分布式热网监控系统在煤改气工程的应用

在该煤改气工程中，丽苑锅炉房作为整个热力管网的能量ZX，其运行状况与管理水平直接影响该地区的供热效率与用户体验，因此本文采用两级网络结构的分布式控制系统实现锅炉房的监控与管理，该系统能够有效地分散控制风险，提高集中管理效率。在控制层级，设置4个独立PLC控制柜，其中针对3台燃气热水锅炉分别设置08～28控制柜，完成锅炉本体运行参数的监视与控制；针对配套公共设施设置3”控制柜，完成公共设施参数的监视与控制，同时将过程参数上传至监控ZX的热网监控系统实现集中管理。

锅炉房过程监控系统主要完成热工检测、热工报警及联锁保护和自控调节等主要功能，其主要监测参数为：

①温度：锅炉出口水温度、锅炉进口水温度、

锅炉出口烟气温度、节能器后烟气温度、锅炉房供回水温度和室外环境温度等。

②压力：锅炉出口水压力、锅炉进口水压力、炉膛压力、锅炉出口烟气压力、节能器后烟气压力、锅炉房供回水压力、系统定压和循环水泵出口水压力。

③流量及其他参数：每台锅炉出口水流量、燃气流量、锅炉房外供水流量、烟气含氧量及必要的就地仪表参数等。

锅炉房过程监控系统的主要控制、联锁回路为：出水温度自动调节和燃烧系统自动调节；锅炉出口温度、压力的报警及联锁；循环水泵定压点的检测报警；燃气压力的高低报警、燃气压力的低限联锁；锅炉房燃气泄漏的检测、报警与联锁。

热力站作为热量传输的中继节点，担负辖区内的热量供应与调节，其运行状态将直接影响热用户的供热体验。为了实现供热系统节能降耗的控制目标，完成供热管网网络化和智能化的管控提升，热力站过程监控系统的智能化改造尤为重要。

该煤改气工程涵盖21座热力站，每座热力站设置RTU现场控制单元，用于监控换热机组及附属设施的运行情况，同时每个RTU设置一台触摸显示屏作为人机交互接口，完成对过程参数与设备运行状态的监视与控制。RTU具备工业以太网通信接口，用于与监控ZX进行通信，组成完整的热网监控系统。

热力站过程监控系统主要设计两个模拟量调节回路：

①二级管网温度调节回路。依据热力站热量平衡原理，考虑回路的控制效果与抗干扰性，本工程选取一级管网进水流量作为二级管网温度的操纵变量，一级管网电动调节阀作为控制回路的执行机构，实现对二级管网水温的自动控制。二级管网水温的设定值依据室外环境温度与参考曲线确定，从而实现控制系统对不同环境条件的适应。

②循环水泵定压控制回路。为了保证供热管网的供热效率，依据二级管网热力、水力平衡原理，本工程设计了循环水泵定压控制回路。当管网内热负荷发生变化时，通过调节循环水泵的工作频率来保证二级管网供回水压差稳定，从而保证对热用户的供热效果。

热力站过程监控系统的主要监测参数：

①温度：室外温度、一级管网供水温度、一级管网回水温度、二级管网供水温度和二级管网回水温度。

②压力：一级管网供水压力、一级管网回水压力、二级管网供水压力、二级管网回水压力、循环水泵进口压力、循环水泵出口压力、补水泵出口压力与二级管网供回水压差。

③流量和热流量：一级管网供水流量与热流量、二级管网供水流量与热流量、自来水人口流量和补水流量。

④液位：软化水箱液位。

为了提高工艺设备的监控水平，降低管理成本，本工程设计了完整的视频监控系统，从而达到对重要工艺设备与工艺节点的全天候监控。视频监控系统主要由本地视频监控系统和远程视频监控系统组成，其中本地视频监控系统主要完成锅炉房内的关键设备的视频监控，由于热网监控ZX位于锅炉房，所以高清摄像头通过线缆可直接与监控ZX的CCTV视频管理站进行通信；远程视频监控系统主要完成各个热力站的视频监控，从而实现热力站无人值守的监控目标。由于热力站分布比较分散且距离较远，组网难度较大，因此远程视频监控系统成为本工程视频监控系统的ZD。

远程视频监控系统采用分布式网络结构构建监控网络，即各个热力站的视频监控系统完成视频信号的采集与处理，通过城市公共网络以标准信号的形式传输至控制室内的WEB服务器，由WEB服务器完成各热力站视频信号的管理与发布。分布式网络结构可以实现风险分散与管理集中，Zda限度地降低风险集中爆发。由于各热力站的视频信号在热力站完成数据处理，从而大大降低了位于热网监控ZX的核心节点的工作负荷，大幅度提高了监控网络的可靠性。

为了实现过程监控与视频监控的直观可视化，在热网监控ZX内设置一面多屏拼接的液晶电视显示墙，液晶面板采用超窄边拼接液晶显示屏，其拼接缝不大于5.5mm，可以有效地提升监控水平与监控效果。同时液晶面板安装采用前维护式背架安装，其墙后无须设置维护空间，因此该安装方式与传统支架式安装方式相比，具有空间紧凑和维护方便等特点。同时该系统配备高性能硬件视频控制器，可以实现监控ZX各类视频源信号的灵活配置与显示，与远程热力站视频监控系统配合即可在监控ZX内实现对各热力站的实时监控，从而达到热力站无人值守的管理要求。本套集中显示系统可以7d×24h运行，凭借这套系统提供的高分辨率应用和综合图文显示功能，简便灵活地操作，为GX管理和安全提供了重要保障。

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