集中供熱自動化系統(tǒng)知識培訓(xùn)

1、集中供熱自動化系統(tǒng)知識培訓(xùn)第1頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四概述：采用供熱自動化系統(tǒng)的目的：1、利于及時地了解并掌握熱源、熱網(wǎng)的參數(shù)與運行工況。2、利于節(jié)能降耗；利于減員增效；3、利于及時發(fā)現(xiàn)故障，確保供熱安全。第2頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四一、供熱系統(tǒng)自動化的組成 可以根據(jù)供熱系統(tǒng)的組成將集中供熱系統(tǒng)的自控分為熱源部分，管網(wǎng)及中繼泵站，熱力子站部分。這幾部分并不是在孤立地運行，而是相互結(jié)合構(gòu)成的聯(lián)動系統(tǒng)，它包括一個調(diào)度中心，通信網(wǎng)絡(luò)平臺，熱力子站控制系統(tǒng)。 1、調(diào)度中心一般包括計算機及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，計算機包括操作員站、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器

2、、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備包括交換機、防火墻、路由器等。 2、通信網(wǎng)絡(luò)平臺是連接調(diào)度中心和子站控制系統(tǒng)的橋梁，通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇主要根據(jù)本地區(qū)的實際情況，考慮通訊距離，施工難度，初期投入成本，以后運營成本等，選取一個切合實際的通訊網(wǎng)絡(luò)。 3、熱力子站控制系統(tǒng)包括熱力站控制器、管網(wǎng)數(shù)據(jù)控制器、中繼站控制器、熱源控制器、熱計量控制器。第3頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四二、集中供熱系統(tǒng)的熱計量 集中供熱系統(tǒng)的熱計量根據(jù)用戶的不同可分為熱用戶的計量、熱力站的計量及熱源出口（或首站）的計量。根據(jù)計量的層次可分為內(nèi)部管理型與貿(mào)易計量型。對于前者可采用各種準確適宜的熱計量裝置；而后

3、者需經(jīng)當(dāng)?shù)鼗蛏霞壍姆ǘ夹g(shù)監(jiān)督部門認定，且必須是貿(mào)易雙方認可的計量裝置，從而便于處理因貿(mào)易而產(chǎn)生的各種糾紛。第4頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四三、熱力站的自動化遠程控制系統(tǒng)換熱站自控系統(tǒng)按設(shè)備類型分，可分為：溫度、壓力變送器、流量計、電動調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵及補水泵。按控制回路分，則可分為：一次網(wǎng)流量控制回路、二次網(wǎng)循環(huán)控制回路、二次網(wǎng)定壓回路。在換熱站自控系統(tǒng)中，一次網(wǎng)流量控制回路主要通過調(diào)節(jié)一次回水調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)。二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)回路則是通過調(diào)節(jié)二次網(wǎng)循環(huán)泵及補水泵轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。換熱站的所有控制指令主要由熱網(wǎng)指揮調(diào)度中心根據(jù)全網(wǎng)平衡算法下發(fā)，而二次網(wǎng)循環(huán)泵及補水泵變頻器轉(zhuǎn)速則

4、由站內(nèi)PLC系統(tǒng)依據(jù)各換熱站所帶熱網(wǎng)的實際情況計算得出。 第5頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四1、油田礦區(qū)DCS與PLC控制系統(tǒng)使用情況油田礦區(qū)共有: 燃煤鍋爐房11座: DCS 5套，PLC 6套； 熱力站共計193座: 全部應(yīng)用PLC。DCS控制系統(tǒng)品牌： 北京和利時SmartPRO系統(tǒng) 羅克韋爾CONTROL LOGIX5000PLC控制系統(tǒng)品牌:西門子:S7-400、S7-200、S7-300Semaphore: T-BOX第6頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四什么是DCS控制系統(tǒng) DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distribute

5、d Control System），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。DCS通常采用若干個控制器（過程站）對一個生產(chǎn)過程中的眾多控制點進行控制，各控制器間通過網(wǎng)絡(luò)連接并可進行數(shù)據(jù)交換。操作采用計算機操作站，通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達操作指令。因此，DCS的主要特點歸結(jié)為一句話就是：分散控制集中管理。第7頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四（1）羅克韋爾AB CONTROL LOGIX5000控制系統(tǒng)第8頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四（2）和利時第四代MACS-Smartpro 控制系統(tǒng)第9頁，共48頁，2022年，5月20日，1

6、4點31分，星期四（3）西門子S7-400控制系統(tǒng)第10頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四PLC就是可編程邏輯控制器，早期的PLC只是用來完成一些電氣邏輯控制和開關(guān)量，現(xiàn)在的PLC在性能上，特別是對模擬信號的處理能力上已經(jīng)大大提高，因此現(xiàn)在PLC是可以用于過程控制的。主要應(yīng)用于鍋爐控制系統(tǒng)、熱力站、污水站、消防泵站等。什么是PLC控制系統(tǒng)西門子CES-SEMAPHORE0第11頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四2、 DCS與PLC在供熱系統(tǒng)應(yīng)用差別 在二十世紀末，我們可以認為：DCS比PLC有更高的可靠性，更高的性能。但,現(xiàn)在的PLC發(fā)展就不同了

7、。隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC則是大門大敞，軟、硬件得到全面發(fā)展。各家各型號系列化、產(chǎn)品層次化、標(biāo)準化、規(guī)范化。適應(yīng)于從微型到大型的各種各樣的控制系統(tǒng)，PLC 早就可以組建大型的控制系統(tǒng)了。這時候，DCS就顯出它基因里的毛病來：固步自封、技術(shù)保守，做產(chǎn)品就一定要做系統(tǒng)。在實時控制方面相比PLC有相當(dāng)大的差距。而DCS原來能做的，現(xiàn)在PLC全都能做，高端的PLC與DCS的功能已經(jīng)差不多。第12頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四3、從成本角度來看 相同I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS其成本要低大約40%左右。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的 ，所以維護

8、成本比DCS要低很多。由于進口的DCS系統(tǒng)非常昂貴 ，人們認為鍋爐的運行模擬量控制要求較少，從降低成本的角度出發(fā)，往往選擇PLC來構(gòu)建控制系統(tǒng)。第13頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四 DCS在發(fā)展的過程中也是各廠家自成體系，但大部分的DCS系統(tǒng)，比如橫河Yokogawa、Honeywell、ABB等等，雖說系統(tǒng)內(nèi)部（過程級）的通訊協(xié)議不盡相同 ，但操作級的網(wǎng)絡(luò)平臺不約而同的選擇了以太網(wǎng)絡(luò)，采用標(biāo)準或變形的TCP/IP協(xié)議 。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網(wǎng)絡(luò)中，控制器、計算機均作為一個節(jié)點存在，只要網(wǎng)絡(luò)到達的地方，就可以隨意增減節(jié)點數(shù)量和布置節(jié)點位置。與第三方

9、控制系統(tǒng)的通訊第14頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四四、供熱系統(tǒng)自動控制模式選擇的幾點建議 1、控制系統(tǒng)選型應(yīng)從以下10個方面考慮1）可靠性：即系統(tǒng)能否長期穩(wěn)定地運行。2）實用性：控制系統(tǒng)的各方面技術(shù)指標(biāo)能否全面滿足生產(chǎn)控制的要求。3）系統(tǒng)軟件：包括組態(tài)軟件及監(jiān)控軟件，是否齊全、完善、可靠和方便使用；是否自己能完成組態(tài)、現(xiàn)場調(diào)試及投運后是否便于維護。第15頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四 4）價格：系統(tǒng)的價格是否在用戶可接受的范圍內(nèi)，且是否合理。 5）可操作性：控制系統(tǒng)的人機界面是否便于操作人員的操作，畫面是否直觀。 6）針對企業(yè)操作人員水平

10、：系統(tǒng)是否采用中文系統(tǒng)。 7）維修性：故障診斷功能是否完善，故障指示是否明確；硬件是否維修方便，用戶可否自己更換模板即可達到維修目的，模板是否可直接帶電拔插而不影響系統(tǒng)的正常運行。第16頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四 8）備品備件：是否供應(yīng)方便、及時、價格是否合理。 9）技術(shù)支持：用戶自行維護有困難時能否得到廠家技術(shù)人員的及時幫助。 10）培訓(xùn)： 用戶培訓(xùn)的力度和方便程度如何，費用高低，能否上機操作等。第17頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四五、常用的智能儀表及維護注意事項一次儀表：也稱測量儀表，直接與被測物體直接接觸，通常為傳感器等。二次儀

11、表：也稱顯示儀表，一次儀表輸出的信號，到二次儀表分析轉(zhuǎn)換成模擬量信號或數(shù)字量信號進入DCS/PLC系統(tǒng)。儀表的分類：第18頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四儀表信號 4-20mA.DC(1-5V.DC)信號制是國際電工委員會(IEC):過程控制系統(tǒng)用模擬信號標(biāo)準。我國從DDZ-型電動儀表開始采用這一國際標(biāo)準信號制，儀表傳輸信號采用4-20mA.DC,聯(lián)絡(luò)信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。一.遠傳信號用電流源優(yōu)于電壓源的原因 因為現(xiàn)場與控制室之間的距離較遠，連接電線的電阻較大時，如果用電壓源信號遠傳，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較

12、大的誤差，而用恒電流源信號作為遠傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會隨電線長短而改變，從而保證了傳送的精度。二.信號最大電流選擇20MA的原因 上限取20mA是因為防爆的要求，20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯三信號起點電流選擇4mA的原因 下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。第19頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四壓力檢測儀表 1、壓力變送器一般意義上的壓力變送器主要由測壓元件傳感器（也稱作壓力傳感器）、測量電路和過程連接件三部分組成。它能將測壓元件傳感器

13、感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準的電信號(如420mADC等)，以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。第20頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四壓力檢測儀表 2、差壓變送器用于測量壓力容器內(nèi)的液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4- 20mADC的電流信號輸出。第21頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四壓力檢測儀表1、接線前應(yīng)確保線路無工作電壓。2、確認好線路的正負極性后接入標(biāo)有“+”、“-”標(biāo)志的端子并擰緊螺絲。3、送電后如表頭LCD屏或指針無顯示應(yīng)再次確認接線關(guān)系的正確性。4、線路拆除前應(yīng)確認

14、工作電路已經(jīng)斷開，拆出線路后做好標(biāo)識采用絕緣膠布對線路進行絕緣處理。維護注意事項第22頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四溫度類檢測儀表一體化溫度變送器一體化溫度變送器一般由測溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi)，從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的420mA信號；可與PLC系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。第23頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四溫度類檢測儀表鉑熱電阻一體化溫度變送器一般由測溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和

15、兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi)，從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的420mA信號；可與PLC系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。第24頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四溫度類檢測儀表鉑熱電阻工業(yè)上常用的熱電阻有兩種，即銅熱電阻和鉑熱電阻。銅熱電阻測溫范圍為負50到正150度，鉑熱電阻測溫范圍為負200度到正850度，銅熱電阻的分度號是CU50和CU100，0度時的標(biāo)稱電阻值分別為50歐和100歐。鉑熱電阻分為A級和B級，它們的分度號都是PT10和PT100，其0度的標(biāo)稱電

16、阻值分別為10歐和100歐第25頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四溫度類檢測儀表熱電偶1、熱電偶工作原理：兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）； 冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。第26頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四溫度類檢測儀表熱電偶（1）鉑銠10-鉑熱電偶，分度號，可

17、在01300長期工作，短時可到1600。（2）鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)熱電偶，分度號K，測量范圍01300，分度曲線更接近線性，熱電動勢高。（3）鉑銠13-鉑熱電偶，分度號R，使用溫度01300，短時可到1600第27頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四1、接線前應(yīng)確保線路無工作電壓。2、確認好線路的正負極性后接入標(biāo)有“+”、“-”標(biāo)志的端子并擰緊螺絲。3、送電后如PLC觸摸屏顯示異常數(shù)據(jù)，應(yīng)再次確認接線關(guān)系的正確性。4、如發(fā)生溫度偏差應(yīng)再次確認鉑熱電阻三線制接線方法要與PLC模塊接入端對應(yīng)關(guān)系保持一致5、線路拆除前應(yīng)確認工作電路已經(jīng)斷開，拆出線路后做好標(biāo)識采用絕緣膠布對

18、線路進行絕緣處理。維護注意事項溫度類檢測儀表第28頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四流量類儀表電磁流量計孔板流量計彎管流量計超聲波流量計第29頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四電磁流量計 電磁流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器主要由測量管、電極、勵磁線圈、絕緣襯里、殼體等部分組成。 電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律：導(dǎo)電性液體的流動感應(yīng)出一個與平均流速成正比的電壓，其感應(yīng)電壓信號通過二個或二個以上與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器通過智能化處理，然后LCD顯示或轉(zhuǎn)換成標(biāo)準信號420ma。 在結(jié)構(gòu)形式上分為一體式電磁流

19、量計和分體式電磁流量計第30頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四電磁流量計傳感器接線端子第31頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四電磁流量計變送器接線端子第32頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四電磁流量計分體式電磁流量計在拆卸前應(yīng)確保供電電路已經(jīng)斷開。拆除變送器供電電路和模擬量信號線路，做好標(biāo)識后采用絕緣膠布對線路進行絕緣處理。拆除變送器與傳感器之間的信號線路和勵磁線路，做好標(biāo)識后采用絕緣膠布對線路進行絕緣處理。安裝傳感器前確認傳感器箭頭與水流方向保持一致后進行安裝。維護注意事項第33頁，共48頁，2022年，5月20日，14

20、點31分，星期四超聲波流量計超聲波流量計采用時間差法來測水的流速，用流速乘上截面積就是流量了。根據(jù)水的流向，分為上游和下游，簡單而言就是上游和下游各裝一個傳感器探頭，可以發(fā)射超聲波，上游發(fā)射一個超聲波，下游的接收，產(chǎn)生個傳輸時間；同時下游那個傳感器也發(fā)射個超聲波信號，上游的那個接收，又產(chǎn)生一個時間，這兩個時間長短是不同的，他們的時間差和水的流速是成一個函數(shù)關(guān)系的。這樣水的流速，就被載在超聲波上了，通過計算就可以得出流量了。第34頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四超聲波流量計第35頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四超聲波流量計體積累計負體積累計瞬時

21、流量故障信息顯示第36頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四孔板流量計基本原理充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流體將在節(jié)流件處形成局部收縮，因此，流速增加，靜壓力降低，在節(jié)流件前后產(chǎn)生了壓差。流體流量越大，產(chǎn)生的壓差越大，因而可依據(jù)壓差來衡量流量大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努力方程（能量守恒定律）為基礎(chǔ)的。第37頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四彎管流量計彎管流量計與傳統(tǒng)的孔板流量計一樣同屬于差壓式流量計的范疇，只是彎管流量計產(chǎn)生差壓的方式與孔板流量計不同，孔板是利用流體的縮放原理產(chǎn)生差壓的，而彎管傳感器是利用流

22、體的慣性原理產(chǎn)生差壓的。當(dāng)流體通過彎管時,由于受彎管的約束流體被迫作類似的圓周運動,流體在作圓周運動時產(chǎn)生的離心力作用于彎管的內(nèi)外兩側(cè),使彎管傳感器內(nèi)外兩側(cè)之間產(chǎn)生一個壓力差，該壓力差(也就是壓差值)的大小與流體的密度有關(guān)，與流體的平均流速有關(guān)，與流體作圓周運動的曲率半徑有關(guān)。第38頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器有五種類型：直行程電動執(zhí)行器、角行程電動執(zhí)行器、電動調(diào)節(jié)閥、PID電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器和電磁閥。下面簡要介紹一下直行程電動執(zhí)行器(DKJ)和角行程電動執(zhí)行器(DKZ)。第39頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器有五種類型：直行程電動執(zhí)行器、角行程電動執(zhí)行器、電動調(diào)節(jié)閥、PID電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器和電磁閥。下面簡要介紹一下直行程電動執(zhí)行器(DKJ)和角行程電動執(zhí)行器(DKZ)。第40頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四電動執(zhí)行器遠程調(diào)節(jié)模式時,表頭“自動”指示燈亮起。通過點按“設(shè)定”按鈕可切換到“手動”模式，點按“增加”、“減少”按鈕可手動調(diào)節(jié)閥門開度。第41頁，共48頁，2022年，5月20日，14點31分，星期四PL