大学园区供热节能自控方案

供热节能自控设计方案

二零二五年三月

目 录
一．自控方案 2
1 概述 2
2 自动控制系统设计 2
2.1 热源区 2
2.3 楼栋区 7
二．供热节能监管平台 SCADA系统建设 13
1 供热节能监管平台SCADA系统建立的意义 13
2供热节能监管平台SCADA组成 14
3 供热节能监管平台SCADA系统简介 14
4 供热节能监管平台SCADA系统特性 15
5供热节能监管平台SCADA系统实现的功能 15
5.1区域GIS管理系统 17
5.2实时监测系统 17
5.3统计分析系统 18
5.4能耗定额 23
5.5异常报警 23
5.6数据报表 25
6 参考配置 26

一．自控方案
1 概述
山东职业学院燃气锅炉房，现有四台4.2MW真空热水锅炉，以及两台4t/h蒸汽锅炉。
本方案，在锅炉房设置热源、各典型楼栋分别设置供热节能自控系统，沿用现有供热系统并采取合理改造措施的供热方式、结合稳定高效的节能手段，可在满足供热需求的同时做到绿色、环保、高效、节能。
2 自动控制系统设计
根据建筑物多类型、多用途的特点，可把供热区域分为热源区（锅炉房）、楼栋区、户内监测控制，并按建筑进行分时、分区控制，以提高供暖效率，降低能耗。
2.1 热源区
2.1.1 锅炉房
燃气锅炉设立在燃气锅炉房内，主要作用是生产热水、蒸汽，锅炉房主要设备有：燃气锅炉、热水锅炉、分汽缸、分集水器、循环泵、补水泵、补水水箱、计量表、控制阀门等。

2.1.2 控制系统
（1） 数据采集与控制

 采集一次侧锅炉水循环系统的供回水温度、压力
 采集二次侧水循环系统的供回水温度、压力
 采集水箱液位、室外温度等重要控制参数
 采集燃气总表数据
 采集每台蒸汽、热水锅炉的流量
 采集补水水量
 采集锅炉房的用电量
 采集各锅炉、水泵的运行、故障状态等
 每台热水锅炉的供水管路上安装流量计1台，用来计算该锅炉的供热量、供回水温度。分水器各供水分支，也可考虑安装一台热量表。
 每台蒸汽锅炉的供气管路上安装蒸汽热量表1台，用来计算该锅炉的供热量、供回水温度。分汽缸各供气分支，也可考虑安装一台热量表。
 补水水箱上安装温控阀，保证水箱温度适宜、换热站稳定运行
 各种温度、压力、液位高低限保护，防患于未然

（2） 运行策略
① 气候补偿
利用自动控制系统的精确计算，采用气候补偿曲线功能，让整个锅炉系统按照实时气象数据并依据济南当地的气候条件，通过设定合适的供水温度，控制锅炉运行的台数，使锅炉系统经济高效的运行。

② 二次侧回水压力控制（补水泵）
根据二次回水压力与设定压力相比较，由控制器进行运算，向补水泵发出指令，以控制回水压力恒定。

控制方式分为恒压和定压两种方式。
恒压控制时，由控制器对补水泵变频器进行PID闭环调节，当回水压力处于正常值时，对变频器进行休眠控制。这样在保证了回水压力恒定的同时，也可达到节能的目的。见下图：

定压控制时，通过设置低限启动点和高限停止点，由控制器对水泵进行启停控制，保证回水压力稳定在设定死区内。
③ 二次侧供水温度控制（二次循环泵）
对二次侧供水温度的控制是为了保证热水在系统最末端能顺利循环，从而保证最末端用户的采暖效果。
根据二次侧供水温度，由控制器对其与设定值进行运算后，对循环泵变频器进行PID（闭环）调节，以控制供水温度稳定。
这样通过控制器对变频器转速的控制，实现温度控制的同时，根据电动机功率与频率关系的公式 N=(1-S)60F/P，可以看出在循环泵工作频率降低时还可以节约大量的电能。见下图：

④ 锅炉台选控制
根据末端实际所需热负荷，动态调整锅炉设备运行时间和投入台数，保证热量供需平衡，让锅炉设备运行在最高效率特性上，避免大马拉小车，有效克服由于设备容量冗余而造成的能源浪费。

（3） 控制系统搭建
 选用SIEMENS 热网专用POL638控制器及其扩展模块。
 控制系统预留标准Modbus TCP协议，通过3G路由器，将锅炉房数据以无线方式，上传至供热节能监管平台。
（4） 控制点位表大致如下（根据实际情况调整）：

位置 设备名称 数量 监控内容 点类型 备注
DI AI DO AO
1 燃气 　 燃气表（modbus RTU通讯） 　 　 　 　 　
2 蒸汽锅炉(18.5kw) 2 机组状态（modbus RTU通讯） 　 　 　 　 　
3 蒸汽分气缸温度 　 1 　 　 0-200℃
4 蒸汽分气缸压力 　 1 　 　 　
5 浴室蒸汽流量计（modbus RTU通讯） 　 　 　 　 　
6 食堂蒸汽流量计（modbus RTU通讯） 　 　 　 　 　
7 1,2#蒸汽锅炉出口压力 　 2 　 　 　
8 1,2#蒸汽锅炉出口温度 　 2 　 　 0-200℃
9 分气缸出口压力 　 2 　 　 　
10 分气缸出口温度 　 2