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1、 电气工程学院综合课程设计成绩评定表设 计 题 目热力公司换热站控制系统设计姓 名 班级暂答辩小组成员(职称):说明书主要内容:(小摘要) 热力公司换热站利用热水或蒸汽作为热媒,由集中的热源向一个城市或较大区域供应热能。为了改变这一情况,多年以来供热行业一直在探讨开发能充分适应热负荷不断变化的细调节运行方式,以适应热负荷变化较大、调节频率较高对系统平衡能力的需求,满足热用户的合理需求,达到经济运行目的。 PLC控制换热站从技术上满足了这种需求,其原理是通过变送器远程采集系统运行数据,经有线或者无线方式将信号传递到控制中心进行中央监控,同时将控制信号以组态模式实时反馈,控制电控执行机构进行系统调
2、节,实现对二次供、回水温度的合理控制和处理突发事故。本课题来源于换热站的控制与技术,如何随时了解换热站的工作情况和有关信息,并根据这些信息和室外温度对换热站进行及时调控,使供暖系统始终在一个最佳工况下运行,从而获得良好的经济效益和社会效益,这就是本课题的研究目的所在。评定成绩: 答辩小组组长:年月 日目录引言?1第一章 绪论?2 1.1 换热站的发展概述?2 1.1.1 国外换热站发展概况?2 1.1.2 国内换热站发展概况?2 1.2 换热站的简介及运行现状?3 1.3 课题的来源及意义?3第二章 换热站的构成和总体设计方案?5 2.1换热站的简介? ?5 2.2换热站控制系统的构成? ?5
3、 2.3 换热站控制系统的硬件?6 2.3.1 换热器?6 2.3.2 循环水泵?7 2.3.3 阀门?7 2.3.4 温度计、阀门?8 2.3.5 PLC S7-200?8 2.4 换热站工作原理?11 2.5 系统总体方案设计思路?12 2.6 该方案要实现的控制功能?13第三章 控制系统实施方案?15 3.1 换热站与热用户的连接方式?15 3.2 温度的控制调节?15 3.3 循环水流量的调节控制?16 3.4 压力的调节控制?17 3.5 换热站总体控制系统方案?18 3.5.1 换热站控制系统设计?18 3.5.2 控制系统硬件总体框架图?18 3.5.3 换热站控制系统电气图?1
4、8参考文献?20 引 言 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然应用很广泛,但从国内生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前,我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期的水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主,它只能适用于一般的温度系统的控制,难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。能适应于较高的控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内还不十分成熟。 随着国民经济的不断发展,人们对供暖质量的需求也在逐步提高。在传统供热模式下,为满足供热需求,换热站内设备运行参数多为人工调节,随着室外温度及热负荷的不断改变,不断的人工调
5、节二次供水温度以保证用户室内能够维持恒定的温度。在这种情况下,人工手动调节必然存在着较大偏差,只能够根据经验达到粗调节,不能够 居民对室内温度恒定。为了改变这一情况,多年以来供热行业一直在探讨开发能充分适应热负荷不断变化的细调节运行方式,以适应热负荷变化较大、调节频率较高对系统平衡能力的需求,满足热用户的合理需求,达到经济运行目的。 随着科学技术的不断发展,人们对温度控制系统的要求越来越高,因此,高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展的趋势。 第一章 绪论1.1 换热站的发展概述 热力公司换热站是在十九世纪末期,伴随经济的发展和科学技术的进步,在集中供暖技术的基础上发展起来的,它
6、利用热水或蒸汽作为热媒,由集中的热源向一个城市或较大区域供应热能。集中供暖不仅为城市提供稳定、可靠的热源,改善人民生活,而且与传统的分散供热相比,能节约能源和减少污染,具有明显的经济效益和社会效益。1.1.1 国外换热站发展概况 在美国纽约在1877年,建立了第一个区换热站向附近14家用户供热。20世纪初期,一些工业发达的国家,开始利用发电厂内汽轮机的排气,供给生产和生活用热,其后逐渐成为现代化的热电厂。在上世纪中,特别是二次世界大战以后,西方一些发达国家的城镇集中供暖事业得到迅速发展。 原苏联和东欧国家的集中供暖事业长期以来是实行以积极发展热电厂为主的发展政策。原苏联集中供暖规模,居世界首位
7、。地处寒冷气候的北欧国家,如瑞典、丹麦、芬兰等国家,在第二次世界大战以后集中供暖事业发展迅速,城市集中供暖普及率都较高。据1982年资料,如瑞典首都斯德哥尔摩市,集中供暖普及率为35%;丹麦集中供暖系统遍及全国城镇,向全国1/3以上的居民供暖和热水供应。 第二次世界大战后德国在废墟中进行重建工作,为发展集中供暖提供了有力的条件。目前除柏林、汉堡、慕尼黑等城市已有规模较大的集中供暖系统外,在鲁尔地区和莱茵河下游,还建立了联结几个城市的城际供暖系统。 在一些工业发达较早的国家中,如美、英、法等国家,早期多以锅炉房供暖来发展集中供暖事业,锅炉房供暖占较大比例。不过这些国家已非常重视发展热电联产的集中
8、供暖方式。1.1.2 国内换热站发展概况 我国城市集中供暖真正起步是在50年代开始的,党的十一届三中全会以后,特别是国务院1986年下发关于加强城市集中供热管理工作的报告,对我国的集中供暖事业的发展起到了极大的推动作用。 虽然我国这些年来集中供暖事业取得了迅速发展,但是和国外相比,我国目前采暖系统相当落后,具体体现在供暖质量差,即室温冷热不均,系统效率低下,不仅多耗成倍能量,而且用户不能自行调节室温。在功能上,发达国家通常室内温度保持22摄氏度,我国仅为16摄氏度,而且我国的供暖质量很差,室温冷热不均,系统热效率低下,大多数地方没有采取按户计费,用户也不能自行设定和调节室温等等。我国城市集中供
9、暖目前存在的能源浪费主要来源与:建筑的保暖隔热和气密性能差;采暖系统相当落后。造成结果是:低效率,我国供暖采暖系统普遍存在低负荷、低效率运行,实际供暖面积平均只有设备能力的40%左右。管网输送效率低,管道泄漏和偷水现象严重;缺乏控制手段:我国供暖系统只有简单的调节手段,水力水平失调、垂直失调严重:没有恒温装置,供热不足和过度时,没有有效的调节手段;缺乏计量手段:采暖系统一般不设热表,没有计量收费造成用户不会主动去节能,没有计量也造成了管理运行人员没有具体数量上的依据来运行管理。换热站的发展为改变了之前供热系统的众多缺陷。1.2 换热站的简介及运行现状 换热站与锅炉房是根本不同的。锅炉房是用燃料
10、把水(或其他介质)加热到具有一定参数的地方;而换热站是为了把锅炉房生产的高温热水(高于100C)转换成能够直接给用户供热的热水(低于100C)。锅炉房是生产地,其主要设备有:锅炉、鼓风机、引风机、循环泵、和各种辅助设备(上煤机,除渣机)等,其中锅炉是主体。而换热站是个中转站,现在换热站的主要换热方式有:换热板、混水等。说白了换热站就像一个大的过水热,唯一不同的是它很大.它们都属于供热系统的一部分,又各自具有不同的功能。其工艺流程是:锅炉房?(高温热水)?换热站?(低温热水)?用户?(低温热水)?换热站?(低温热水)?锅炉房 通常换热站内部设备可分为两个部分,即采暖系统和民用生活系统,目前我国换
11、热站大部分没有民用热水设施。今后随着国民经济的发展,人民生活水平的提高在换热站内应该普及生活热水系统,来提高集中供暖的效益。换热站的主要设备有:离心水泵、汽-水换热器、热水储水箱、过滤器、补水泵调节阀热媒参数调节和检测仪表、防止用户热水供应装置生锈和结垢的设备等。换热站内还安装有热量表以及调节供热量的自动调节装置。但是目前来说大部分换热站还不能实现全自动化无人值守,大部分缺乏控制手段,耗能严重造成资源的许多不必要的浪费。1.3 课题的来源及意义 随着国民经济的不断发展,人们对供暖质量的需求也在逐步提高。在传统供热模式下,为满足供热需求,换热站内设备运行参数多为人工调节,随着室外温度及热负荷的不
12、断改变,不断的人工调节二次供水温度以保证用户室内能够维持恒定的温度。在这种情况下,人工手动调节必然存在着较大偏差,只能够根据经验达到粗调节,不能够 居民对室内温度恒定。为了改变这一情况,多年以来供热行业一直在探讨开发能充分适应热负荷不断变化的细调节运行方式,以适应热负荷变化较大、调节频率较高对系统平衡能力的需求,满足热用户的合理需求,达到经济运行目的。 目前,由微机监控换热站从技术上满足了这种需求,其原理是通过变送器远程采集系统运行数据,经有线或者无线方式将信号传递到控制中心进行中央监控,同时将控制信号以组态模式实时反馈,控制电控执行机构进行系统调节,实现对二次供、回水温度的合理控制和处理突发
13、事故。无人值守换热站具有以下特点:运行人员少,人员培训时间段,界面人格化,且能只管的监控换热站的运行情况;可以科学的根据天气情况及负荷变化通过适时反馈自动进行蒸汽流量细调节,降低直接成本;既可以循环监控各换热站的运行参数,又能抽调某个换热站的运行状态,保证了系统监控实时性;可以设定系统临界参数,系统异常时在控制中心实现报警,在必要时能及时的将控制信号自动反馈到电动执行机构,处理突然事故,保证了系统的安全性。 从理论上,通过计算机技术、PLC、传感器数据通讯技术和测控技术,需做到换热站在整个运行期间无需人员巡视时可行的,但是相应的硬件设施投入相对过大。因此从企业经济效益角度出发,应以远程监控影像安全运行参数为主,辅以人员巡查,达到无人值守的目的。本课题来源于平安小区换热站的控制与技术,如何随时了解换热站的工作情况和有关信息,并根据这些信息和室外温度对换热站进行及时调控,使供暖系统始终在一个最佳工况下运行,从而获得良好的经济效益和社会效益,这就是本课题的研究目的所在。第二章 换热站的构成和总体设计方案 换热站和热水管网是
