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呼和浩特热网项目自动化解决方案

呼和浩特热网项目包括东南热网和东北热网两个部分,东南热网包括热源锅炉房、东南热水管网和32座热力站;东北热网包括热源锅炉房、东北热水管网和19座热力站。其中,东南锅炉房配有5台58MW循环流化床锅炉,总供热 面积约350万m2;东北锅炉房配有5台29MW循环流化床 锅炉,总供热面积约200万m2

两个热网互相独立:独立运行、独立核算。热源锅炉房有锅炉、转动设备、输煤、化水系统等工艺设备;热水管网 有口径为1米的管道和相应的截止阀、疏水阀等工艺设备; 热力站则采用水水换热的间供模式,主要包括换热器、电动调节阀、循环泵、补水泵、水箱等工艺设备。

系统运行过程是:热网循环泵将热水管网回水增压到2MPA,通过锅炉进水阀进入热源锅炉,并加热到150℃的 额定温度,锅炉出水汇集到热网供水母管,通过热网供水 管将热水输送到各热力站,热力站再通过水水换热器,用一次侧热水加热二次侧供水,保证二次侧供水温度达到要 求(保证最终热用户室内温度在18±1摄氏度)。

在系统运行过程中,通过调节锅炉出水温度和流量可满足热网需求并保证系统经济、可靠的运行,同时,各热力站可进行调节,以避免过冷或过热,进而维持整个热网的热力和水力平衡。

自控系统配置说明

根据呼市热网项目的实际工艺情况,热网监控系统被分为 东南热网和东北热网监控系统。两个热网监控系统配置基本相同,现以东南热网监控系统为例,来进行自控系统描述。

东南热网自控系统包括锅炉房控制系统和热网SCADA系统。

其中,锅炉房控制系统包括上位机系统、网络系统、控制器和分布式I/O等。上位机系统配有7台OS站和1台ES站, 其中7台OS由2台热备服务器和5台操作员站组成。服务器中安装有Windows  NT4.0  Server和WinCC5.0的服务器版 软件,此外还安装有冗余软件;计算机采用西门子公司的 IPC工控机,内置CP1613工业以太网卡,用于与工业以太 网相连。操作员站中安装有Windows NT4.0 Workstation和 WinCC5.0的客户端版软件。在网络连接方面,操作员站与 服务器通过以太网相连接,并且服务器还能够通过以太网与热网SCADA的服务器相连,连接介质为光纤。在系统中 还配置了2台打印机,用于生成打印报表和报警。网络系统共配置3块。根据锅炉房工艺情况,共配置6套冗余 的控制器和分布式I/O,其中5套为5台锅炉配置,1套为水 系统配置。6套冗余的控制器均采用S7414HPLC。S7400H 控制器通过通讯处理器CP443-1与工业以太网相连,通过 CPU的DP接口与分布式I/O  ET200M的IM153-2相连。分布 式I/O的模板包括采集4~20mA的模拟量输入模板、PT100 采集模板、热电偶采集模板,开关量采集模板,模拟量输出模板和开关量输出模板等。热网SCADA系统包括调度中心1座,现场控制单元32个, 其中现场控制单元通过拨号方式与调度中心进行通讯。数 传电话采用内部分机,降低了运行费用。调度中心包括2台 冗余的服务器,这些服务器采用的是西门子公司的IPC工业 计算机,并安装有Windows  NT4.0操作系统, WinCC5.0 服务器版监控软件、ST7CC软件以及WinCC冗余软件。系 统还配置有2个TIM43,并外挂2个MD3,提供4条通讯信 道,以保证通讯的速度。TIM43通过MPI网络与服务器 相 连,并通过串口与外接 MD3 相连。热力站采用 S7315PLC、TIM33模块及相应的I/O模板,通过拨号与上位机进行数据交换。

系统于2002年开始运行,当年实现了全部数据采集、远方操作、报警报表、数据归档、锅炉房数据与热网SCADA 数据交换等功能。2003年开始调试锅炉自动控制、热力 站自动控制和整个热网的调节,并于当年完成调试。现今, 自控系统可以实现锅炉燃烧、炉膛负压、料层温度和锅炉 出水温度等的自动控制,并实现热力站温度控制和整个热网的平衡调节。经过2003~2004供热季的运行,系统稳定 可靠。

自呼市热网项目实施以来,呼市政府先后关闭了多台小锅 炉,消灭了大量污染源,明显改善了呼市冬季的空气质 量。自热网监控系统投入运行后,热网运行工况明显改善, 使得热网首端用户市内过热而末端用户过冷的现象大大改善,同时,由于合理分配了各热力站的供热量,也大大降低了整个热网的热耗,经济效益得到显著提高。