基于“客户机——服务器”结构。服务器24小时连续运行，主要完成数据接收、处理及遥控指令发布工作，并及时响应来自客户机的服务请求。客户机由两个操作员、两个工程师站组成操作员站主要完成日常实时操作。工程师站主要供管理人员使用，用于系统开发、编辑、修改或更新系统的各种参数和常数。操作员站及工程师站运行调度、管理等软件，通过直观友好的用户界面实时显示管网运行情况，接受用户提出的信息查询、数据库检索、图表分析、报表输出等任务。提供远程数据访问工具，使用专用的通讯软件供工程师或管理人员使用。SCC具有与外部网络交换数据的能力。网络操作系统具备以下特性：·实时多任务·支持模块DBEC、OLE和DDE技术·内存管理应向应用程序提供分离的内存空间，以防止数据冲突，从而确保系统的稳定性SCC、HCC的功能要求1)数据采集2)数据存储3)数据处理4)数据查询5)数据检索、统计分析6)数据库的修删改7)报警及故障处理8)显示在SCC的操作员站至少有以下显示：·运行参数动态显示及报警指示；·以表格、曲线、直方图、饼图、趋势图的形式来显示各种类型的数据；Page3of8Date:evermore·系统管网布置图及工艺图，工艺图上同时显示实时数据和泵、阀门状态。每屏至少可显示50个模拟量和50个开关量。·热力站的工艺图，工艺图上同时显示实时数据；根据通讯状况概览界面，操作员可以很快的了解通讯系统的大致情况。当换热站内控制器出现故障时，在上位机界面相应显示上会标注红点。点击各个换热站的图标可以进入相应换热站的工况浏览界面。见下列图片。工况浏览界面可以显示所有换热站内设备的参数，如泵，调节阀，变频器，温度，压力等。如果仪器出现故障，将会标注红色铃铛显示报警状态。通过快捷图标可以非常容易的切换到各种控制策略界面。室外温度控制界面。操作员可以根据实际的供水温度曲线，历史数据和相应的经验修改设定点的数据DesigoInsight也可以在城市地图上显示整个热网的某个特定参数，如各站压力，温度或流量等，操作员可以非常容易的看到不同区域的特定参数的差别。从而有利于对整个热网进行有效调控。显示画面可分为多个层次。上层为SCC管网分布图，最下层显示为一个关键点或热力站。DesigoInsight工厂浏览器允许基于图形界面操作，数据点可以通过彩色图形动态显示，可以直接通过通行操作设备，不同类型的图形可以同时显示。每个子站有一个总体图形，逻辑结构允许在图形间自由切换。一些图形用来显示整个热网的状况，有助于操作者对温度、压力作出判断。所有的测量参数、计算参数或注册的参数在一种显示界面上显示。9)打印10)水压图SIEMENSSCADA系统的主要功能有：•监控和用图形显示换热站的参数和过程值•手动操作机组设备例如阀门和水泵•储存历史数据和趋势管理（从数据库和在线方式）•来自换热站的报警管理•生成报告Page4of8Date:evermore•通过对控制任务的时间安排实现能量管理功能•显示整个热网的状态（压力）热网控制系统主要特性：可通过友好的、直观的显示界面在图形级浏览器上显示集中热网系统热力站工艺参数，其中热网图形子库为热网专用，并且通过城市管网的地理地图可直接方便的显示整个热网系统。除了图形显示外，对象浏览器可快速处理工艺参数，所有参数很容易进行查询和修改（例如可对各热力站的供热温度进行设定）报警显示单元为操作员直接提供紧急的、近期的报警信息，可根据带有显著的颜色标题栏显示重要的信息。趋势分析显示单元可分析热网的性能。可允许在线及非在线方式将趋势数据输出到其它系统，以便进行进一步的分析。可设定分辨率和时间显示间隔。为节省热网的能量及提高热网的经济效益，一个重要的特性是根据不同的用户提供不同的供热调度。这种情况实际上不是经常发生，相反而是始终全负荷供热（无论政府和公共建筑及无论晚上和周末）。时间调度功能可根据时间的周期按照实际的热量进行调节供热。DesigoInsightSCADA系统是专为城市热网设计的有效的控制系统，它可以通过一个工程师进行几个数据设定及在数据库中进行一些设定来满足热网的扩展。系统相当于400个中型的热力站，设定点不超过200,000个数据设定点。DesigoInsight通过基于OPC或者BACNet的TCP/IP协议同热力站内的控制器通讯，这实际上意味着多种通讯方式可集成到控制系统中，如光缆，X.25,有线电视，ADSL,GSM/CDMA,无线电台等。不同方式的通讯可以集成在同一个控制系统内，并且可选择最有效的通讯方式。DesigoInsightSCADA也提供特殊的开发应用和特性，使系统运行更有效。例如压力曲线显示，可以以图型方式显示实时压力或差压值，这样可以使用户选择有效的操作方式而不至于超过安全界限，造成用户停止供热。软件结构—软件模块工厂浏览器趋势浏览报警浏览Page5of8Date:evermore报警传送时间安排数据趋势功能日志浏览•报警日志：某一被监控的工厂按时间排序的报警信息•系统日志：显示和系统相连的设备，例如打印机，调制解调器或通讯中断的信息•用户日志：某一用户在某一工作站的行为•状态日志：状态信息和来自第三方系统数据的集成报告供热项目机组控制系统SAPHIR（ACX32）3.2.1介绍SAPHIR控制器结构紧凑，适合于供热系统换热站。它通过34个I/O通道，输入（数字和模拟）、数字输入（快速记数输入）、模拟输出和数字输出和现场仪器相连，I/O数是固定的，但可以通过使用扩展模块来满足本项目的要求，每个控制器最多可扩展到80个I/O点应用程序可以用编程软件和热交换器专用功能块开发，程序可以通过以太网通讯口或电话（调制解调器）下载到控制器调试工具（SaphirScope）可用于调试，它使控制器的操作和监控和设置值文档变得容易。控制器采用模块化设计，在主板上有两个通讯卡插槽，其中一个用于以太网，另一个接M-BUS卡与热量表、补水流量计通讯。控制器和SCADA系统的通讯采用国际控制领域通行的标准OPC，OPC服务器集成在控制器通讯卡上，SCADA操作站是客户端。Page6of8Date:evermore控制器可以通过人机界面现场操作，中文显示方便用户，而且，机组可以完全无人值守。3.2.2主要监控功能1.供热控制回路•供暖温度的设定值根据室外供暖温度曲线设定•控制一次侧调节阀保持二次侧供水温度•一次侧回水温度限制•机组流量/热量限制•选项（不包括本次范围内）：结垢检测2.压力和差压控制•根据二次侧共回水差压控制循环泵变频•根据二次侧回水压力控制补水变频3.安全功能•当两个供暖循环停止后，一次侧调节阀关闭，保护换热器；当至少有一台水泵启动后，调节阀开启。•当二次侧供水温度超过设定值一定时间以后，调节阀的最大开度受到限制。•当二次侧的压力过高并持续一段时间后，限制变频的输出，停止循环水泵并报警•当二次侧压力过低并持续一段时间后，循环泵停止，机组报警到HCC，SCC。4.遵循SCC，HCC的控制指令（附加功能）•机组起停控制•热/流量控制使整个热网平衡•手动操作所有控制回路和设备（调节阀、水泵）Page7of8Date:evermore3.2.3标准控制方案1.来电自启2.室外温度曲线3.温度控制回路4.循环泵控制5.补水泵控制6.报警控制6.1.二次侧供水压力高6.2.以下情况会产生“安全报警”6.2.1.安全报警信号输入为“0”6.2.2.所有泵均故障6.2.3.二次侧供水压力过高6.3.以下情况会产生“维护报警”6.3.1.安全报警6.3.2.信号断线6.3.3.二次侧回水压力低6.3.4.任意泵报警7.手动或远端控制8.针对用户开发的维护软件9.密码功能10.显示面板11.通讯Page8of8Date:evermore