低碳區(qū)域供熱管網(wǎng)及智慧調(diào)控實驗平臺

KCKTX-02B型低碳區(qū)域供熱管網(wǎng)及智慧調(diào)控實驗平臺

一、系統(tǒng)簡介

1.低碳區(qū)域供熱管網(wǎng)及智慧調(diào)控實驗系統(tǒng)主要包含四個模塊：1）可再生熱源產(chǎn)熱規(guī)律模擬系統(tǒng)2）多樣用戶熱負荷規(guī)律模擬系統(tǒng)3）可變拓撲供熱管網(wǎng)系統(tǒng)4.智慧運行調(diào)控管理系統(tǒng)個基礎(chǔ)部分組成。模擬管網(wǎng)的節(jié)點處安裝壓力傳感器，流量變送器。以計算機為基礎(chǔ)的過程控制與現(xiàn)場監(jiān)控自動化系統(tǒng)，主要運用SCADA系統(tǒng)采集信號傳輸及控制，通過信號傳輸系統(tǒng)的信號傳輸線，將節(jié)點壓力信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對模擬管網(wǎng)運行進行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集及故障診斷。對熱網(wǎng)電氣自動化的參數(shù)進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，需要綜合考慮其中的熱網(wǎng)流量、壓力與溫度等的因素。同時，電氣自動化控制設(shè)備中的變頻器還可以隨意輸入和輸出各類數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變泵的運行狀態(tài)，及時切換電機數(shù)據(jù)，可以有效的保護電源與電壓，保證了集中供熱系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行。

2.在集中供熱系統(tǒng)中熱點網(wǎng)電氣自動化中的遠程數(shù)據(jù)的采集與實時監(jiān)控主要通過定時采集的方式完成。熱網(wǎng)監(jiān)控中心可以及時的接收到不同供熱站傳送的數(shù)據(jù)，在人機互動的界面中主要獲得的數(shù)據(jù)分別有不同熱力站的供熱溫度、壓力以及流量的使用情況。由于其在對數(shù)據(jù)的檢測過程中有著全面性的優(yōu)勢。同時，在控制軟件中是以曲線的方式來呈現(xiàn)不同熱力站中的實時數(shù)據(jù)的，有著良好的直觀性特征，監(jiān)控人員也可以通過控制軟件對各熱力站的運行數(shù)據(jù)了然于胸，對其中存在的問題也可以得到及時的解決，進而保障集中供熱系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行。

實驗平臺組成模塊

二、設(shè)備功能

1.本實驗裝置主要用于仿真模擬市政供熱管網(wǎng)運行工況。該裝置通過對家庭供熱、管網(wǎng)構(gòu)件、供熱壓力的有效模擬，結(jié)合數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)（SCADA）,對管網(wǎng)運行工況進行分析。為模型校核、漏損監(jiān)測與定位、突發(fā)污染物預警等研究提供依據(jù)。

2.市政供熱管網(wǎng)系統(tǒng)：管徑為DN40。管道材：質(zhì)鋼，熱源由蒸汽鍋爐來模擬，通過水泵將熱水供給到管網(wǎng)中。通過對管網(wǎng)的水泵，閥門的控制，可以實現(xiàn)對管網(wǎng)流向、壓力的控制，管網(wǎng)壓力可以在0~0.6MPa之間調(diào)節(jié)。管道中布設(shè)過壓力變送器、電磁流量計、來監(jiān)測供暖管網(wǎng)流量和壓力的變化。

3.供熱系統(tǒng)組網(wǎng)系統(tǒng)：可以實現(xiàn)對熱電廠、管網(wǎng)和居民用戶的模擬。管網(wǎng)中布設(shè)了水泵、閥門、壓力傳感器和流量傳感器等組件。居民用戶通過12個用戶接口來模擬，可以使每個用戶供熱量按照設(shè)定的模型隨時間變化。依靠該裝置，可以有效的模擬供熱管網(wǎng)中的各種工況，實現(xiàn)對管網(wǎng)的模型校核、壓力調(diào)控、漏損定位、突發(fā)污染物預警等的有效模擬，為科研和實際生產(chǎn)提供依據(jù)。

5.所有壓力、流量、調(diào)節(jié)信號采集進入PLC，再傳到數(shù)據(jù)庫存儲，根據(jù)數(shù)學模型需求調(diào)用各個時段的數(shù)據(jù)。整個系統(tǒng)可由PLC控制自動運行。

二、技術(shù)參數(shù)

1.輸入電源：三相五線380V±10% 50Hz

2.整機容量：≤120kVA

3.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃  相對濕度＜85%（25℃）  海拔＜4000m

4.鍋爐：160cm×60cm×70cm供暖面積1000M2

5.管網(wǎng)換熱站模塊2個：占地240CM*220CM*100CM

6.用戶模塊12個、占地100CM60CM*150CM

7.控制柜1個160cm×60cm×70c

三、設(shè)備組成

（一）管網(wǎng)換熱站模塊

*設(shè)備裝置管線分2個框架，都為垂直布置?？蚣苤胁糠胖盟?、水箱。供水道系統(tǒng)、供水設(shè)備、給水管道、排水管道、控制儀表、工頻水泵、變頻水泵、流量計、壓力傳感器、電動調(diào)節(jié)閥和控制軟件組成。

1.主模塊1號：占地240CM*100CM*200CM，模擬實驗室采用主干管DN40mm，實驗室供熱泵組來替代熱電廠，每組水泵2臺、1臺定速泵、1臺調(diào)速泵），每組水泵代表1個熱源。

2.模塊2號：可變拓撲供熱管網(wǎng)系統(tǒng)多功能可變拓撲供熱管網(wǎng)實驗系統(tǒng)，占地240CM*100CM*200CM，主干管DN40mm，四周環(huán)繞。干管DN32mm與其連接，支管DN20mm。 管網(wǎng)主要功能如下：

（1）實現(xiàn)枝狀、環(huán)狀、網(wǎng)狀拓撲的任意切換；

（2）實現(xiàn)單管、雙管管制的切換；

（3）可實現(xiàn)分布式泵供熱；

（4）供熱系統(tǒng)具有蓄熱功能（集中蓄熱、分布式蓄熱）。

3.裝置設(shè)計有儲水箱，補水加壓送水至模擬系統(tǒng)的主干管。

4.模擬管網(wǎng)的節(jié)點處安裝壓力傳感器、流量變送器、調(diào)節(jié)流量系統(tǒng)。

5.以計算機為基礎(chǔ)的過程控制與現(xiàn)場監(jiān)控自動化系統(tǒng)軟件，主要運用SCADA系統(tǒng)采集信號傳輸及控制、

6.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過信號傳輸系統(tǒng)的信號傳輸線，將節(jié)點壓力信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對模擬管網(wǎng)運行進行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集及故障診斷。

7.主要配置

（1）主水泵：立式不銹鋼多級離心泵自來水管道變頻增壓泵高揚程380V/DN40

（2）干管流量計：、信號4-20MA，接口：DN15，法蘭式、電壓DC24V

（3）干管壓力變送器：、信號4-20MA，接口：DN15，法蘭式、電壓DC24V

（4）干管電動調(diào)節(jié)閥、：、信號4-20MA，接口：DN15帶反饋輸出，電壓DC24V

（5）主管電動比例調(diào)節(jié)閥、信號4-20MA，接口：DN40帶反饋輸出，電壓AC24V

（6）干管壓力變送器：信號4-20MA，接口：DN15，法蘭式、電壓DC24V

（7）主管電磁流量計：信號4-20MA，接口：DN32，法蘭式、電壓DC24V

（8）管網(wǎng)換熱站模塊：含換熱器、集中蓄熱，閥門等

（二）終端用戶

1.用戶模塊12個、占地100CM60CM*150CM，輸水干管DN15mm、12路給水系統(tǒng)送水至實驗室墻上模擬的用戶，輸水干管DN15mm中都安裝有溫度控制閥，可有效地控制各個支管的壓力，從而控制水流、壓力，方便做多種教學實驗。

2.用戶溫度控制閥：DN15

3.系統(tǒng)由、實訓臺采用4040鋁材拼合結(jié)構(gòu)，整個供暖系統(tǒng)布置在網(wǎng)孔板上。包括供熱管道、散熱片、膨脹水箱、熱量表、電動流量調(diào)節(jié)閥、電磁閥、渦輪流量傳感器、壓力變送器、壓力表、熱量表組成設(shè)

4.散熱器（進出口管徑：DN15）可組成單管順流式、單管跨躍式、雙管上供下回式三種不同的系統(tǒng)形式。每種形式各4套。

5.模擬負荷功率范圍：模擬負荷擬實現(xiàn)2~10kW的寬幅度調(diào)節(jié)。要求可以模擬輸出任意給定功率變化曲線的負荷大小。

6.用戶水泵：110 W/220V,分布式泵供熱系統(tǒng)通過在管線或用戶處設(shè)置加壓泵，降低了熱源主循環(huán)泵的揚程，從而實現(xiàn)了能效的提升和成本的降低。此外，分布式泵供熱系統(tǒng)還能適應(yīng)管網(wǎng)熱負荷的變化

7.分布式蓄熱器：

（三）鍋爐：

1.尺寸160cm×60cm×70cm

2.供暖面積1000M2

（四）監(jiān)視控制系統(tǒng)

*1.網(wǎng)絡(luò)式機柜：1800*700*700MM,采用藍色框架結(jié)構(gòu)，白色為搭配色，前后開門，方便實訓操作，美觀大方

2.儀表系統(tǒng)：主要有交流電壓表、交流電流表以及各種溫度檢測儀表。

3.動力變速部分：0.75kW變頻器工作電壓：AC220；采用變頻器控制電機的運轉(zhuǎn)速度，從而使電機有不同的運轉(zhuǎn)速度。

4.軟件控制系統(tǒng)：可以控制自動調(diào)整運行工況，自動進行數(shù)據(jù)的處理，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，自動繪制曲線

*5.配電設(shè)施及控制臺與調(diào)度室控制臺相鄰用來測量：水泵轉(zhuǎn)速、電耗，功率、電壓、水泵出口流量、壓力，水位、管網(wǎng)中各管段流量、壓力、水位、供熱戶供熱量等參數(shù)。

6.控制手段：水泵開關(guān)、轉(zhuǎn)速，水泵出口閥門開度，管網(wǎng)中各閥門的開關(guān)及開度。

7.自動控制：流量控制閥、泄水閥、變頻水泵、工頻水泵、變頻器

8.軟件采用現(xiàn)場總線通信，通過儀表信號傳送、計量儀表計數(shù)、壓力傳感器、通過電纜、傳送給控制臺，控制臺采集所有的壓力流量信號，給出控制信號，PID控制水泵，流量變頻器。

9.管網(wǎng)事故評判及管網(wǎng)運行工況監(jiān)測實訓等，

10.軟件操作內(nèi)容

（1)主管網(wǎng)系統(tǒng)

（2）12路分區(qū)管網(wǎng)操作

（3）分區(qū)曲線選擇

（4）12大區(qū)分區(qū)歷史數(shù)據(jù)庫查詢

（5）分區(qū)數(shù)據(jù)報表功能

（6）主管網(wǎng)動態(tài)流程演示，流程同步顯示

（7）各分區(qū)管網(wǎng)的動態(tài)狀態(tài)與動畫流程同步顯示

（8）變頻泵功率、電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率

（9）工頻泵功率、電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率

11.觸摸一體工業(yè)控制器：尺寸：17英寸

12.安全智能模塊

本模塊可控制整機工作環(huán)境，確定 系統(tǒng)的工作穩(wěn)定，可保護學生的實訓時的穩(wěn)定和安全，關(guān)鍵時可切斷總電源。：

（1)智能模塊模塊可檢測、監(jiān)控裝置系統(tǒng)的交流電源的電壓，在測量過壓時，設(shè)備過載保護、能夠采集被監(jiān)控設(shè)備交流電源的電流值，在測量過流值時，設(shè)備過載保護、能夠采集被監(jiān)控設(shè)備交流用功功率溫度、在測量過溫時，設(shè)備過載保護

（2）軟件平臺：

電流、電壓溫度、并通過CAN /GSM通訊上傳到監(jiān)控主機或監(jiān)控云平臺，監(jiān)控主機或云平臺可以判斷被監(jiān)控電源的運行狀態(tài)，如電壓，電流，電流和溫度。

（3）工作電源 額定電壓AC220V、功耗  正常監(jiān)視狀態(tài)≤2W 報警狀態(tài)≤2.5W、

（4）監(jiān)控報警過壓（115%）、欠壓（80%）過流、電流（50~1000mA）。

（5）溫度：50-120度、漏電報警：50-1000MA連續(xù)可調(diào)、漏電報警通道：1路、溫度報警：4路。

（6）電流檢測通道：1路、電壓檢測通道：3路。

（7）報警方式：APP遠程報警觸點容量AC 220V/3A ，DC 30V/3A、

（8）通訊接口   通訊/GPRS通訊(選配)有效通訊距離≤1km.

（9)通過手機可下載APP軟件控制系統(tǒng)，或者電腦通過軟件監(jiān)控，

（10)傳感器:電流互感器及電流互感器：使用2000:1。如果實際使用互感器和產(chǎn)品配,置不同，多咯溫度傳感器使用的是100K特性的熱敏電阻.

（11）功能顯示：可顯示電壓、電流、功率

（12）界軟件面

（13）無線傳感器:電壓：3.6V。待機電流：20MA.報警電流產(chǎn)250MA、低壓報警：30天、通信方式：GSM、接收靈敏度：-129dBm、無線標準

（14）內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)信號發(fā)射，可連接4G網(wǎng)絡(luò)，不再需要另外增加通信成本

四、實訓功能

1.演示供熱方式實現(xiàn)枝狀、環(huán)狀、網(wǎng)狀供熱管網(wǎng)中的各種工況

2.演示分布式泵供熱原理等、城市管網(wǎng)供熱方式

3.演示不同供熱系統(tǒng)實現(xiàn)對管網(wǎng)的模型校核、

4.演示不同供供熱系統(tǒng)壓力調(diào)控

5.學習城市管網(wǎng)中的各種儀表使用

6.減壓閥在系統(tǒng)中的使用和維護

7.流量計的調(diào)效，和維護

8.用用戶抄表

9.實現(xiàn)用戶單管、雙管管制的實驗

五、配置方案

六、控制柜配置表