城市区域燃气供热站自动化控制系统研究

　　引言

　　城市区域燃气供热是一种以清洁能源燃料的供热方式，具有清洁、节能、环保、安全、高效等特点。近年来，随着国家相关政策的出台，对于环保城市建筑的采暖方式越来越多的采用区域燃气供热的方式解决。由于城市规模的不断扩大，城市区域燃气供热网覆盖的范围越来越大，热源站及换热站的数量越来越多，供热面积越来越大。热源站、换热站的数量从十来个到上百个不等，供热面积从几十万平方米到上千万平方米不等。因此建立一套科学有效、自动化水平较高的控制系统系统对于区域燃气供热企业势在必行。

　　1.结合供热工艺的系统自控结构分析

　　城市区域供热网的自控系统分为硬件部分和软件部分，相比较其它行业的自控系统而言，城市区域供热网的自控系统具有其自身的一些显著特点，其主要为如下几点：

　　①热惯性大，滞后大。热网系统是一个大滞后的系统，采用常规的控制方法很难保证系统的正常稳定运行。系统的自动调节不仅与当前的数据有关，而且与历史的数据有关。

　　②热力站之间的耦合性强。热网系统是一闭式系统，系统各个部分是相互关联的，某一热力站运行参数的变化，会引起相邻热力站的运行状况，甚至会引起整个系统的运行状态。

　　③城市区域供热网涉及的区域广，分散性大。

　　④系统的扰动因素多。如热源运行状态的变化、外界环境的变化（室外温度、风力等）等。

　　2.供热自动化控制系统

　　区域热源站及换热站作为区域供热调度与控制的神经枢纽，其自动化控制系统是借助先进成熟的网络技术，建设成集先进的自动化技术、计算机技术、多媒体技术和高速网络及通信技术于一体的信息化网络监控系统。对于现代供热企业，具有节约人力资源的特点，是凸现企业现代化管理的一项标志。

　　2.1系统方案

　　区域热源站及换热站的自动化控制系统是一项重要工程，系统的建设和完善有效地对区域热源站及换热站点进行监视、控制，实时掌握站点内的运行数据，根据企业及用户需求合理调配供热量等供热资源，而且能够及时处理操作现场各类应急报警和事故，实施控制水泵及阀门的紧急制动，保证安全、经济合理科学供热，利用网络信息技术实施现场安全防范。

　　2.1.1系统组成及功能

　　区域热源站及换热站主要由数据监控计算机、视频监控计算机系统以及现场操作员站自控装置（或仪表白控系统控制柜）、现场安全防范装置（安防控制柜）、配电及变频控制柜和仪表通信控制系统等部分组成。

　　其监控系统主要功能有：

　　通过采集站内的压力、温度、热量、流量、液位、供气状态、供热设备运行状况等参数及管路上的各水泵的状态信号，提供给调度人员直观的现场运行状况，表现为以下几点：

　　（1）实时数据显示功能

　　系统具有实时数据显示功能，可根据不同的需要进行实时数据的分类显示。可以对每个站点的压力、温度、热量、流量、液位、供气状态、水泵及供热设备等数据进行显示。各数据可根据报警状态（正常、超限）的不同显示出不同的颜色。对各传输的数据，如果当前数据为假（通讯不正常，造成数据不能正常反映当前实时值）则通过不同的颜色进行提示。

　　（2）工艺图显示功能

　　系统可对显示每个区域热源站及换热站不同的工艺流程图及站内相关运行参数。

　　（3）热网图显示功能

　　系统可对显示每个区域一二次热网及热源站换热站节点的相关运行参数。

　　（4）直观图显示功能

　　系统可用棒状图等图形方式，直观的显示实时数据情况，同数据显示功能一样，可根据不同的需要进行实时数据的分类显示，方便用户对同一组实时数据进行对比。

　　（5）趋势图显示功能

　　供热过程中对各类工艺仪表，如流量、温度、燃气使用量等实时情况采集的数据，自动制成变化曲线，直观反应生产状况。

　　（6）报警显示功能

　　提供全方位的报警功能，可在多种画面中以直观方式通知调度人员系统发生异常。不同级别的报警可在所有操作员站上接收，当故障发生时，显示故障点和故障状态，可按照报警等级做出相应动作，纪录故障的信息，报警打印机自动打印故障纪录。报警内容有：实际值和偏差值报警、给定值限值报警、系统自诊断报警、识别变送器运行在4～20mA范围以外的报警、输出限幅报警等。报警画面与其他显示画面相比，具有更高的优先级。报警对象、内容、时间同时列表纪录及打印，可设若干幅管网和站点报警一览表，以便全面了解运行工况和报警的查询。

　　（7）自动生成调度报表功能

　　定时或按操作需求进行报表打印，包括班报、日报、月报、年报等（格式据工艺要求确定），系统提供的软件具备报表自动生成功能，操作人员利用系统提供的实用程序，通过简单的人机对话或定时功能，就可以完成各类报表的制作工作，并具有定时打印和随机打印功能。

　　（8）用户帮助及维护功能