集中供热管网监测设备.docx

第二章集中供热系统及换热站控制系统工艺流程分析2.1 集中供热系统运行原理目前多数城市一般采用集中供热的方式进行冬季采暖，基本原理如图所示，集中供热系 统由三大部分组成：首站（热电站），热网管路，二级换热站首站为整个供暖热网的热量 来源，对整个供热系统输入热量，保证热网中热媒的温度热网管路联通首站与各个二级换 热站，以首站为核心，通过合理的规划通过热网管路向二级换热站输送热媒，连接首站与二 级换热站的热网管路被称为一次热网，以下简称一次网，一次网又包括一次供水管路与一次 回水管路，以下简称一供、一回二级换热站设立在小区内，直接向小区住户供热，连接二 级换热站与小区住户的热网是二次热网，包括二次供水与二次回水，以下简称二供、二回匯二按冏彳卜水小二床別电二址换热站二级换热站t^—<■ - '二攪网恨水亠次側图为热网结构原理运行图首站，一般设立在热电厂内，形成一体式结构，热电厂由大型的加热型锅炉组成在一 些郊县地区一般以煤炭等不可再生能源为燃料，目前多数采用燃料与电力混合型加热装置 首站内的换热器一侧为水蒸气一侧为水，通过换热器进行热量交换，管路之间分开，互不影 响，仅传递热量热电厂加热系统对蒸汽侧热媒进行加热，输入热量。

首站依靠若千组高压 循环水泵提供动力，通过一次网回路向对个二级换热站输送热量二级换热站，二级换热站内换热器一侧为一供、一回，另一侧为二供、二回二次网以 循环水泵为动力通过分水器向各个居民楼供热，通过集水器收集支路回流水，形成动态供暖 回路在二次回处连接有补水泵，补水泵另一侧连接补水箱，可对二次网补水，消解由于水 损耗导致的水压不足，水箱上部连接水箱补水泵，保证水箱内水量的充足2.2 换热站运行工艺流程2.2.1 换热站运行相关工艺设备集中供热热网运行工况，包括压强和温度参数数值直接关系到用户供暖质量以及对能源 的有效利用率，舒适的供暖效果和节能运行，对于稳定运行和参数优化提出了更高的要求 为了时刻监测热网的运行工况，在一次网和二次网运行侧合适部位对应添加流量、温度、压 强等传感器仪表，如图2-2 所示控制流量的电磁元器件采用西门子系类电磁阀门卄•应两供水二就冋供朮PT1OQ一改网回朮换黙器叭 1(H)井水PT1D0圧力殛送聃圧力变退»如图所示，为方便各参数的监测分别在一次、二次管网与补水系统中安装PT1OO、流量 计、压力变送器、液位变送器和过滤器；为了便于控制二次供水温度，在一次供热网上安装 SIEMENS 电磁调节阀；循环泵、补水泵、深井泵均采用变频器控制，方便之后对水泵的功率 进行调节。

PT1OO属于铂制型热电阻，它的阻值可以随着温度的变化而变化PT1OO表示它在0°C 时阻值为1OO欧姆，在1OOC时它的阻值约为138.5欧姆，阻值随着温度的升高而变大，它 的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长，他们之间的关系并不是简单的正比的关系，在 1OCTC之后曲线形式明显，精度下降我们需要测量的范围是OC-9OC,在此范围内精度较 高符合使用需求流量计采用孔板式流量计，孔板流量计是将标准的孔板与多参量差压变送器通过配套组 成的高量程比差压流量装置，不仅可以测量液体的流量，也可测量气体、蒸汽及天然气的流 量，应用广泛孔板流量计的节流装置结构简单，且牢固、性能稳定可靠，使用期限长，价 格较低，是工业中常用到的流量测量仪表，整个加工过程采用国际标准，并经过严格的校验 检测符合我们使用需求压力变送器，是对压力信号向标准电信号转化的仪器，通常输入为压力信号，通过内部 承压元件的转化，输出标准输出电流信号(4-2OmA)或电压信号(O-1OV),此处我们采用的是 标准电流信号详细工作原理：压力直接作用在承压装置的表面，对应元件产生微小的变形， 测量膜片上的高精度电路将这个微小的形变变换成为与压力成正比的高度线性、与激励电压 也成正比的电压信号，然后采用专用核心芯片将这个电压信号转换为工业标准电信号。

液位 变送器也是压力变送器中的一种，换算法则不同，通过程序中的标定计算可以把压力转化为 实际液位高度对于工艺设备仪表设置思路如下：(1)对于一次网侧，热媒主要由热电厂直接提供，热电厂采用高压循环水泵提供热循环 动力，不可避免的电压波动必将对水的瞬时流量造成一定的影响，导致一次网侧水利工况造 成失衡，因此在一次网侧安装两个压力流量计以检测实时的压力，实现压力可视化，避免失 调导致的压力过大而损坏管路，同时两个压力值可进行对比，防止换热器阻塞导致的压力过 大造成仪表或者管路的损坏；流量计，用来统计一次网的流量，PT1OO用来测量一次网的温 度，在一次供和一次回管路上设置两处，实时监测温度，通过一次网流量与一次网供水、回 水温度可以计算出供热总量，便于之后的数据统计，按计量收费是我国供热发展的一个科学 且合理的方向，该举措也为小区的按照计量收费作一个数据铺垫；电磁阀，主要用来调控一 次管网的流量，避免流量浪涌对小区供热造成的影响，同时可以调控各个小区间的协调供热， 避免小区之间的冷热不均⑵对于二次网侧，热媒直接通过集水器、分水器向各住户供热，仪表有两个PT1OO，两个压力变送器，作用同上，不再赘述。

不同之处在于增加了循环泵与补水泵，循环泵作用是 为二次网的运行提供动力，补水泵可向热网管路系统进行补水，避免水损耗导致的压力不足 问题，均为变频控制，配备合适的控制系统可以实现节能运行；过滤器，可以过滤循环过程 中混入的杂质物质，具有对系统的清洁作用，此处反馈模拟量信号，根据反馈，可以对过滤 器按需清理，保持清洁运行这些仪表为控制的硬件基础，通过这些仪表，配以合适的监控 策略，可保证热网的智能调节与节能运行2.2.2 换热站供热系统特性及监控难点1、二次换热站基于换热器进行热量的传递，两侧为独立热网回路，具备耦合性特点； 如图2-2 所示，一次网的热量和流量的变化不仅间接影响到二次网供水温度，也会影响到临 近换热站的供水温度；因此每个单个换热站构成小型的耦合系统，整体一次网也构成大型耦 合系统，调节复杂且难度较大2、 二级换热站数量较多，且分散性极大，均设置在小区内部的地下，监控监管难，入 站式的管理必将耗用大量人力且调控延后，效果不佳3、 建筑物结构的差异性，导致建筑热损失速率不同，小区的热负荷量会随着外界环境 温度的起伏而变化，即使一天之内也会呈现起伏不定的变化趋势，这使得热网被控对象呈现 时变性的特点，调节精度很难掌控；4、 换热器、流量调节阀和家装的散热器设备均存在非线性特点且损耗估测难，导致热 网水利热力工况变化具有非线性的特点。

综上所示，热网系统是一个动态、耦合且滞后性强的复杂运行系统，参数的调节具有非 线性的特点，智能热网监控系统，不仅需要解决监控监管难的问题，也需要解决热网参数优 化难题2.3 换热站供热系统监控要求-at网烘术FT1M垃 3K«Bt粥近慎基于物联网的智能远程监控岳统 ~热网控制现场热网监控需求简图如图所示，要实现的监控要求重点体现在两点：智能调节，远程监控智能调节，结合 现场控制器和远程监控中心联合开发高级控制策略，要求实现集中管理与分散控制，通过集 中管理要求可以协调各个二级换热站运行工况，进行整体协调，可以自动调节也可以人为控 制；分散控制要求各自现场控制中心可以根据各自的实际热力工况智能做出调节，自动预算 小区热负荷情况，建立数学模型，智能推导最佳运行参数，实现节能运行且保证热力水利工 况的稳定远程监控，是整体管理的必要实现条件，要求在一个监控中心（一般为热力公司），通 过网络可以在可视化屏幕上同时监控到整个城区或者市区所有的二级换热站运行工况，把各 个换热站水利和热力工况运行参数和工艺流程体现在监控的大屏幕上方便监管人员查看和 进行各个小区的整体协调，保证供热质量具体监控要求：现场数据远程传输到控制中心；自动调节电磁阀门使供热效果达标天津 市供暖标准（室内18°C）;通过控制策略应对水力和热力波动，满足供热系统的稳定运行；根 据外界温度的变化，实现节能调节。

2.4 本章小结 本章节详细介绍了集中供热热网运行的原理，及由一次网与二次热网进行协调运行的整 体构架结构分析了热网监控的工艺流程，根据监控需求，设置监控点，并分析了控制的重 点和难点依据工艺的要求和监控需求选取了所需要仪表和控制电元器件类型最后，提出 了具体智能监控要求，包括现场的智能节能控制和上位机集中监管系统两部分。