燃气锅炉房群控系统.docx
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燃气锅炉房群控系统
2016/08/25
用心服务|珊瑚清源
**省**市热力公司
区域锅炉房群控
系统方案
北京珊瑚清源科技有限公司
2016年9月1日
项目概况
项目地理位置：
气候条件：
设计室外温度：
下辖锅炉房个数：
各锅炉房供暖面积：
各锅炉房位置分布：
各锅炉房设备清单：
各锅炉房工艺管网图：
一、方案概要介绍
1.1方案目标概要
区域锅炉房群控系统，是北京珊瑚清源科技有限公司众多系统中的一个。
本系统主要是帮助企业实现以下几个目的：
1）区域锅炉房的远程监测和远程操作；
通过系统地管理各个锅炉及其附属设备的运行及能耗监控，达到增强自动化程度，减少人工及能源考核的目的；
2）热工参数监控；
对锅炉及其附属设备的运行参数、状态实时读取监控，对设备的异常情况及燃气泄漏等及时报警；
3）能耗监控；
对热力管网的流量信息和锅炉房的用电信息实时管理和分析；
4）远程监控；
系统引入气候补偿理念，控制锅炉启停台数进而根据天气控制出水温度从而实现按需供暖的目标；
系统设计、施工改造始终以生产安全、运行安全为首要因素，以节能降耗为最终目标。
改造过程中，以最低的投入，解决最大的问题为目的，避免重复投资。
如果企业中已经有了某些硬件设备（例如变频器和流量计、锅炉控制器等），本系统将尽量直接同这些设备进行连接，而不再提供功能类似的设备。
1.2系统原理概要
利用计算机强大的管理功能，对锅炉房中所有的锅炉及辅机、关键的热工参数统一联合监控，使锅炉的产热量量跟实际的用热量相匹配，在尽量减少锅炉的启停台数的前提下保证锅炉出力的合理性。
同时利用目前成熟的网络通讯能力将各个锅炉房监控的内容上传到总控制室，为企业管理决策提供最直接的第一首资料，为热力系统的优化建立坚实的数据基础。
1.3技术方案概要
序号
改造内容
功能作用
1
增加必要的热网监测点
各锅炉房增设主管网一次供回水压力温度、二次供回水压力温度、室外温度、水箱液位、
2
增加必要的安全监控点
各锅炉房增设可燃气体报警装置（带干接点输出）、增设锅炉房漏水检测装置
3
增加必要的能耗监测点
各锅炉房增设总管热表一只，补水水表一只，总电源多功能电表一只
4
敷设锅炉及辅机的远程监控设备
各锅炉房新增一台区域锅炉房综合控制柜（PLC+触摸屏）
5
建立通讯链路
各锅炉房敷设宽带网络+VPN路由器（由当地电信运营商实施）
6
在企业总部设置总监控平台
监控各个区域锅炉房的运行状态，随时进行调控、考核
二、设计原则
2.1安全性
设备运行安全性：
满足设备在各种运行工况下的要求，保证机组的安全稳定运行，且操作简单，维护方便、实用。
数据库安全性：
通过分散控制、数据冗余、数据存储、用户权限等措施达到数据库的安全运行。
2.2经济性
经济性应包括以下内容：
1）.系统本身初建及改造的价格；
2）.系统投入使用后的运行费用；
3）.对系统后续升级扩容所需的费用；
2.3先进性
主要体现在：
1）硬件选型的先进性：
如PLC、人机界面、网络设备、服务器及组态软件等，选用当前成熟、可靠、比较先进的主流设备。
从而保证无故障运行时间在10000多小时以上。
2）数据库开发的先进性：
实时数据库与关系数据库的连接顺畅、人机互动的人性化、用户权限的管理、第三方数据通讯能力等。
2.4可扩展性
考虑系统规模的扩容和系统功能的扩容：
本监控管理系统除了各分散数据采集点的PLC系统具备扩展能力，数据中心的数据库的数据对第三方软件也是开放的，可以提供标准的OPC接口。
为了将来纳入更多的区域锅炉房数据，上位机软件采用无限点，方便将来系统扩容。
三、锅炉房房现状分析
锅炉房调查表信息
表1锅炉房基础信息统计表
供热面积
总面积___________m2，其中居民住户面积__________m2,学校、办公等公共建筑面积___________m2,其它建筑面积__________m2
锅炉信息
锅炉型号
容量
（MW）
台数
主要技术参数
生产厂家
锅炉安装年份
严寒期锅炉实际运行台数
备注
额定供水温度
（额定蒸汽温度）
额定回水温度
（额定蒸汽压力）
额定热效率
设计排烟温度
锅炉1
锅炉2
锅炉3
锅炉4
燃烧机型号
燃烧机生产厂家
燃烧机调节方式
锅炉1燃烧机
比例调节（）滑动调节（）两段火调节（）其他（）
锅炉2燃烧机
比例调节（）滑动调节（）两段火调节（）其他（）
锅炉3燃烧机
比例调节（）滑动调节（）两段火调节（）其他（）
锅炉4燃烧机
比例调节（）滑动调节（）两段火调节（）其他（）
采暖系统控制方式
手动控制（）自动控制（）
锅炉房辅助设备信息
循环水泵型号及参数（一次泵）
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
最冷天实际运行台数
补水泵型号及参数
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
定压方式
□
一次循环泵进口压力（MPa）
□
一次循环泵进口压力（MPa）
一次循环泵出口压力（MPa）
一次循环泵出口压力（MPa）
1
换热器型号
换热器相关技术参数
换热器形式_______,换热面积：
________m2,
设计压力_______mH20,设计温度__________℃
供热面积（m2）
循环水泵型号及参数（二次泵）
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
最冷天实际运行台数
补水泵型号及参数
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
定压方式
□
二次循环泵进口压力（MPa）
□
二次循环泵进口压力（MPa）
二次循环泵出口压力（MPa）
二次循环泵出口压力（MPa）
2
换热器型号
换热器相关技术参数
换热器形式_______,换热面积：
________m2,
设计压力_______mH20,设计温度__________℃
供热面积（m2）
循环水泵型号及参数（二次泵）
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
最冷天实际运行台数
补水泵型号及参数
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
定压方式
□
二次循环泵进口压力（MPa）
□
二次循环泵进口压力（MPa）
二次循环泵出口压力（MPa）
二次循环泵出口压力（MPa）
3
换热器型号
换热器相关技术参数
换热器形式_______,换热面积：
________m2,
设计压力_______mH20,设计温度__________℃
供热面积（m2）
循环水泵型号及参数（二次泵）
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
最冷天实际运行台数
补水泵型号及参数
型号____________________
流量（m3/h）______________
扬程（mH2O）______________
变频□
台数
配用电机功率（KW）
定压方式
□
二次循环泵进口压力（MPa）
□
二次循环泵进口压力（MPa）
二次循环泵出口压力（MPa）
二次循环泵出口压力（MPa）
锅炉运行方式
间歇运行□,具体方式:
_________________________________________________________________________________________________________
连续运行□
四、控制系统
4.1群控系统结构图
图1系统网络拓扑图
系统分为三层：
第一层为现场传感器、执行器等；
第二层为现场控制层；
现场控制层采用PLC控制器（下位机）作为控制核心；以触摸屏为人机界面。
进口彩色触摸屏《==RS232==》优质PLC《=======》模拟量数据采集模块
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
水泵转速.锅炉I/O点压力温度水位流量
液位
n+q*\___i
第三层为控制平台（上位机），上位机选用计算机实现控制（也可多台进行监控）。
4.2锅炉房群控系统的功能
1、锅炉控制策略
1）根据室外温度自动计算合适的供水温度目标值，据此对锅炉的启停台数进行自动增减，达到按需供热的目的。
2）对锅炉启停台数进行控制时按照运行时间长的先停止，运行时间短的先启动，均衡锅炉运行时间，达到降低设备维保费用的目的。
3）每台锅炉可以分别设置检修状态，手自动状态。
适应各种特殊情况下的操作。
4）通过通讯口或者干接点采集每台锅炉的运行数据。
6）判断锅炉状态，为锅炉的投入/退出自动队列提供依据。
2、水泵系统
1）检测水泵运行/停止状态，故障状态，变频转速。
2）补水泵根据二次回水压力进行频率调速。
3）循环泵根据二次供回水压力差进行频率调速。
4）当水箱液位低于下限时，补水泵停止工作，并报警。
3、热工参数监测
1）检测热网各关键点处压力作为判断系统水力工况的优劣。
2）检测热网各关键点处温度作为判断系统热力工况的优劣。
3）检测室外温度为合理调控锅炉运行提供参考依据。
4）检测水箱液位为水泵运行提供保护依据。
5）超温超压报警信息产生并记录。
4、能耗监测接口
1）提供可选择的水泵电流监测接口。
2）提供主要用电设备的电量计量接口。
3）提供实时及累积的锅炉热量计量接口。
4）提供实时及累积的系统消耗自来水计量接口。
5、应急策略
1）停电处理：
全部设备停止运行，上位机通讯中断，产生报警提示。
2）停水处理：
即刻停止补水泵，延时停止其他设备。
3）燃气泄漏：
即可停止锅炉燃烧，产生报警提示
4）漏水处理：
自动进行排污，产生报警信息。
6、区域锅炉房设备维保管理系统
1）锅炉清洗及维保提醒。
2）锅炉及相关辅机的维保信息进行记录。
3）其他维保档案的记录。
7、用户权限管理
1）对操作权限进行分级管理，规定相关人员权限，防止未授权登陆系统。
2）可以实现对授权用户通过局域网或互联网对空压机及辅助设备进行监控查询（定制）。
8、数据存储及报表曲线生成
1）对各个区域锅炉房内重要热工参数及能耗参数实时进行记录、存储、查询功能，生成报表、曲线。
2）对重要能耗数据进行能耗自动分析计算，产生日平均能耗、月平均能耗、单位面积能耗、单位面积费用等计算。
五、监控中心
本系统换热站监控中心由一到两台工业控制计算机、一套网络交换机、打印机、ups不间断电源组成。
5.1中心站硬件部分：
数据服务器：
用于采集和监控各换热站的数据，该服务器通过局域网与监控终端（RTU）进行通讯。
打印机：
用于打印重要热工参数的报表。
VPN路由器：
用于构建数据中心与各个换热站之间的通讯链路。
5.2中心站软件功能：
1）流程监控
实现工程资源集中管理，基于图形化操作，数据点参数可以通过彩色图形动态显示，可以直接通过图形操作设备，不同类型的图形可以同时显示。
每个锅炉房至少有两个图形：
锅炉运行状态及换热系统运行状态，中心站有数个系统总体图形，逻辑结构允许在图形间自由航行，同时有图形显示模拟工艺流程，动态显示各压力、温度、流量、水箱水位、锅炉运行状态、水泵运行状态、变频器状态、阀门状态参数。
图5.1锅炉运行状态图
图5.2换热系统流程图
2）状态监控
主要包括锅炉运行状态，水泵运行状态，调节阀状态。
图5.3水泵运行状态画面
图5.4锅炉操作状态
3）PID调节
按比例反应系统的偏差，通过积分调节和微分调节来消除系统的稳态误差和偏差信号。
图5.5PID调节画面
在该画面可对调节阀、补水变频、循环变频进行参数设定，例如设定供水温度、供水压差等，并可对PID参数进行参数整定，画出整定曲线图。
4）参数设置
图5.6参数设置导航画面
图5.7节假日及周末参数设置画面
5.8分时分温参数设置画面
图5.9气候补偿参数设置画面
5）报警
系统提供所有时间发生的报警信息，并连续更新。
有多种选项归类和显示。
报警可以被重置或确认。
图形和报警相连，使得在进行其他程序时，可以快速进入发生报警的画面。
报警可以按照3个优先级分组，便于操作者对不正常的热力站的多项报警参数（例如压力损失、供热不足，系统的起停）有总的了解。
具有最高优先级的报警会在自动弹出的报警窗口中显示，以防操作者忽略。
系统可以通过GSM网络将报警信息传送到外围设备，如打印机、手机、传真机等移动终端。
这一功能使热网维护人员直接得到通知，以减少停机时间提高整个热网的可靠性。
（可选）
图5.10报警画面
6）报表日志
系统可自动生成包含时间和用户操作行为的报表，该报表对分析操作者行为非常重要，对操作者不在的班次或在监控中心上操作时，有特别重要的意义。
可打印实时报表、班报表、日报表、月报表，可打印某个时间段内的历史报表。
日志浏览始终将某一特定工作站形成日志，浏览日志由四部分构成：
1）报警日志：
某一被监控的锅炉房按时间排序的报警信息
2）系统日志：
显示和系统相连的设备，例如锅炉报警、热工参数报警或通信中断的信息
3）用户日志：
某一操作员在某一工作站的行为
4）状态日志：
机泵状态信息。
日志可以被过滤，过滤的标准可以被定义和保存（例如时间、日期、机组）。
图5.11报表
7）数据交换
系统采用标准界面和协议，可通过ODBC、OPC、DDE和第三方系统交换数据非常容易。
8）扩展性
系统具有一定的系统兼容性和扩展性，预留有系统接口，可以根据换热站实际需要增加或者减少换热站点的数目。
六、设备主要清单
单个锅炉房设备清单
序号
名称
品牌
规格
单位
数量
标配
备注
1
管路温度变送器
国产优质
0－120℃；4-20ma
支
4
√
数量由甲方指定
2
管路压力变送器
国产优质
0—1.6MPa；4-20ma
支
4
√
数量由甲方指定
3
室外温度变送器
国产优质
-20—70℃；4-20ma
支
1
√
数量由甲方指定
4
涡街流量计
国产优质
—
支
1
□
以实际管径为准，补水量
5
超声波管段式热表
国产优质
—
支
1
□
以实际管径为准，供热量
6
多功能电表
国产优质
—
支
1
□
以实际管径为准，耗电量
7
控制箱
珊瑚清源
控制器+触摸屏
台
1
√
控制器品牌由甲方指定
8
调试费
珊瑚清源
次
1
√
10
运费
—
—
次
1
√
11
小计
—
√
总计
1
组态软件
亚控
6.55组态王无限点点
套
1
√
建议
2
工控机
研华
IPC-610L-MB
台
1
√
3
显示屏
三星
24寸
台
1
√
4
调试费
次
1
√
5
小计
√
6
合计
最终报价由甲方需求决定。
七、售后服务
售后服务作为企业整体服务中最为重要的组成部分，已经成为重要的竞争手段。
良好的售后服务不仅能为企业赢得市场，扩大市场占有率，使企业获得良好的经济效益，而且通过售后服务的实施可以使企业获得来自市场的最新信息，促使企业更好地改进产品和服务，使企业始终处在竞争的领先地位，为企业实现可持续发展战略提供决策依据。
我公司本着这些落脚点做出如下的服务方案：
安装调试服务
（1）根据用户实际情况和用户要求定制软件，将产品送达指定地点，并保证按合同要求按时完成设备调试、启动、运行等工作；
（2）按照合同要求测试所有硬件、软件；
（3）提供免费技术培训；
（4）负责合同中所有产品的现场安装调试、现场验收测试；
（5）产品到达后，由本公司和用户人员监督下，由用户人员清点，检查产品；
（6）所有产品完成安装调试后，双方即可进行验收测试；
（7）服务人员对产品的使用、注意事项，服务人员现场进行演示解说；客户对产品的疑问，服务人员给予一一解答。
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