SCADA控制系统在供热节能工程中的应用

李盛 杜萌 战小康

随着我国经济的快速发展和科学技术水平的不断提高,人们对节能和供热质量有了更高的要求。设专人值守的换热站传统运行方式已不能满足人们的需求。因此,SCADA控制系统在城市供热领域的应用日渐广泛。SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。

1 SCADA系统在城市建筑供热中的应用

1.1 工程概况

该城市集中供热工程建筑面积约200万m2,各个供热区域分散设置水—水换热站。工程供热区域面积大、换热站数量多且分散,管理困难。经分析比较,决定采用SCADA控制系统。

在监控中心设置一套SCADA系统,监控中心能够和各区域换热站进行无线通讯,实现远程监控。各区域换热站也能通过无线通讯方式将站内的运行参数上传至监控中心。各换热站内分别设置远程终端控制器(RTU),实现对本换热站的就地全自动独立控制。系统完成后,各换热站可实现智能无人职守运行。

1.2 监控中心

监控中心内设置一台通讯服务器;两台互为热备份的冗余主、从操作站;一个操作员站;一个工程师站以及打印机,UPS电源等。监控中心能够采集各换热站的运行参数,并通过人机界面以数字、棒图等多种形式显示。重要参数可实时历史记录,并建立实时历史数据库。对如换热站能耗等重要参数,自动生成相应分析图表。监控中心操作人员可对控制参数及控制曲线等进行修改,并下载到各换热站现场终端装置(RTU),使其按修改后的参数运行。

监控中心能够对各换热站的故障进行相应的分析诊断,并报警通知监控中心操作人员。当换热站内某一测量值超出设定的正常范围或某一开关量(泵、阀门等)状态改变时,可根据不同的优先级,做出声光报警,并在监控中心操作站显示屏上显示报警信息及相应动态画面,以便监控中心操作人员对其及时处理。所有报警信息均被记录在报警数据库,以供今后检索和事故分析。

1.3 远程终端站

各区域换热站内设置的远程终端站由远程终端控制器(RTU)、现场传感器及通讯系统组成。远程终端控制器通过与其相连的现场传感器和执行机构独立完成对各换热站的数据采集以及控制功能,并可完成与监控中心的通讯。

1.3.1 远程终端控制器(RTU)检测点

远程终端控制器(RTU)通过现场传感器对换热站如下参数进行实时检测:1)室外温度;2)换热机组一次管网侧供、回水温度及压力;3)换热机组二次管网侧供、回水温度及供水压力;4)换热机组二次管网侧除污器前、后回水压力;5)水箱液位。

通过远程终端控制器(RTU)的液晶显示屏可显示下列参数:

1)室外温度;2)换热机组一次管网侧供、回水温度值及压力值;3)换热机组二次管网侧供、回水温度值及压力值;4)换热机组一次管网侧调节阀的状态与开度;5)泄压阀的状态与泄压设定值(可现场修改);6)换热机组二次管网侧补水压力设定值(可现场修改);7)补水泵运行状态;8)循环泵运行状态;9)换热机组二次管网侧除污器前后压差值及其报警设定值(可现场修改);10)换热机组二次管网侧供回水压差值及其设定值(可现场修改);11)水箱液位及其报警设定值(可现场修改);12)换热机组运行时各类故障报警。

1.3.2 远程终端控制器(RTU)控制功能

远程终端控制器通过室外温度传感器,实时采集室外温度值,根据室外温度值以及远程终端控制器内已设定的运行曲线自动确定换热机组二次管网侧供水的温度设定值。远程终端控制器经过PID运算自动调节换热机组一次管网侧供水管上调节阀的开度,使换热机组二次管网侧实际供水温度始终与远程终端控制器对其设定值保持相同。这样不仅满足供热需求且极大的节约了能源,避免了二次管网侧供水的温度过高而造成的热能浪费。

远程终端控制器通过变频器,根据换热机组二次管网侧供、回水压差设定值自动控制换热站内两台循环泵(一用一备)的运行,并实现循环泵的定时轮换,交替使用,以避免备用泵因长时间处于停机状态而锈死。在运行过程中若任一台循环泵发生故障,则自动切换另一台循环泵投入运行,同时向监控中心报警。若两台循环泵均发生故障,则立即停止换热机组运行并向监控中心报警。

远程终端控制器通过变频器,根据二次管网侧回水压力设定值经PID运算自动控制换热站内两台补水泵(一用一备)的运行。补水泵亦自动定时轮换。若一台补水泵出现故障,自动切换至另一台补水泵投入运行,同时向监控中心报警。

远程终端控制器根据换热机组二次管网侧泄压保护值自动开停泄压阀,并在设定值处设一回差,避免泄压阀频繁动作。泄压阀动作时,向监控中心报警。

1.3.3 远程终端控制器(RTU)安全保护功能

换热机组的水箱液位若超出报警高、低限值;除污器前后压差值超出报警设定值;远程终端控制器均立即向监控中心报警。

当系统失电时,换热机组一次管网侧供水管上的调节阀自动关闭,同时向监控中心报警。供电恢复时,远程终端控制器可实现复电自检开机。

1.4 无线通讯系统

通过设置在监控中心及各换热站内的GPRS无线通讯模块,可利用城市移动通讯网,实现监控中心与各换热站远程终端控制器间的GPRS无线通讯。监控中心可定时采集各换热站的运行参数,也可根据需要,单独对某一换热站进行访问。当某换热站出现故障时,故障换热站优先向监控中心发送相关故障信息。

2 结语

SCADA智能控制系统在城市建筑供热中的应用,不但提高了供热质量,而且为能源的节约和运营成本的降低提供了有效途径。

[1]张佳炜,龙海南.GPRS技术在SCADA系统中的实现与应用[J].现代电子技术,2004(23):29-33.

[2]张建林.基于PLC网络的监测系统及其与SCADA的集成[J].江苏机电工程,2004(5):11-14.