换热机组控制方案说明.doc
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机组控制方案说明
水泵控制方式说明
1.补水泵控制部分:
补水泵采用变频一拖一形式,两台补水泵一用一备。
分为手动和自动两种控制方式。
1.1、补水泵手动控制时,可通过柜门上的按钮或者变频器面板进行启停控制。
1.2、补水泵自动控制时,采用变频恒压控制技术。
采用模糊-PID控制模式,通过安装在二次网回水管路上的压力传感器来测量回水压力,将此测量值与系统的补水压力设定值(通过触摸屏设定)相比较,通过控制系统自动调节补水泵的转速,使系统的回水压力与设定压力一致,达到恒压补水的目的,当系统压力稳定且不丢水的情况下,补水泵进入休眠状态,实现节能降耗的目的。
当一台泵故障时,另外一台泵自动投入使用。
2.循环泵控制部分:
循环泵采用变频一拖一形式,三台循环泵两用一备。
分为手动和自动两种控制方式。
2.1、循环泵手动控制时,可通过柜门上的按钮或者变频器面板进行启停控制及频率给定。
2.2循环泵自动控制时,采用模糊-PID控制模式,根据二次网的供水压力或供回水压差来控制进行PID计算,调节变频器的输出频率,实现自动调节控制,同时避免压力过小或过大对管道及用户的不利影响;当其中一台循环泵故障时,备用泵自动投入使用。
自动控制系统完成的功能
能够对热网温度、压力、流量、开关量等信号进行采集测量、控制、远传,实时监控一次网、二次网温度、压力、流量,循环泵、补水泵运行状态,及水箱液位等各个参数状态,进而对供热过程进行有效的监测和控制。
在实际供热中按室外温度调节二次网供回水温度,实现气候补偿节能控制或分时分区节能控制,达到全网平衡、按需供热节约能源的目的。
1、系统功能描述
1.1、数据采集
主要完成供热管网的模拟量(如温度、压力、流量、电量、热量等)、状态量(如泵的状态、水位高低状态等)、并完成相应的物理值的上下限标定、PID运算、逻辑运算、参数的测量和显示,测量结果将传送到监控中心。
①压力:
一次网供水压力、一次网回水压力、各供热机组的二次网供水压力、二次网回水压力。
②温度:
室外温度、一次网供水温度、各机组的一次网回水温度、二次网供水温度、二次网回水温度等数据。
③流量、热量:
一次水瞬时流量、热量,累计流量、热量,补水瞬时流量、补水累计流量。
④设备状态值:
电动调节阀位置、循环泵变频器、补水泵频率反馈、电流反馈等。
⑤运行状态:
设备控制状态、故障状态等需显示、控制值。
1.2、设备控制
①泄水压力控制
用于保护管网管道安全。
二次网供(回)水压力高于高限设定值时,泄水阀开启,起到泄压保护作用,低于下限设定值,泄水阀关闭。
并有防止泄水阀反复开关的措施,防止泄压阀提早老化。
②热量控制
热量控制主要控制一次网热源输入量与二次网供热量,满足用户需求与热厂要求,通过对一次网和二次网各自温度、压力、流量的控制来实现。
热量控制目标实现的好坏直接关系到整套换热机组的整体性能,如能耗的高低,用户对服务质量的感官身受,运行成本的高低。
此项控制为控制系统中的关键项目。
1.3、系统保护
当二次网供水温度高于高高限值时、一次网回水温度高于高限值时或当所有循环水泵停止或停电时,一次侧电动调节阀自动关闭。
当二次网供水压力值高于高限值时,或当二次网回水压力值低于低限时,为保护设备,停止整个换热机组的运行,直到故障解除后,再投入运行。
对调节阀设定低开度和高开度设定,保证自动运行情况下,调节阀在一定的设定范围内工作,不会关到0%或者开到100%。
当系统断电后,调节阀开到100%,保证管网安全,系统上电后,自动检测投入断电前运行状态。
2、系统关键功能
提高对用户供热的服务质量,降低运行成本,满足热厂对降低能耗的要求,从控制系统入手,提出若干项关键性控制功能。
2.1室外温度补偿(气候补偿)
供水温度应随室外温度的变化时刻进行调整,始终保持供热量与建筑物的需热量相一致,保证室内温度在不同室外温度情况下的相对稳定,实现按需供热,这样才可以保证换热机组最大限度的节能运行。
这种功能称为室外温度补偿或者气候补偿功能,它通过可设定的室外温度——供水温度特性曲线进行就地控制调整。
该温度控制曲线通常由一组二维数组描述,其实质为一非线性曲线上的若干点。
在PLC中将上述中的二维数组转换为控制曲线数学模型,系统检测供水温度和室外温度,通过PLC运算,自动调节一次网的阀门开度从而达到供水温度设定值,实现换热站的热量调节。
2.2时段温度控制
在一天中的不同时间段,用户对供热量的需求是不一样的,如上班时间无人在家,供暖温度可适当降低;下班或周末在家,供暖温度可适当调高;白天,供暖温度可适当降低;夜间,供暖温度可适当调高。
同理,对于生活热水的供应也有这种要求。
这种功能称为时段温度控制功能,既能满足用户需求,又能降低能耗。
该功能和室外温度补偿功能一样,通过可设定的时间段——供水温度特性曲线进行就地控制调整。
该温度控制曲线通常由一组二维数组描述,其实质为一非线性曲线上的若干点。
在供暖时,时段控制可对室外温度补偿功能控制下的供水温度进行修正,这样可以生成一条更经济的运行曲线;在供生活热水时,可根据时段温度控制功能对二次网供水温度进行控制,使之适应一些特殊的供热对象。
2.3时段循环泵压差控制
同上述道理,对循环泵压差这一目标值,应根据时间段的不同进行修正,以达到既能满足用户需求,又能降低能耗的目的。
这里,由可设定的时间段——二次网压差特性曲线进行就地控制调整。
该温度控制曲线通常由一组二维数组描述,其实质为一非线性曲线上的若干点。
自控系统硬件配置
本自控系统主要包括3台循环泵变频控制柜、1台补水及PLC控制柜共计4台控制柜。
柜体采用碳钢材质静电喷涂工艺,仿威图结构,Ral7035电脑灰颜色。
3台循环泵变频控制柜采用变频一拖一形式控制3台循环泵,1台补水及PLC控制柜采用变频一拖一形式控制2台补水泵。
补水及PLC控制柜内采用1套西门子S7-200SMARTPLC为中心,人机界面作为辅助(监控、参数设置),控制整套换热机组的运行。
并预留与厂区控制网络通讯接口。
(1)PLC
采用西门子S7-200SMART系列PLC,具有快速执行逻辑运算、丰富指令集、多元扩展功能模块。
该系列PLC同时支持多种通讯协议,预留1个RS-485口,支持ModbusRTU协议;可根据需要增加DTU,实现GPRS无线传输;预留1个以太网口,支持TCP/IP协议及西门子S7协议。
可根据实际需要配置模块,不浪费PLC硬件资源。
(2)变频器
采用ABBACS580系列变频器,适合风机水泵应用的多样功能:
PID控制、追速启动、跳频功能。
同时具有MOD-bus通讯功能从而与PLC连为整体。
(3)人机界面
采用昆仑通态TP1061TI系列10.1寸触摸屏,具有高分辨率率,支持网络等功能。
电气元件及监控信号点
电气元件品牌
序号
名称
品牌
要求
1
隔离开关、断路器、
正泰
2
按钮、选择开关、指示灯、报警器、继电器
3
电压表、电流表、互感器、熔断器
4
电控柜和其他辅料
优质性能可靠的品牌
监控信号
位置
名称
信号
说明
一次侧
供水温度
4-20mA
输入
西门子
回水温度
西门子
供水压力
丹佛斯
回水压力
丹佛斯
调节阀开度反馈
西门子调节阀
调节阀开度控制
输出
流量计
输入
二次侧
供水温度
4-20mA
输入
西门子
回水温度
西门子
供水压力
丹佛斯
回水压力
丹佛斯
流量计
衡安特
室外
温度
4-20mA
输入
实现气候补偿功能
液位
补水箱液位
补水箱电磁阀
补水箱进水电磁阀
开关量
输出
泄水阀
泄放电磁阀
开关量
输出
自动信号
自动运行时各接触器和热继等相关信号
输入/输出