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摘 要：将民生采暖型背压机电厂内锅炉、汽机、除氧给水、热网首站、辅助车间及厂外供热管线及换热站采用DCS进行一体化控制，实现集中控制、智能化控制、数字化管理。
关键词：网源一体化；DCS；换热站；闭路电视
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0076-01
1 研究背景
目前國内主要采用热源、热网各自独立运行的模式，即发电公司负责热源的运行，通过热网首站将蒸汽/热水供给供热公司，供热公司负责供热管线、换热站等的运行维护及热量结算。而热源、热网各自独运行的模式存在一些问题，如：管理上需要较多的人员、系统能耗大、机组运行自动化水平较低、经济型较差，造成大量的能源浪费。为保证民生采暖型背压机组供热系统能够以稳定良好节能的方式运行，整个热网及热源的一体化集中控制、智能化控制、数字化管理成为了一个亟待解决的问题。
2 网源一体化控制的实现
全厂一体化DCS系统控制范围含电厂内锅炉、汽机、除氧给水、热网首站、辅助车间、供热管线及换热站等。
电源侧控制采用全厂一体化DCS控制系统；热网侧各换热站采用现场自动控制单元，实行无人值守，通过GPRS无线网络、宽带或工业网将热网换热站信号传至热网热源监控中心，监控中心可设置在电源部分的主厂房内，通过监控中心操作员站，对电源及热网各换热站实现集中监控，并根据对热负荷的变化和预测，调节热源，按需供热，以满足全网供热热能量均衡和节能的目的。
设MIS系统，对整个电源及热网的各项经济及技术参数进行全面管理及考核。
2.1 网源一体化自动控制系统总体构架
网源一体化自动控制系统主要由MIS、监控中心、现场控制单元、数据通讯系统、仪表、传感器及电动阀门、电气设备组成，各部分协调工作，实现整个供热系统的自动控制。
控制系统总体构架原则上设置4层结构，各层内容包括：
（1）现场控制层：现场就地仪表、控制设备。
（2）通信网络层：GPRS无线网络或城域网。
（3）中央监控层：为集中供热系统计算机监控系统的核心，通过监控中心DCS系统对全网的运行实施统一的监控。接受各站点的故障报警，达到安全、节能、环保型供热的要求，并保证供热质量。
（4）信息管理层：通过信息管理层（SIS/MIS），完成全网调度指挥、事故报警处理、实现科学管理、提高企业效率。
监控中心DCS系统以组态画面的形式实时显示热源及供热管网的工作，并把现场的检测数据和计量数据送入数据库中。系统具有数据统计分析、趋势曲线、历史记录、数据查询、检索、事故追忆、故障报警等功能。
热网侧采集热网首站供水温度、压力、流量等参数以及热网加热器、水泵等设备运行状态参数，根据热网的热力需求，调节热网首站供水量。
2.2 热网换热站控制
现场自动控制单元可设定多种运行模式多种运行曲线，对水泵、阀门等进行调节，确保其运行在设定范围内。值班人员可通过人机界面对站内设备进行监视、控制及操作。通过GPRS无线网络或宽带与集控室进行双向通讯，把供回水温度、供回水压力、流量、水泵阀门工况状态、水箱液位等数据传送到监控中心；在联网控制状态下，换热站自控系统也可按监控中心的遥控指令运行，保证整个供热管网热量的合理分配。
热网无换热站：
供热热网若不设置换热站，则需监测小区建筑物接口位置调节阀开度及管网供回水温度、压力、热量、流量、室外温度、有代表性的室温等参数。设置现场自动控制单元，通过电动调节阀对进楼供热流量进行调控，确保其在设定范围内。值班人员可通过人机界面对站内设备进行监视、控制及操作。通过GPRS无线网络或宽带与集控室进行双向通讯，把供回水温度、供回水压力、流量、水泵阀门工况状态、水箱液位等数据传送到监控中心；在联网控制状态下，现场自动控制单元也可按监控中心的遥控指令运行，保证整个供热管网热量的合理分配。
目前，已建换热站现场自动控制单元多采用霍尼韦尔、西门子、清华同方厂商产品等，其产品技术已成熟可靠。
2.3 数据传输
换热站与监控中心的数据传输可采用GPRS或宽带方式。
GPRS无线数据传输是通过中国移动或中国联通、电信的无线网络，有效的实现换热站与监控中心DCS系统的双向透明传输。GPRS无线数据传输易于搭建，不受距离限制。城域网宽带连接受传输距离限制，在城市近距离供热系统中采用较多。
2.4 发电供热协调控制
热网投入自动运行后，换热站二级管网的供回水温度始终在规定的范围内运行，同时热网自动运行可以快速跟踪室外温度的变化，当室外温度出现大的变化时，二级管网供回水温度同时也跟着变化，保证采暖用户的室内温度始终比较均衡，避免了热网温度滞后现象，大大提高了供热质量，同时在白天室外气温较高时减少了供热量，这样就可以节约大量的热量和电量，减少了热网运行成本。由于调度具有热网调控手段，可以随时调节热网运行参数。
2.5 能源考核管理
热网及换热站系统的运行参数传输至MIS系统，在MIS系统中可对热网及换热站的各项经济及技术参数进行全面的考核及管理，对各个换热站的水、电、热进行各种统计、比较及计算，调度及公司领导可以随时了解整个管网能源消耗情况，便于掌握热网运行的经济技术状态。
管网及换热站等热力设施点多、面广，公司采暖运营管理人员可通过MIS系统提高采暖收费工作的工作效率及准确度，保证收费工作高效、稳定运行。同时由于收费数据储存在网络服务器中，公司每一个管理人员都可以在自己的计算机上查询到自己所承担的收费用户的交费情况，极大地方便公司管理人员催缴采暖费的工作。
3 闭路电视系统
闭路电视系统根据各设备和生产区域的特点，在换热站重要的巡检设备、无人值守岗位及远距离关键设备等处均设置闭路电视摄像机，信号以GPRS无线或城域网宽带方式全部引入监控中心，纳入全厂闭路电视系统，通过闭路电视对相关区域进行安全监视。
4 结束语
网源一体化自动化设计中，网源一体化的集中控制，换热站的无人值守，为运行节省了大量的人力；全厂DCS一体化，控制系统统一，大大提高了机组运行自动化率，减低劳动强度，提高生产效率，并且可减少人员的培训工作，减少备品备件数量，节约资金。MIS系统设置提高了热电中心管控一体化水平，为集团公司信息化建设奠定了基础。全厂闭路电视系统改善了监视方式，换热站等物理分散地区的安全运行得到保证。以上技术的应用都大大提高了全厂管理水平、技术水平及劳动生产率，降低运行成本。
收稿日期：2018-3-25
关键词：网源一体化；DCS；换热站；闭路电视
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0076-01
1 研究背景
目前國内主要采用热源、热网各自独立运行的模式，即发电公司负责热源的运行，通过热网首站将蒸汽/热水供给供热公司，供热公司负责供热管线、换热站等的运行维护及热量结算。而热源、热网各自独运行的模式存在一些问题，如：管理上需要较多的人员、系统能耗大、机组运行自动化水平较低、经济型较差，造成大量的能源浪费。为保证民生采暖型背压机组供热系统能够以稳定良好节能的方式运行，整个热网及热源的一体化集中控制、智能化控制、数字化管理成为了一个亟待解决的问题。
2 网源一体化控制的实现
全厂一体化DCS系统控制范围含电厂内锅炉、汽机、除氧给水、热网首站、辅助车间、供热管线及换热站等。
电源侧控制采用全厂一体化DCS控制系统；热网侧各换热站采用现场自动控制单元，实行无人值守，通过GPRS无线网络、宽带或工业网将热网换热站信号传至热网热源监控中心，监控中心可设置在电源部分的主厂房内，通过监控中心操作员站，对电源及热网各换热站实现集中监控，并根据对热负荷的变化和预测，调节热源，按需供热，以满足全网供热热能量均衡和节能的目的。
设MIS系统，对整个电源及热网的各项经济及技术参数进行全面管理及考核。
2.1 网源一体化自动控制系统总体构架
网源一体化自动控制系统主要由MIS、监控中心、现场控制单元、数据通讯系统、仪表、传感器及电动阀门、电气设备组成，各部分协调工作，实现整个供热系统的自动控制。
控制系统总体构架原则上设置4层结构，各层内容包括：
（1）现场控制层：现场就地仪表、控制设备。
（2）通信网络层：GPRS无线网络或城域网。
（3）中央监控层：为集中供热系统计算机监控系统的核心，通过监控中心DCS系统对全网的运行实施统一的监控。接受各站点的故障报警，达到安全、节能、环保型供热的要求，并保证供热质量。
（4）信息管理层：通过信息管理层（SIS/MIS），完成全网调度指挥、事故报警处理、实现科学管理、提高企业效率。
监控中心DCS系统以组态画面的形式实时显示热源及供热管网的工作，并把现场的检测数据和计量数据送入数据库中。系统具有数据统计分析、趋势曲线、历史记录、数据查询、检索、事故追忆、故障报警等功能。
热网侧采集热网首站供水温度、压力、流量等参数以及热网加热器、水泵等设备运行状态参数，根据热网的热力需求，调节热网首站供水量。
2.2 热网换热站控制
现场自动控制单元可设定多种运行模式多种运行曲线，对水泵、阀门等进行调节，确保其运行在设定范围内。值班人员可通过人机界面对站内设备进行监视、控制及操作。通过GPRS无线网络或宽带与集控室进行双向通讯，把供回水温度、供回水压力、流量、水泵阀门工况状态、水箱液位等数据传送到监控中心；在联网控制状态下，换热站自控系统也可按监控中心的遥控指令运行，保证整个供热管网热量的合理分配。
热网无换热站：
供热热网若不设置换热站，则需监测小区建筑物接口位置调节阀开度及管网供回水温度、压力、热量、流量、室外温度、有代表性的室温等参数。设置现场自动控制单元，通过电动调节阀对进楼供热流量进行调控，确保其在设定范围内。值班人员可通过人机界面对站内设备进行监视、控制及操作。通过GPRS无线网络或宽带与集控室进行双向通讯，把供回水温度、供回水压力、流量、水泵阀门工况状态、水箱液位等数据传送到监控中心；在联网控制状态下，现场自动控制单元也可按监控中心的遥控指令运行，保证整个供热管网热量的合理分配。
目前，已建换热站现场自动控制单元多采用霍尼韦尔、西门子、清华同方厂商产品等，其产品技术已成熟可靠。
2.3 数据传输
换热站与监控中心的数据传输可采用GPRS或宽带方式。
GPRS无线数据传输是通过中国移动或中国联通、电信的无线网络，有效的实现换热站与监控中心DCS系统的双向透明传输。GPRS无线数据传输易于搭建，不受距离限制。城域网宽带连接受传输距离限制，在城市近距离供热系统中采用较多。
2.4 发电供热协调控制
热网投入自动运行后，换热站二级管网的供回水温度始终在规定的范围内运行，同时热网自动运行可以快速跟踪室外温度的变化，当室外温度出现大的变化时，二级管网供回水温度同时也跟着变化，保证采暖用户的室内温度始终比较均衡，避免了热网温度滞后现象，大大提高了供热质量，同时在白天室外气温较高时减少了供热量，这样就可以节约大量的热量和电量，减少了热网运行成本。由于调度具有热网调控手段，可以随时调节热网运行参数。
2.5 能源考核管理
热网及换热站系统的运行参数传输至MIS系统，在MIS系统中可对热网及换热站的各项经济及技术参数进行全面的考核及管理，对各个换热站的水、电、热进行各种统计、比较及计算，调度及公司领导可以随时了解整个管网能源消耗情况，便于掌握热网运行的经济技术状态。
管网及换热站等热力设施点多、面广，公司采暖运营管理人员可通过MIS系统提高采暖收费工作的工作效率及准确度，保证收费工作高效、稳定运行。同时由于收费数据储存在网络服务器中，公司每一个管理人员都可以在自己的计算机上查询到自己所承担的收费用户的交费情况，极大地方便公司管理人员催缴采暖费的工作。
3 闭路电视系统
闭路电视系统根据各设备和生产区域的特点，在换热站重要的巡检设备、无人值守岗位及远距离关键设备等处均设置闭路电视摄像机，信号以GPRS无线或城域网宽带方式全部引入监控中心，纳入全厂闭路电视系统，通过闭路电视对相关区域进行安全监视。
4 结束语
网源一体化自动化设计中，网源一体化的集中控制，换热站的无人值守，为运行节省了大量的人力；全厂DCS一体化，控制系统统一，大大提高了机组运行自动化率，减低劳动强度，提高生产效率，并且可减少人员的培训工作，减少备品备件数量，节约资金。MIS系统设置提高了热电中心管控一体化水平，为集团公司信息化建设奠定了基础。全厂闭路电视系统改善了监视方式，换热站等物理分散地区的安全运行得到保证。以上技术的应用都大大提高了全厂管理水平、技术水平及劳动生产率，降低运行成本。
收稿日期：2018-3-25