[发明专利]锅炉及换热站智能监控系统

说明书

技术领域

本发明属于生产监控与管理技术领域，特别涉及锅炉及换热站运行的实时动态智能监控方法。

技术背景

集中供热系统是一个多变量、强耦合、强干扰、大滞后的复杂过程系统，其结构复杂，设备众多，其中，锅炉、锅炉至换热站内换热器的管道网络及其附属设备(如传感器、控制器、执行器、变频器、风机、阀门和水泵等)构成一次系统，换热器至热用户的管道网络及其附属设备构成二次系统，风机、炉排和水泵等设备是锅炉的重要组成部分，鼓风机将空气送入炉膛，炉排将煤送入炉膛进行燃烧，引风机将产生烟气排出炉体，循环泵实现水在管道网络的循环，补水泵在系统缺水时进行补水工作，锅炉及换热站是集中供热系统最主要、最关键的部分。随着集中供热规模不断增大，供暖系统耗能高、热网水平失调、事故风险大等问题日益突出。尤其是大中型集中供热系统，锅炉组数多，换热站分布广，负荷影响因素多。热网水平失调，室内竖向失调现象，即各栋建筑物之间与供热各楼层之间供热的水力和热力失衡现象极为普遍，使得许多供热系统处于大流量、低温差的工况运行，导致大量能源浪费。当室外气温变化及不同时段对热量需求不同时，即负荷变化，需及时调整锅炉的供热输出，以达到节能目的；当锅炉出现缺水或热网水量发生泄漏时，需及时停止锅炉或关闭相应阀门，但传统的监控方式不能实时、全面、准确地综合各类信息进行分析，难以及时正确的评估热量需求变化以及锅炉和换热站的运作情况，因而造成无法及时合理的调节供热输出，排查故障困难，系统运行风险高。传统的锅炉控制中，使用风门档板及阀门来控制鼓风机、引风机、补水泵及循环泵的流量，由于风机、泵类的转速不能随负载变化进行及时调整，造成能耗高、设备损耗大。同时，由于缺乏对锅炉及热网系统各关键点运行状态的实时全面监控与安全分析，对系统中出现的故障或危险也无法得到及时报警和处理。当热网负载增大到需要多台锅炉协同监控时，仅靠人工控制或锅炉本体的控制更难以实现整体系统的稳定、经济运行。在这种情况下，要维持整个锅炉及供热系统长周期、经济、稳定的运行非常困难，难以控制供热质量和节能的目的，无法实现整个供热系统最优工况的平稳安全运行。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术和方法的不足，提出一种锅炉及换热站智能监控系统，能够完成整个供暖系统的实时动态监视、智能控制、综合分析与管理，维持热网的热力和水力平衡，达到按需供热、节能降耗、安全运行的目的，从而实现锅炉及热网系统的经济、安全、稳定、长周期运行。

本发明提出的锅炉及换热站智能监控系统，其特征在于，该系统由中央控制室主系统和分别与该中央控制室主系统相连的锅炉监控子系统及多个换热站子系统组成；

所述中央控制室主系统，用于对接收到的锅炉监控子系统、各换热站监控子系统发送的各类数据进行处理、分析，计算被监控的一次系统和二次系统的水循环时间周期、大气温度、用户类型、不同时期热量负荷变化等信息，实时输出调节值发送到锅炉监控子系统和各换热站子系统，并与锅炉监控子系统及换热站子系统协同监控实现节能控制；

该锅炉监控子系统，用于将采集的锅炉温度、压力、液位、出水温度、压力各参数进行计算、存储、显示及热量输出分析的处理，根据处理结果与中央控制室主系统及换热站子系统协同监控或独立监控；

所述换热站监控子系统，用于对采集的数据进行处理后，以无线的方式将数据发送至中央控制室；并与主系统和锅炉监控子系统协同监控或独立监控。

本发明还提出基于上述系统的锅炉及换热站智能监控方法，其特征在于，所述系统包括设置在锅炉房及各个换热站的主要由PLC(可编程逻辑控制器)控制柜组成的多个监控子系统，设置在中央控制室的由多个主机组成的监控主系统，所述各监控子系统通过有线或无线方式与中央控制室主系统进行通讯，该监控方法包括以下步骤：

1)各监控子系统实时采集锅炉及换热站参数信号和视频信号；

2)各监控子系统对采集的参数信号进行模数转换后传输给PLC控制柜，转步骤3)；对所采集的视频信号经编码和压缩后，以无线或有线方式发送到中央控制室各主机，转步骤4)；

3)PLC控制柜对接收到的参数信号，依据设定的工作流程进行处理，输出含有参数控制值的控制指令实施对现场设备的执行，转步骤2)；并将该接收的参数信号及参数控制值以无线或有线方式发送到中央控制室各主机，转步骤4)；同时，接收中央控制室和各换热站的信息，进行协同监控；

4)中央控制室各主机对接收的信息进行分析处理后，分别进行参数监控和视频监控，输出控制值并发送给PLC控制柜，转步骤3)，同时转步骤5)；