换热站无人值守

换热站无人值守远程监控方案

石家庄闪信电子科技有限公司

二○二一年五月

一、概述

随着国民经济的不断进步和人民生活水平日益提高，社会对环境的要求越来越高。近年   来国家大力提倡城镇集中供热，改变原来各单位、各片区自己供热、单独建立锅炉房给城市带来的污染，由城市外围的一个或者多个热电厂提供热源，市内各片区建立换热站，统一给 用户供热。这样就大大减少了燃煤对城市环境的污染，同时也节省了能源，所以可以说这是一项即造福当代人民又造福后代子孙的伟大工程。

随着科学技术的日新月异，尤其是计算机、通讯技术的迅速发展，自动控制水平也 得到了快速的发展和广泛的应用，尤其是在人们对供热质量的要求不断提高和能源紧张的今天，提高供热质量同时节约能源势在 必行。所以，目前各地供热公司新建换热站 大多都是无人值守换热站，同时对老的换热站的改造也在向无人值守换热站靠拢。

供热系统是一个多参量、大滞后的复杂系统，供热系统综合节能控制技术，有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题，提供三个主要环节的信息化管理平台，实现了热源控制一体化，管网智能化，终端用户信息化；解决了系统整体过量供热，管网存在水力失调，室温存在冷热不均及锅炉冷凝水的问题，达到整个系统的节能目的；提高了供热品质及舒适度，延长了设备的使用寿命。我公司研发的 INcomm 无人值守换热站远程监控系统是集现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术为一体的，全面地监测热网的运行参数，控制热网的供热温度，为“按需供热”提供有效技术保障。系统节能率在 10—30％ 左右，使用寿命在 10 年以上。

建立以热网控制中心为核心的一级或多级热网监控系统。实现换热站的无人值守远程自动化监控系统和巡检核查登记系统，是本方案所要解决的问题。

宏观掌握供热系统运行状况、运行质量。

保证供热系统的运行参数。对热网的水力工况和热力工况进行全自动调节，解决各换热  站的耦合影响，消除热网水平失调，平衡供热效。

以节省总供热量为目标，在满足热网用户基本采暖要求的前提下尽量减少总供热量，从而达到提高经济效益的目的。

更好地进行供热系统设备的维护及管理。及时检测报告供热系统故障，作到防微杜渐，防患未然。

为热网如何经济高效运行提供分析基础和分析依据。通过记录的热网运行历史数据，在一个采暖期结束后与前期数据进行比较分析，查出主要能耗来源，为今后的节能挖潜改造提供条件。

◇ 安全可靠稳定性原则

系统的安全可靠运行起着十分关键的作用，因此在系统建设过程中，将系统的安全、可  靠、稳定性作为设计的首选原则。

终端应具备较强的抗干扰能力。终端应实现故障自诊断功能和自恢复功能，当出现故障的时候能自动重启而不需要人为的切断电源。严格全面的权限管理；详细的操作日志功能。

只有安全可靠的系统才能达到令人满意的结果。在方案设计时，首先应考虑选用稳定可靠的产品和技术，使其具有必要的冗余容错能力，为用户提供高可用服务。要求系统在硬件配置、操作系统、以及系统管理等环节采取严格的安全措施，保证系统不受侵害。

◇ 先进性原则

系统采用先进成熟的具有当今国内先进水平的监测控制技术、控制器及应用软件，并具有完整的技术文档资料。

◇ 实用性原则

系统需要本着能够解决热网运行中存在的实际问题，进行整体规划，无论是网络体系、通信系统、硬件平台及软件功能，必须能够满足整个热网管理的需求。力求完善化、科学化；用户界面设计友好，易于理解、易于掌握、便于操作。

◇ 可扩充性原则

应用软件的设计应逻辑结构清晰、易读。在功能的划分和设计时，尽可能相对独立、减少相关性，以易于扩充、维护和修改。采集控制器应充分考虑其独立性和扩展性，使设备配置和系统扩展有更大的自由度和灵活性。为热用户的日益增长，预留较大的扩展空间。系统不但要能满足现阶段的业务要求，而且要能满足将来业务的增长和新技术发展的要求，要在原有设备继续发挥作用的基础上，保证用户能方便地增加或调整设备，改善系统功能和性能，支持将来系统不断更新和便于升级，从而保护原有投资。

主机系统应具有良好的可扩展能力，满足不同规模计算环境的要求，并且能提供多种升   级途径，给业务的不断发展创造条件。缩放性是企业网结构要求中最重要的一个方面。企业   业务的快速变化，用户不可预测的需求都要求系统结构能适应这种情况。这就意味着我们在   最初设计中，投资重点要放在一个可缩放的结构上以及支持它的相关的软硬件。

◇ 兼容性原则

底层系统、数据库、采集控制器、通讯方法、网络协议都采用国际标准或统一标准，使  得系统的兼容性大大提高，只要遵循统一标准，任何厂家的设备都可以接入该系统。

◇ 经济性原则

在满足系统需求的基础上，力争用最少的资金，获得最大的经济效益和社会效益。经济  性原则不仅体现在设计过程中，而且要为系统今后的维护降低成本打下基础。

4.1 系统整体结构图

4.2 西门子S7系列型热网控制器功能详述

西门子S7系列型数据采集控制仪可以实现温度，压力，流量，断电报警，柜门开关报警等信号的采集，处理，远传，显示等功能。可以实现电动调节阀自动，手动控制，远程，就地控制   等功能。下面分别详述

4.2.1 实时数据本地显示和远传中心功能

西门子S7系列型数据采集控制仪可以实现如下实时数据的功能：

◇ 一次温度、压力、流量的本地显示及远程传送；

◇ 二次温度、压力、流量的本地显示及远程传送；

◇ 一次瞬时热量的计算，本地显示及远程传送；

◇ 二次瞬时热量的计算，本地显示及远程传送；

◇ 一次流量累计积算及显示，一次热量累计积算及显示；

◇ 二次流量累计积算及显示，二次热量累计积算及显示；

◇ 当前阀开度显示；

◇ 当前室外温度显示；

◇ 当前柜门报警状态显示；

以上数据可根据预先设定的时间间隔定时向中心发送。同时，以上数据可以分别由  中心单独招测，也可以一次性中心全部招测。

4.2.2 原始电流值的远程传送

根据预先设定的状态，可以远程传送当前温度，压力，流量等参数原始电流值，供用户比较原始数据和计算出的温度压力等数据是否一致。同时可以在必要时，实现电流数据的远   程传输，供中心长期监测，比较之用。

4.2.3 中心远程对时功能

为了保证中心系统时钟同下位机各个站点的系统时钟高度一致，每次西门子S7系列重启后，或间隔一定的时间以后，会自动同中心系统进行时钟校对，保证整个系统时钟高度一 致。

4.2.4 远程或本地自动化控制功能

西门子S7系列型控制器可以设定本地调节阀的自动化控制模式，也可以远程设定调节阀的各种自动化控制模式。

控制器内置 6 种调节阀控制模式，分别如下，供用户根据实际情况选择使用：

◇ 根据室外温度调节二次网供水温度模式；

◇ 根据预先设定的各个时间段的供水温度调整二次网的供水温度；

◇ 根据预先设定的各个时间段的阀开度调整一次网的阀开度；

◇ 手动设定当前的供水温度值；

◇ 手动设定当前的阀开度；

◇ 手动设定当前的阀偏移量；

4.2.5 本地或远程报警参数设置功能

控制器可以本地或远程设定如下参数的上下限报警值，当测量值超出该值设定的上下限时，控制器自动上传报警数据，同时中心有声音和视觉的提示：

◇ 一次温度，压力，流量

◇ 二次温度，压力，流量

◇ 室外温度

◇ 阀开度

◇ 柜门状态

4.2.6 本地或远程量程设定

控制器可以本地或远程分别设定如下参数的量程：

◇ 一次供水温度

◇ 一次回水温度

◇ 二次供水温度

◇ 二次回水温度

◇ 一次供水压力

◇ 一次回水压力

◇ 二次供水压力

◇ 二次回水压力

◇ 一次供水流量

◇ 室外温度

4.2.7 本地或远程自控参数设定

控制器可以远程或本地设置采集控制仪所用到的各种自控参数。主要包括如下：

◇ 室外温度同供水温度之间的对应关系表

◇ 供水温度偏差同阀开度变化量之间的对应关系表

◇ 一天之内各个不同时间段的二次供水温度关系表

◇ 一天之内各个不同时间段的阀开度变化关系表

◇ 自控调整周期

◇ 根据设定周期定时设定室外温度（只有 INZ01 没有外接室外温度的情况下）

◇ 配合不同模式设定当前供水温度，阀开度，阀偏移量等参数

4.2.8 远程修改登录验证码

控制器本地需要做任何参数变动时，都需要输入验证码，该验证码可以远程修改并下发给现场控制器。

4.2.9 本地或远程设定电流回传状态

控制器可以设定相关参数的原始电流值是否同实时数据一起回传给控制中心。该参数可以本地设定，也可以远程设定

4.2.10 本地或远程设定报警功能开关

报警功能开关控制，控制器是否对超限的采集数据自动报警，并实时远传该报警数据。

4.3 INcomm 中心分布系统组成及功能概述

4.3.1 INcomm 中心系统软件组成结构图

4.3.2 中心软件功能概述

该系统是针对热力换热站的中心监测系统。采用标准工业TCP/IP 协 议 ， oracle8.17 数据库，计算高级语言开发的计算机数据处理系统， 具有数据存储量大， 存储时间长，数据处理能力快，并发处理迅速的特点。

4.3.2.1 系统特点

◇ 超大系统容量。可以同时容纳 100 万个 I/O 点，10 万以上采集站；

◇ 超长时间数据存储。由于 INcomm 采用了专用的数据库存储系统。数据存储时间可达 50 年上。存储数据可达百 G 以上。

◇ 全面系统冗余处理。包括数据库冗余，系统冗余，通讯冗余等。

◇ 全面的热网系统管理。根据热网系统的特点，可以把系统分为许多小的管理单位；

◇ 灵活定制各级管理员及管理权限；

◇ 数据自动报警显示。包括声光提示等；

◇ 大分辨率显示器和投影仪支持；

◇ 同时支持 B/S，C/S 结构网络访问；

◇ 固定客户端，移动客户端同时支持；

◇ 支持历时数据导入，导出，支持历时数据后补添加；

◇ 直观，灵活定制的趋势图，曲线，报表等；

◇ 方便，迅速，灵活的历时数据定制查询，打印，报表生成等；

4.3.3 系统详细功能描述

4.3.3.1 方便灵活的人员权限管理

INComm 可以任意定制人员的管理权限和管理功能。甚至可以全部删除用户，进行人员权限再分配等；

4.3.3.2 功能强大的站点管理，添加，删除，修改，浏览等

INcomm 可以任意进行站点的添加，删除，修改等。添加删除等站点管理设计参数全面， 功能强大。可以任意删除站点，可以任意添加站点。可以对现有站点进行任意修改，修改任意站点参数对系统不会造成影响。

可知直观浏览现有站点的各个参数，包括： 站点 IP 地址；站点名称；站点地理位置；自控周期，室外计算/下发周期； 当前控制策略模式；

当前报警开关，电流回传功能开关，DTU 在线与否等； 当前站点归属，支路号，管井，供热面积等；

4.3.3.3 清晰，直观，超大字体的实时数据显示；

INcomm 为了便于用户长时间监测实时数据的需要。设计实时数据显示时，采用隔行错色的视觉显示方式，便于用户长时间监视而不会引起视觉疲劳。同时为了更便于人员查看。   采用了超大计算机字体，并加强了字体处理效果；实时数据显示内容如下： 一次温度、压力、流量； 二次温度、压力，流量； 瞬时流量，热量；

累计流量，热量；

当前室外温度，阀开度； 当前数据接收时间；

4.3.3.4 地图数据直观显示

直接引入管网地理信息平面图。直观表明各个换热站的地理位置，管径，距离中心供热   点的距离。并且实时显示该站点的温度，压力，流量等数据。供用户比较沿线管损，温度变   化趋势，压力变化趋势等。

4.3.3.5 热交换站各种数据模拟画面显示

实际模拟换热站的工作流程。显示各个关键部位的实时数据。

4.3.3.6 

远程查询设置报警开关，电流回传开关，室外温度，控制器登录验证码

INcomm 可以远程查询每个换热站当前报警开关，电流回传开关，室外温度值，验证码等实际参数；查询这些参数的修改记录等历时数据。

4.3.3.7 远程查询设置各个报警参数

可以查询设置各个报警参数，可以查询报警设置日志等。可以设置和查询的报警参数如下：

一次供水温度上下限； 二次供水温度上下限； 一次供水压力上下限； 二次供水压力上下限； 阀开度报警上下限； 室外温度报警上下限；

4.3.3.8 远程查询设置各种量程范围参数

INComm 可以远程查询或者设置各种一次仪表的测量范围。并可以查询修改日志等工作：

可以查询或设置量程的参数如下： 一次供回温度；

二次供回温度； 一次供回压力； 二次供回压力； 流量；

4.3.3.9 远程设置和查询自控策略以及相关参数

INcomm 可以远程查询或设置各个站点当前的自控策略以及相关工作参数。并可以查询操作日志。其中包括：

◇ 供水温度同室外温度对应关系表；

供水温度偏差同阀开度变化量关系表； 每天不同时间段供水温度对应关系表； 每天不同时间段阀开度对应关系表； 当前自控采用的策略模式；

4.3.3.11 站点归属管理，支路管理等操作

4.3.3.12 历时数据查询，曲线图显示，报表生成，打印等。

5.1 、一次网调节阀控制方式

西门子S7型控制器可以全面多种模式，按系统设定的优先级级别调整一次网调节阀。其中按照优先级别依次如下：

5.1.1 联动控制模式（优先级别 ★★★★★）

该模式下，调节阀执行的优先级别最高。无论当前处于何种状态，只要联动模式任何情  况发生时，调节阀优先执行预定操作。预定操作包括，阀门关闭等。触发情况包括如下：

◇ 系统断电

当控制器检测到系统断电（或循环泵断电）时，无论调节阀处于何种状态，首先发出指   令，关闭调节阀。防止出现热交换器过热汽化等极端情况。该情况只有在有后备电源的情况下才能起效，同时电调阀应具有断电自动关闭功能。

◇ 二次网欠压

该情况一般预示二次网缺水。同时补水系统出现故障。因此，必须停止热交换，关闭电  调阀，关闭循环泵。

◇ 循环泵故障

◇ 二次网温度高于报警值

◇ 一次网压力高于报警值

5.1.2 流量（或热量）上下限模式（优先级别 ★★★★）

系统可以按流量（或热量）设定一次网流量的上下限值，当系统达到设定极限值时，自动减小电调阀开度，以减小系统流量，达到预先设定的流量范围。

5.1.3 控制二次网供水温度模式（优先级别 ★★★）

系统主要以二次网供水温度为调节对象。当二次网供水温度过高时，减少阀开度，反之亦然。

5.1.4 控制二次网回水温度模式（优先级别 ★★★）

同上

5.1.5 控制二次网供回水温度平均值模式（优先级别 ★★★）

同上

5.1.6 控制一次网流量模式（优先级别 ★★★）

系统主要以一次网的供水流量作为当前的调节对象，当一次网的流量高于设定值时，减   少阀开度，当一次网的流量低于设定值时，增大阀开度。一次网流量设定值必须在流量上下   限范围内。

5.1.7 控制一次网阀开度模式（优先级别 ★★★）

系统主要以一次网的阀开度作为调节对象，当一次网的阀开度大于设定值时，减小阀开度。反之亦然。

5.2 控制方式选择

5.2.1 室外温度方式

按照室外温度设定各种控制参数。即根据不同的室外温度值设定不同模式下的控制参数。比如按照不同的室外温度值，设定不同的二次网供水温度值，在按二次网供水温度调节时，需要依据不同的供水温度值来减少或增加阀开度。

5.2.2 时间段方式

把一天设为 24 个不同的时间段，在不同时间段内，设定不同的控制参数。比如设定一天 24 个不同时间段的二次网供水温度值，在按二次网供水温度调节时，需要依据不同的供水温度值来减少或增加阀开度。

5.2.3 手动指定方式

由中心或者控制器手动指定当前的控制参数。包括手动指定二次网供水温度，手动指定  当前阀开度等。

5.3 循环泵控制

采用供、回水压差和温差结合控制循环泵变频器的方式，把二网流量控制在合理的范围内，既能达到用户流量需求，又不浪费，从而达到节省电能的目的。

无人值守换热站中压力控制主要是二次供水压力（或者是二次供回水压差）和二次回水   压力的控制。分别通过调整循环泵变频频率和补水泵变频频率实现。下面说明几种故障和相应的保护措施。

1. 二次供水压力过高，供热系统中，此故障是个比较严重的故障，需要系统停止  运行 进行检查，否则有可能会造成用户家里暖气片的损坏。

2. 二次回水压力过高，系统设置超压泄水电磁阀，报警发生时自动打开电磁阀泄  水。

3. 二次回水压力过低，为了保护循环泵，此报警发生时系统应该停止运行并报警。

4. 补水箱水位过低，应该停止补水，避免补水泵长期无水运行造成损坏。

5. 补水箱水位过高，应该关闭自来水，避免不必要的浪费。

6. 有些换热站生水压力不足或防止短时间停水，应该设置生水箱。

另外，控制器和变频器进行通讯，设定和读取变频器的参数如：工作电压、工作频率、  工作电流等，以便了解水泵电机的运行情况。通讯方式可以通过一根通讯电缆实现。

5.4 补水泵控制

◇ 二网回水压力过低，通过控制一次网同二次网的通断电磁阀向二网补水。

◇ 二网回水压力过低，通过控制备用补水泵向二网补水。

◇ 二网压力过高，控制电磁阀关闭，停止补水。

◇ 二网压力过高，控制泄水阀放水，并向主控发报警信号。

◇ 二网回压控制补水泵变频器。

1. 设备到货的清点和交接：设备到货时需方及时到现场参加设备的清点和交接工作。

2. 安装技术指导及服务：在安装开始前进入现场，了解安装工程的准备情况，及时向安装公司、监理公司及业主反馈相关信息。

3. 安装过程，负责处理安装过程中供需双方协调处理的各种问题。

4. 对安装全过程进行安装技术指导和安装质量监督。

5. 供方技术服务人员有权处理现场出现的一切技术和商务问题，如现场出现质量问题，供方技术人员在规定时间内解决。

6. 供方对产品售后服务实行最短时间动态响应原则，保证需方正常使用每一台设备。

7. 供方技术服务人员在进行设备安装、调试期间，遵守需方的安全规定。如发生意外事故将由供方负责，需方提供人道主义援助。

8. 供方在整个监测系统的调试中，需方给予充分配合。

9. 在设备验收、安装和调试阶段中，如发现供方提供的设备不符或在安装过程中由于供方错误，造成设备损坏的将由供方负责承担，所需设备和部件及时提供。

10. 需方在要求提供补充设备和部件时，供方尽快帮助解决。

11. 设备合同生效后，供方提供设备检验大纲（经双方讨论确定后）作为设备检验的基本依据。设备制造期间需方可随时要求到供方制造厂里进行设备监制，供方给予支持和配合。

12. 需方按设备检验大纲组织设备的验收及性能测试工作，供方将积极参加。

13. 交接验收及性能测试工作结束后双方签署会议纪要及工程验收合格等签证。

14. 设备质量保证期自性能测试合格后开始。设备交接验收后，并不解除供方对设备保证期内承担的保证责任。

15. 其他需方要求的服务。

1. 培训的时间、地点、人数内容等具体由供、需双方商定。

2. 供方为需方培训人员提供软件和设备等培训条件，场地由需方提供。

3. 培训计划和内容见下表：

本工程施工完成后我公司有完备的售后服务措施：

1. 系统设备自投运之日起，免费保修两年，两年后终身维护。

2. 为用户提供优良的技术培训，可以现场培训。

3. 我公司会提供距离现场最近的售后服务地址及技术维修人员名单。维保期内出现故障，中标人在接到招标人维修通知后，技术维修人员应在24小时内到达现场，48小时内解决问题，否则因此而造成的后果由我公司负责。

我公司严格遵循产品质量是企业的生命的理念，在生产各个环节注重产品的质量。公司设置专门负责整个公司管理体系的建立和维护工作，各部门均有负责质量体系运行人员。管理者代表直接负责ISO9001标准的实施、运行、检查总结和考核。

2.1 公司的质量方针：

高：高新技术、高质服务

精：精益求精、精诚合作

尖：尖端科学、尖端人才

2.2 公司的质量目标：

成品合格率为100%

每年开发新品种至少一项力争二项

顾客满意率为95%

顾客投诉处理率为100%

2.3 推行ISO9001的指导思想：

写我们所做的      

做我们所写的

         检查我们做过的

纠正我们做错的

1、河北省邢台市一中新校区热力站自控系统
2、河北省邢台市任泽区政府热力站自控系统

3、河北省邢台市临城热力站远程监控系统

4、天津滨海世纪能源公司热力站远程监控系统

5、天津市滨海新区中惠熙园热计量工程

6、天津市滨海新区融创金融大厦热计量工程

7、山东省青岛市高科热力公司热计量工程

8、山东省青岛市东亿供热公司热计量工程

9、山东烟台华阳热电换热站及室温采集远程监控工程

10、山西省晋中市左权县供热供气总公司热网监控工程  

11、山西省太原市尖草坪热能公司热网监控工程

12、新疆克拉玛依市油田供热公司热网监控工程

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