热力站技术导则自控部分解读.docx

热力站技术导则自控部分解读.docx

《热力站技术导则自控部分解读.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热力站技术导则自控部分解读.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

热力站技术导则自控部分解读

石家庄市集中供热

热力站建设技术导则

（自控部分）

石家庄市建设局

2015年4月

石家庄市建设局

关于印发石家庄市居住建筑供热计量技术导则等四部技术导则的通知

石建办〔2015〕35号

各县（市）、区供热主管部门，各建设单位、供热单位、设计单位、施工单位、监理单位、审图机构等单位：

为做好石家庄市供热工作，提高供热管理水平和供热质量，更好完成市委、市政府提出的供热一管到户及大力推进供热计量收费的要求，依据国家相关规范标准及河北省地方标准，编制了《石家庄市居住建筑供热计量技术导则》、《石家庄市集中供热热力站技术导则（自控部分）》、《石家庄市集中供热热力站技术导则（工艺设备部分）》、《石家庄市燃气锅炉房设计技术导则》等四部技术导则。

技术导则经主编单位编写完成后，征求了有关供热、设计、建设等单位意见，组织了专家论证和专家审查，经局务会研究同意印发，自发布之日起在本市城区（市内七区、高新区、正定新区）执行，各县（市）、矿区参照执行。

石家庄市建设局

2015年3月31日

前言

本技术导则是根据石家庄市建设局要求，由石家庄市供热管理中心组织有关单位共同编制完成的。

在编写过程中，经过深入调查研究，认真总结石家庄华电集团供热有限公司、中电投石家庄供热有限公司等单位热力站自控系统方面的运行实践经验，参照国家及地方有关标准，并广泛征求意见，最后经审查定稿。

本技术导则分为六章，主要内容有：

总则、术语、热网监控系统组成、集中热力站自控系统、计量系统标准、典型热力站自控图等。

主编单位：

石家庄市供热管理中心

参编单位：

河北金润热力燃气工程设计咨询有限公司

河北工大科雅能源科技有限公司

中电投石家庄供热有限公司

石家庄华电供热集团有限公司

主要起草人：

徐志滨韩飞陈焕新裴启源马立超

主要审查人：

刘强莘亮贾小峰吕晓婷吴煜成庆敏

张美林

1总则

1.0.1为了合理设计和施工热力站自动控制系统，实现热力站无人值守及节能、供热管网的平衡运行，提高供热质量，制定本导则。

1.0.2本导则适用于石家庄市域内新建、扩建、改建的热力站自控系统的设计与施工。

1.0.3热力站自控系统的设计，应遵循国家及地方有关规范、标准，做到安全可靠、技术先进、经济合理。

1.0.4热力站自控系统的设计，除应符合本导则外，尚应符合当地供热公司的有关规定。

1.0.5设计控制目标

1.宏观掌握热力站供热系统运行状况、运行质量。

2.保证热力站供热系统的运行平衡。

3.以保证居民供热质量和节省降耗为目标，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，从而达到节能降耗的目的。

4.为了更好地进行供热系统设备和人员的维护及管理，及时检测热力站供热系统故障，作到防微杜渐，防患未然。

5.为热网如何经济高效运行提供分析基础和分析依据。

1.0.6引用标准规范：

《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2013

《建筑设计防火规范》GB50016-2014

《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013

《视频安防监控系统工程设计规范》GB50097-2007

2术语

2.0.1热力站（heatingstation）

用来转换供热介质种类、改变供热介质参数、分配、控制及计量供给热用户热量的综合体。

2.0.2控制器（controller）

具有数据采集、数据通讯、控制等功能的装置。

2.0.3热量表（热能表）（heatmeter）

用于测量及显示介质流经热交换系统所释放或吸收热量的仪表。

2.0.4温度变送器（temperaturesensor）

用于采集介质的温度并传输温度信号的部件。

2.0.5压力变送器（pressuresensor）

用于采集介质的压力并传输压力信号的部件。

2.0.5电动调节阀（electriccontrolvalve）

电动调节阀由电动执行器和阀门组成，通过电动的方法调节阀门开度。

2.0.6变频调速装置（frequencycontroldevice）

通过改变电动机输入电压和频率来调节电机转速的装置。

2.0.7PLC（ProgrammableLogicController）

数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器。

2.0.8传感器（transducer/sensor）

一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

3热网监控系统组成

3.0.1热网监控系统由通讯系统、站控系统组成，站控系统通过通信网络将数据上传至供热公司调控中心，由该中心对现场实施远程监控。

3.0.2通讯方式选用无线或有线方式进行数据传输，数据传输须具有高效、实时、准确等优点。

可根据不同的现场环境选取合适的通信手段。

有线方式可采用宽带、光纤等，无线方式可采用GPRS或无线虚拟网等。

热力站监控系统应实现以下远程监控功能：

1.远程采集：

定时采集及实时采集；

2.远程控制：

对电动调节阀、循环泵、补水泵实现策略性及定向自动控制；

3.远程调节：

实现现场控制器的远程调控，修改控制策略，修改报警参数值等。

4.视频监控：

实现远程对热力站实时视频监控，及时了解现场状况，并对私自闯入、烟雾等异常进行报警。

3.0.3热力站站控系统由PLC控制器、触摸屏、传感器、执行机构及通讯模块等组成，站控系统通过与其相连的仪表和执行机构完成对热力站现场的数据采集和控制功能。

控制器与机组电气控制柜及工艺配合实现热力站的就地全自动控制，能够安全启停机组。

为更好地完成现场监控，站内设视频监视装置，通过通信网络向控制中心传送现场视频信息。

3.0.4站控系统的电源由UPS提供，备用时间不少于0.5h。

4集中供热热力站自控系统

4.1功能要求

4.1.1温度控制

1.室外温度补偿：

当外界热能可被利用时，自动调低二次供水温度，节省热费。

室外温度的采集来源于热力站室外温度传感器或由数据中心的标准气象站下发。

2.二次供水温度曲线（时间段修正后）：

根据室外温度计算出二次供水温度的设定值，自动调节一次侧电动调节阀开度。

3.时间段对二次供水温度曲线的补偿：

利用人们不同时间段对温度的要求不同，自动根据设定值调节温度曲线，达到节能目的。

4.恒定二次供水温度：

根据设定好的室外温度与二次供水温度曲线的设定值的关系调节一次侧电动调节阀开度或变频循环泵频率使二次供水温度恒定于设定值。

5.二次平均温度曲线：

根据室外温度计算出二次平均温度的设定值，自动调节一次侧电动调节阀开度或变频循环泵频率。

6.恒定二次平均温度：

根据设定好的室外温度与二次平均温度曲线的设定值的关系调节一次侧电动调节阀开度使二次平均温度恒定于设定值。

4.1.2压力控制

1.二次供回水压差调节控制回路

通过控制变频循环泵转速，实现二次供回水压差恒定的自动控制，变频控制，采用PID实现。

变频器最小转速为额定转速的20%（10Hz），控制偏差应达到（±0.01MPa）。

根据设定的二次网供回水压差设定值自动/手动调节变频循环泵的转速，将压差值稳定在要求范围内；压差过低时，为了安全起见系统自动关闭一次网电动调节阀或变频循环泵。

可显示二次网供回水压差设定值、实际压差值、循环泵频率反馈值。

可在本地或供热公司监控中心修改二次网供回水压差设定值，修改PID参数值。

2.二次回水定压控制系统

在供热系统中，回水管的压力水头都应该高于用户系统的充水高度，以防止系统倒吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。

因此维持恒压点压力恒定是供热系统正常运行的基本前提。

这是采用补水泵补水维持二次回水压力来实现的，即通过控制变频器来控制补水泵的转速，从而改变系统的补水量，维持供水系统的恒压点压力恒定。

根据设定的二次网回水压力设定值自动/手动调节变频补水泵的转速，将压力值稳定在要求范围内。

当补水量很小时，补水泵运行频率低于睡眠设定值并延时适当时间，补水泵进入睡眠状态停止运转，而当二次网回水压力比定压设定值低0.02MPa（回水压力低偏差设定值）时,水泵结束睡眠状态重新进行运转。

可在人机界面上显示回水压力设定值、实际回水压力值、补水泵频率反馈值。

能在本地或供热公司监控中心修改回水压力设定值，回水压力低偏差设定值、睡眠定值和延时时间，修改PID参数值。

3.电磁阀泄压控制

当二次侧回水压力高于定压值0.03MPa（可修改设定）经延时后，电磁阀得电开启泄压，当压力泄至低于定压值0.01MPa（可修改设定）时，电磁阀失电关闭。

电磁阀泄压控制具有手自动切换功能。

能在本地或供热公司监控中心进行控制，并能够修改电磁阀开启和停止时的压力值。

4.1.3流量控制

为了做到经济运行和热网平衡调节，要求热网监控系统配备一次网瞬时流量控制功能。

通过对一次供热系统的流量检测、分析，结合实际供热情况，给出最佳的流量值，通过调节一次侧电动调节阀开度或变频循环泵频率，使之按设定值运行，在供热系统满足用户需求的前提下，保证最佳工况。

采用智能-PID算法，保证一次管网瞬时流量的恒定。

4.1.4报警功能

当出现：

一次网回水温度高限，二次网供水压力高限，二次网供水温度高限，二次网回水压力低限，二次网供回水压差低低限，水箱水位高高限、低限、低低限，循环泵变频器故障，补水泵变频器故障等情况，要求PLC控制器及时报警，并将报警信息远传至供热公司监控中心。

4.1.5补水箱液位控制

要求根据液位传感器的测量值，当水箱液位低于低限值时补水电磁阀/电动球阀自动开启，当液位到达高高限时补水电磁阀自动关闭，从而实现补水箱自动上水功能。

4.1.6联锁控制

当水箱水位高于高限值时应自动启动补水泵进行定压补水并做自锁，当二次网回水压力值高于定压值时启动变频循环泵并做自锁，进行二次网供回水压差调节，此时延时开启一次网电动调节阀进行二次网供水温度自动调节。

当水箱水位低于低限时补水阀门开启，对补水箱进行补水，当水位低于低低限值时停止补水泵，直到水箱水位高于高限时补水泵重新启动。

当二次网供水温度高于高高限值时、二次侧供回压差低于低低限值时或当所有循环水泵停止或停电时，一次侧电动调节阀自动关闭。

当二次网供水压力值高于高高限值时，或当二次网回水压力值低于低低限时，为保护设备，停止整个换热机组的运行，直到故障解除后，再投入运行。

4.1.7断电保护、来电启动

控制器应具备自我保护和自我诊断功能，当系统断电，将参数自动保存，来电后可自动安全运行。

4.1.8电表、水表采集

PLC控制器应具备与多种电表、水表等智能仪表进行MODBUS协议的通信，包括电压、电流、频率、电度、功率因数等信息均可以在触摸屏显示，并且将数据传输到供热公司监控中心平台，进行水耗、电耗的统计分析，形成日报、月报表，分析能耗情况用以考核分析。

如果热力站安装的电表、水表等仪表不具备数据传输功能，站控系统设备需要具备人工输入水表、电表计量值的功能，且将数据可以远程传输到供热公司监控中心平台。

4.1.9巡检功能

为了实现无人值守热力站的管理，有效管理巡站人员的巡站时间，要求在热力站站控系统设有巡检签到功能，巡站人员输入员工编号，即可将巡站信息、巡站时间传输到供热公司监控中心平台，有效地管理巡站人员。

4.1.10安防功能

热力站应安装带云台的红外网络摄像机、红外烟感等探测器、门禁设备，视频图像和报警信息可远程传输到供热公司监控中心平台，对于现场的设备运行安全，防盗，巡检管理进行有效的控制。

4.1.11数据存储

当通讯网络由于外界客观原因暂时中断时，站控系统应具有数据暂存功能，能够每隔1min存储一次测量数据并至存储至少48h的数据，当通讯网络恢复时，能自动通过网络上传或通过存储介质上传。

4.2设备性能要求

4.2.1PLC控制器及I/O模块

工作电压：

DC24V±10%

供电保护：

10A熔断器或断路器

继电器输出：

单稳，常开

通用模拟量输入接口:

主控制器每个模拟量测点通过软件配置可实现直流电压（DC0-10V）、直流电流（0-20mA或4-20mA）、热电阻（Ni1000，Pt1000等）和开关量的测量，应具有灵活的现场测控能力。

人机界面:

屏幕尺寸：

〉7”

显示颜色：

65535色

分辨率：

800×480

液晶屏亮度：

200cd/㎡

触摸屏：

电阻式/电容式

供电电源：

24VDC

CPU：

400MHz

内存：

64M

存储设备：

128MFLASH

组态软件：

嵌入式组态软件（运行版）

串口：

1×RS232、1×RS485

USB：

1×USB2.0

以太网：

1×RJ45

认证：

CE/FCC

防护等级：

IP65

抗干扰性：

工业三级

以上规格均为最低标准。

4.2.2温度传感器

传感元件：

Pt100、Pt1000、Ni1000

接线：

两线制

精度等级：

B级

保护管耐压：

1.6MPa

测温范围：

-30～130℃

元件支数：

单支

安装方式：

固定外螺纹G1/2”

保护管：

管道上带保护套管，可在线拆装温度传感器

防护等级：

IP42

插入深度：

根据管径选择合适的长度、卡座及附件。

4.2.3室外温度传感器

传感元件：

Pt100、Pt1000、Ni1000。

精度等级：

B级

连接：

两线制

测温范围：

-30～70℃

防护等级：

IP65

元件支数：

单支

安装方式：

室外壁挂安装

4.2.4压力变送器

工作电压：

直流18V～33V

输出信号：

二线制4～20mA（DC）或三线制0～10V（DC）

最大允许压力：

2倍量程（FS）

破坏压力：

3倍量程（FS）

介质温度：

0～130℃

精度：

线性、滞后<+0.4%FS，零点偏移电压<6mV

温度偏移：

TC零点<+0.04%FS/K,TC灵敏度<+0.015%FS/K

响应时间：

<5mS

稳定性：

12个月漂移量小于URL的±0.1％

防护等级：

IP65

过程连接：

外螺纹G1/2”

安装方式：

加关断阀以及环形弯或U型弯，水泵出口压力应增加防震装置。

4.2.5液位计

供电电源：

12～36VDC

输出信号：

4～20mA

量程范围：

依据水箱高度确定

测量精度：

+0.2%FS

负载特性：

250～1425Ω

过载能力：

2倍量程（FS）

防护等级：

IP68

采样频率：

≤2ms

长期稳定性：

≤0.1F•S/年

温度漂移：

+0.01%FS/℃

安装方式：

投入式，两线制

4.2.6热量表

热量表应选用超声波或超声涡街热量表，热量表应包括流量计、配对温度传感器及热量积算仪等整套设备。

技术要求：

双电源供电，支持MODBUSRTU协议，双声道或多声道超声传感器，具备RS485、RS232标准接口。

电源：

220V（AC）50Hz，24V（DC）

防护等级：

IP65

最大压力损失：

≤0.01MPa

总体精度：

EN1434标准2级

流体温度：

0～130℃

热量表带供、回水配对温度传感器（Pt100或Pt1000），具有最少7位的LCD显示，能显示和存储，包括热量、累计热量，流量和累计流量、供水温度、回水温度、温差及运行小时数等参数。

4.2.7电磁阀

公称压力：

PN1.6MPa

工作压差：

1.0MPa

结构类型：

常闭，电开型

输入电源：

AC220V，50Hz

防护等级：

IP65

线圈要求：

温升<80℃;耐击穿电压≥1500V1MA/min

4.2.8补水流量计

补水流量计应选用超声波或超声涡街流量计。

技术要求：

双电源供电，支持MODBUSRTU协议。

电源：

220V（AC）50Hz，24V（DC）

防护等级：

IP65

最大压力损失：

≤0.01PMa

总体精度：

EN1434标准2级

4.2.9电动调节阀及执行器

1.阀体

阀体耐温:

140℃（介质为高温水）、350℃（介质为蒸汽）

泄漏率：

直通≤0.01％Kvs；旁通≤0.5～2%Kvs

阀体耐压：

2.5MPa

最大关闭压差：

ΔPmax：

≥1.0MPa。

（介质实际压差超过此关闭压差，应安装自力式差压控制器）

阀体材料：

球墨铸铁

阀塞、阀杆、阀座：

不锈钢

密封材料：

阀塞与阀座间主要为不锈钢硬密封。

连接方式：

法兰

以上电动调节阀的材质为最低要求，阀门流通能力Kv及口径选择必须满足工艺流量的要求，并提供阀门Kv计算书，阀门的正常开度要求20-100%。

2.电动执行器

功能要求：

有阀位反馈，行程校验，具有弹簧复位功能，带手动调节和位置指示,有强制控制功能

工作电压：

24V（AC）

控制信号：

4～20mA或0～10V（DC）

反馈信号：

4～20mA或0～10V（DC）

调节力量：

≥1000N

弹簧复位时间：

<25S

标准行程：

20或40mm

流量特性：

线性/等比例可选

信号输出特点：

电压DC0～9.8V+2%,负荷阻抗>500Ω

电流DC4～19.6mA+2%,负荷阻抗<500Ω

防护等级：

IP54

4.2.10、变频器（柜）

1.电源输入及输出

主电源连接：

3相，380V-480V±10%，自动识别输入电压。

输入频率48至63Hz,在50Hz运行时变频器能保证额定输出。

变频器的输出频率范围为0～50HZ，输出电压为3相,0~100%输入电压。

并当主电源电压降到342V时，在额定负载下变频器须能够对电机提供380V输出而不至降低额定值，以保证系统能在整个电压波动范围内都能正常工作。

工作环境温度范围必须达到为-15℃～50℃，相对湿度<95%，不允许结霜。

变频器应具有冷却风道，以方便清理散热器上的积尘。

机械强度应符合IEC60068-2-6标准：

固定时，允许在10Hz-58Hz频率范围内倾斜0.15mm，在58Hz-500Hz频率范围内加速度19.6m/s2；运输时，允许在5Hz-9Hz频率范围内倾斜3.5mm，在9Hz-500Hz频率范围内加速度9.8m/s2。

2.控制接口及功能

变频器应提供不少于如下可编程的标准接口：

2路模拟输入口，0（-10/2）～10V和0（4）～20mA作为控制信号；

2路模拟输出口，0（4）～20mA，负载〈700Ω，分辨率0.1%，精度±1%。

3路可编程继电器输出，作为准备、运行、故障等的信号输出，最大连续电流2Arms。

3.变频器应具备过载性能，过载性能应符合有关规定的要求。

4.2.11摄像头

红外功能：

高效红外阵列，低功耗，照射距离不小于40m，恒流电路设计，红外灯寿命不小于2.5万小时。

视频功能：

采用高性能CCD，图像清晰；支持自动光圈、自动聚焦、自动白平衡、背光补偿、数字宽动态和低照度（彩色/黑白）自动/手动转换功能。

云台功能：

精密电机驱动，反应灵敏，运转平稳，精度偏差少于0.1度，在任何速度下图像无抖动。

断电记忆功能：

重新上电后自动回到断电前的云台和镜头状态。

保护功能：

支持防雷、防浪涌、防突波功能。

网络功能：

 支持以太网控制，同时支持模拟接入；支持1路音频输入和1路音频输出； 可通过IE浏览器和客户端软件观看图像并实现控制。

报警功能：

内置2路报警输入和2路报警输出，支持报警联动。

防护等级：

IP66

4.3热力站自控系统测点参数

4.3.1水-水热力站站控系统应采集如下参数：

1.温度信号：

室外温度、一次供水温度、一次回水温度、二次供水温度、二次回水温度；

2.压力信号：

一次供水滤前压力、一次供水滤后压力、一次回水压力、二次供水压力、二次回水滤前压力、二次回水滤后压力；

3.变频柜信号：

启/停、故障、频率给定、频率反馈、电流反馈、就地/远方；

4.电动调节阀信号：

阀门开度给定、阀门开度反馈；

5.电磁阀/电动球阀信号：

开/关阀门；

6.泄压阀信号：

开/关阀门；

7.水箱液位信号：

液位计输出4~20mA；

8.热量表/流量计输出信号：

一次供水、二次供水安装热量表，补水安装流量计；一次供水和二次供水瞬时流量、瞬时热量、累计流量、累计热量、补水累计流量、补水瞬时流量；

4.3.2汽-水热力站站控系统应采集如下参数：

1.温度信号：

室外温度、蒸汽温度、采暖供水温度、采暖回水温度；

2.压力信号：

蒸汽压力、采暖供水压力、采暖回水滤前压力、采暖回水滤后压力；

3.变频柜信号：

启/停、故障、频率给定、频率反馈、电流反馈、就地/远方；

4.电动调节阀信号：

阀门开度给定、阀门开度反馈；

5.电磁阀/电动球阀信号：

开/关阀门；

6.泄压阀信号：

开/关阀门；

7.水箱液位信号：

液位计输出4~20mA；

8.热量表/流量计输出信号：

采暖供水安装热量表，补水安装流量计；瞬时流量、瞬时热量、累计流量、累计热量、补水累计流量、补水瞬时流量；

4.3.3报警信号：

一次回水温度高；二次供水温度高；二次供水压力高；二次供水压力低；二次供回压差低；循环泵变频器故障；补水变频器故障；补水箱水位高；补水箱水位低；市电停电报警；泵的电机电流超限报警；门禁系统的报警信号；热力站内漏水报警（集水坑报警）；

4.4施工规范

4.4.1自动控制柜/箱

1.安装要求

（1）安装在光线充足、通风良好、操作维修方便的位置。

（2）控制柜/箱采用落地安装时，支墩（底座）高度为200mm；采用悬挂安装时，箱体底部距操作地面的高度宜为1-1.2m。

（3）控制柜悬挂安装时，应采用膨胀螺栓加固安装，其两侧与墙壁之间留有足够的空间以保证控制柜门能够正常开启。

（4）控制柜/箱落地安装时应加装焊接底座，底座应进行防腐，接地处理。

（5）控制线与通讯线的金属桥架敷设时应垂直向下从控制柜/箱的下口进入，各种线缆接线做到泾渭分明，可用不同颜色或标签加以区分。

（6）控制柜/箱安装时要采取防尘、防灰措施，避免灰尘进入到控制柜端子及变频器等电气设备中，影响其正常使用。

2.接线

（1）电源线采用铜芯线径≥2.5㎜²。

（2）信号线应按照随机附带接线图接线。

（3）信号线需排列整齐，并绑扎成束，活动部位均应固定；引出/进的导线应留适当余量，便于检修。

（4）信号线削剥处不应损伤导线线芯，线芯过长，导线压接牢固可靠。

（5）信号电缆的屏蔽层编成麻花状，在整个编制中应保持连续，采用压接法连接到柜体接地汇流螺柱上。

4.4.2变频控制柜

1.安装要求

（1）变频控制柜采用落地安装时，支墩（底座）高度为200mm；底座可采用做防腐处理预制加工型钢架。

（2）变频控制柜采用靠墙安装时，面前操作通道不少于1.5m；采用离墙安装时，柜后维修通道不少于1.0m，柜前操作通道不少于1.5m。

（3）基础型钢与地线连接：

将室外或结构引入的镀锌扁钢引入室内与型钢两端焊接，焊接长度为扁钢宽度的二倍，并做防腐处理。

（4）变频柜接地：

基础型钢侧面上焊M10螺栓，用6mm2铜线与柜内接地端子连接牢固。

2.动力电缆接线

（1）截面为10mm2及以下的单股铜芯线可直接与变频柜的端子连接。

（2）当设计无特殊规定时，导线的芯线应采用压板压接连接。

（3）对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。

（4）每条电缆应有相应的标号，标号应完整