热力系统换热站生产工艺软件设计及仿真成

1、摘 要随着人类环保意识的增强，热电联产的集中供热方式将逐步取代中小型锅炉房。换热站作为热源厂与用户之间的一个中间环节，其供热品质的好坏对改善热网热力工况，提高供热质量起着重要作用本文重点介绍了换热站的机构及原理，并且分析了换热站系统的结构、编程思想及换热站工艺流程。通过对RSView32软件的了解和深入，对其功能及其在换热站系统中的应用进行设计。系统通过可编程控制器（PLC）采集数据,将各参数变量控制在理想的范围内，利用通讯网路对其远程监控。本次设计的系统能满足换热站自动控制及舒适节能等优点，适用性高，对节能、提高经济效益有重要意义。关键词：热力系统；换热站；生产流程；软件设计；RSView3

2、2AbstractAs human awareness of environmental protection, central heating cogeneration mode will gradually replace the small and medium sized boiler room. As the heat source plant and heat exchange station, a middle link between users, the quality of its heat to improve the quality of thermal heating

3、 network condition, plays an important role to improve the quality of heat This paper introduces the heat exchanger station institutions and principle, and analyzes the heat exchanger station system structure, programming ideas and heat exchanger station process flow. Based on the understanding and

4、further RSView32 software, and its functions in heat exchanger station system and its application to carry on the design. System through the programmable controller (PLC) collect data, each parameter variable control in the ideal, within the scope of the use of its remote monitoring communications n

5、etwork. The design of the system can satisfy heat exchanger station automatic control and comfortable energy-saving, applicability, high in saving energy, improving economic efficiency to have the important meaning.Keywords：Thermal System; Heat Transfer Station; Production Process; Software Design;

6、RSView32 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 集中供热的背景和国内外的发展趋势11.2 换热站的现状和发展趋势21.3 本次论文设计的意义21.4 设计的要求3第2章 换热站结构及原理42.1换热站的简介4换热站的简介4换热站的构成4换热站与热用户的连接方式42.2换热站的结构及原理6换热站结构图及工作原理6换热站运行的调节控制方式7换热站的节能分析112.3换热站各部分结构及用处11换热器12流量计14循环水泵17阀门17温度计、压力计18其它18本章小结18第3章 系统总体方案的设计193.1总体的设计思路193.2系统构成示意图193.3系统的管理21本章小结

7、21第4章 系统的软件设计234.1 RSView32的简介234.2组态软件RSView32的显示操作设计23组态软件RSView32通信配置23创建标记数据库25创建图形显示25配置数据记录、活动记录、事件等26添加安全措施27本章小结27结 论28致 谢29参考文献30附录1 译文31附录2 英文参考资料35第1章 绪论1.1 集中供热的背景和国内外的发展趋势集中供热是在十九世纪末期，伴随经济的发展和科学技术的进步，在集中供热技术的基础上发展起来的，它利用热水或蒸汽为热媒，由集中的热源向一个城市或较大区域供应热能。集中供热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

8、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。集中供热方式始于1877年，当时在美国纽约，建立了第一个区域锅炉房向附近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，后逐渐成为现代化的热电厂1。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热事业得到迅速发展。原苏联和东欧国家的集中供热事业长期以来是实行以积极发展热电厂为主的发展政策。莫斯科的集中供热系统是世界上规模最大的供热系统。据1980年资料，市区内热网干线长达3000多km，向500多个工业企业和四万多座建筑供热，其城市集中供热普及率接近100%。地处寒冷

9、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，集中供热事业发展迅速，城市集中供热普及率都较高。据1982年资料瑞典首都斯德哥尔摩市，集中供热普及率为35%;丹麦的集中供热系统遍及全国城镇，向全国1/3以上的居民提供供热和热水供应服务。二战后的德国因其在废墟中进行重建工作，为发展集中供热提供了有力的条件。目前除柏林、汉堡、慕尼黑等城市已有规模较大的集中供热系统以外。在鲁尔地区和莱茵河下游，还建立了连接几个城市的城际供热系统。另外一些工业发达国家，如美、英、法等国家，早期以锅炉房供热来发展集中供热事业，锅炉房供热占较大比例1。不过这些国家已非常重视发展热电联产的集中供热方式。我国

10、的城市集中供热真正起步是从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，对我过的集中供热事业的发展起到极大的推动作用。1992年全国有117个城市建设了集中供热措施，换热站监控系统开发与智能控制的研究供热面积达到21262万平方米，“三北”地区集中供热普及率达到1200131。1993年国有158个城市建设了集中供热措施，供热面积达到了32832万平方米，“三北”地集中供热普及率达到18%。到1996年底我国已有286个城市建设了城市集中供热统，供热面积达到73400万平方米，“三北”地区集中供热普及率达到260015。尤其几年，随着国民

11、经济的增长和生活水平的提高，越来越多的城市建设了集中供热系统虽然我国这些年来集中供热事业得到了迅速发展，但与国外相比，我国目前采暖统相当落后，即室温冷热不均，系统热效率低，不仅多耗成倍的能量，而且用户不能行调节室温。当前采暖收费大多按面积计费，无助于用户的节能意识，以至于出现一不正常的现象。如室温过高开窗，室温过低投诉。使得设计人员及业主尽量加大供热量造成效率低、高能耗的重复浪费。我国能源紧缺，而采暖用能又十分浪费。据资料介绍我国住宅建筑采暖能耗为相近气候条件的发达国家的3倍左右。目前采暖用能占全国品能源总消耗的9.6%，采暖能耗不仅造成资源的浪费，而且是大气污染的一个重要。1.2 换热站的现

12、状和发展趋势我国现行的换热站运行管理仍处于手工操作阶段，大部分依靠经验来进行温度调节，影响了集中供热优越性的充分发挥，无法对运行工况进行系统的分析判断;系统运行工况失调难以消除，造成用户冷热不均;供热参数未能在最佳工况下运行，供热量与需热t不匹配;运行数据不全，难以实现量化管理。研究和建立热网分布式计算机监控系统，实现热网运行过程中的信息采集、信息集成、科学有效地控制和管理热网，为供热企业各级领导、管理和生产部门提供辅助决策和优化手段，己成为许多供热企业的迫切需求。换热站的发展趋势大体有四个：(1)供热系统为全自动系统。(2)换热站设备安全可靠，不考虑备用设备，并且要实现机组化。(3)具有可靠

13、的系统运行信号传输系统，无需运行人员现场值班。(4)节能效果明显，设备运行噪音低。1.3 本次论文设计的意义集中供热因具有节约能源和改善城市环境等方面的积极作用，而日益成为城市公用事业的一个重要组成部分，是国家大力推广的节能和环保措施。随着国民经济的飞速发展，环境保护和节约能源成为越来越重要的问题,我国的城市集中供热规模也不断扩大，科学的管理热力管网具有非常重大的经济和社会效益。城市集中供热也成为城市尤其是北方城市供热的大势所趋，如何使整个集中供热系统处于一个良好的、高效的运行状态，成为供热控制系统所必须解决的问题。换热站是连接供热站和用户极为重要的环节，在在集中供热热力系统中起着举足轻重的位

14、置，不仅其工作的安全性、可靠性直接影响锅炉的安全性及供热质量，提高其工作效能的还具有十分重大的节能意义，目前换热站大都采用人工监控，一方面浪费人力；另一方面在出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成设备事故。同时各换热站都独立运行，难以达到供热系统整体最佳状态，易造成热力失衡，影响供热效果而造成能源的极大浪费。利用先进的工业自控技术、计算机技术、通讯技术构成的换热站及远程监控管理系统，对热力系统实施更科学、更规范的监控管理，提高中央调度室的监控能力，具有非常巨大的经济和社会效益。1.4 设计的要求通过设计换热站系统对换热站各参数变量进行监控，了解热力系统换热站工艺流程及各结构的作用。学习简单的R

15、SView的编程，并对换热站系统进行仿真。第2章 换热站结构及原理2.1换热站的简介换热站的简介换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节，在整个供暖系统中具有举足轻重的作用。换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备、仪表和控制设备的机房。它用于调整和保持热媒参数(压力、温度和流量)，使供热、用热达到安全经济运行，是热量交换、热量分配以及系统监控、调节的枢纽。换热站一般由汽水换热器组成的换热系统、循环水泵组成的循环水系统、补水泵组成的补水系统来构成。在控制过程中，需要采集大量的物理量，如压力、温度、流量等模拟量参数2。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。换热站的自动控

16、制，即实现整个进汽和供水过程的全自动控制。2.1.2换热站的构成通常换热站内部设备可分为两大部分，即采暖系统和民用生活热水系统，目前我国换热站大部分没有民用热水设施。今后随着人民生活水平的提高在换热站内应增加生活热水系统，来提高集中供暖的效益。换热站的主要设备有:离心水泵、水一水(汽一水)换热器、热水储水箱、过滤器、补水箱、调节阀门、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。2.1.3换热站与热用户的连接方式在换热站中，局部采暖系统与热网的连接可以分为:直接连接方式，间接连接方式。所谓直接连接，是指热网的循环水直接进入用

17、户内部的散热器。所谓间接连接是指热网循环水与热用户内部采暖系统循环水相互隔绝，而其间只限于热量交换的连接形式。从运行的角度来分析，直接连接系统的水力工况和热力工况受到热网运行工况的影响，故又称为局部系统与热力网的关联式连接。间接连接系统的水力工况不受热网运行工况的影响，故又称为局部系统与供热网的非关联式连接。当集中供暖系统一次管网的压力和温度比较高的时候，换热站内的采暖系统应采用间接连接系统，使一次系统和二次系统的水力工况分开，彼此不受影响。根据经验供暖系统大多采用间接连接，因为一次系统的失水量小，可以保证一次系统有良好的水力工况，也便于查找二次系统失水的地点，必要时也便于把失水量大的二次系统

18、切开。为了减轻热源厂的补水压力，采用间接连接后还可在换热站内安装补水设施以补充二次系统的失水，维持系统水力工况的稳定。根据以上分析，可以看出从热网和局部系统考虑，换热站间接连接的优点可概括为两个方面。对热网而言，水质污染的影响较小，并且可改变热网内的流量和水温，热网可采用较高温度的热介质，故可缩小热网的管径和降低输送热介质的费用9。由于高温水会在喷射器内汽化并产生噪声，因此在高温水供热系统中不宜采用直接连接型式;对局部系统而言，压力工况不受热网压力工况的影响，由于局部系统内具有独立的水循环系统，提高了供暖系统的可靠性和缩短了排除故障的时间，重要建筑物(如博物馆、档案室、建筑纪念物)的采暖系统，

19、通常采用间接连接型式，采暖系统与热网是隔离的，保证了采暖系统不被热网破坏。同时也应当指出间接连接型式也有一些缺点:与直接连接型式相比，间接连接型式的换热站结构复杂，除换热装置外，局部系统还需配备循环水泵、定压装置和补给水装置等，设备费用高10。对于用户与热网的直接连接方式，不论是从调节方式上还是从对热网水的利用角度来看任一因素发生变化都会影响热网和用户的运行，从而使整个采暖期不易达到在可靠、合理、节能的情况下运行，特别是当热网压力、温度较高时，问题更为严重。因此，在大规模民用供暖区域中，各采暖用户与热网宜采用间接式连接。目前，我国大多数换热站普遍采用间接连接方式，其优越性已日益被更多的人所认识

20、。2.2换热站的结构及原理2.2.1换热站结构图及工作原理图2一1换热站结构图换热站的工作原理为热源提供的蒸汽在换热器中与循环水相混合，加热循环水并经供水管道输送到用户，再把用过的热水经回水管道通过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供、回水温差产生的热量给用户供暖。由于原换热站几乎无任何调节控制设备，完全凭操作人员经验进行手动调节，这样调节存在很强的主观性和不确定性，往往会造成大量的能源浪费。为此，我们对其进行结构改造，增加用以调节控制的设备，使换热站运行调节更科学、更合理，在保证热用户的需求前提下，最大限度的节约能源。图2一2就是改造后换热站的结构图3。图2一2改造后换热站的结构图改造

21、后结构采用的调节方式是一次侧采用量调节方式，二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式，并且采用变频调速技术调节补水泵对系统进行补水定压，本系统的控制部分采用PLC可编程控制器来进行计算及控制各传感元件和执行器，实现对换热站的自动调节。该改造方案主要是结合换热站的实际情况，通过对环境温度、二次供水温度及压力的监测，实现对一次侧的供汽量和二次循环水供水温度、流量的自动调节以适应热用户的实际需求，同时，对二次管网系统进行自动补水定压以维持管网的稳定性。换热站运行的调节控制方式改造后的换热站的改进之处在于由原来的毫无温度流量调节控制装置变得可以根据实际工况对温度流量进行调节控制由原来的连续工频补水变成变频

22、调速补水定压。这样就可以避免不必要的浪费。1.温度的调节控制换热站系统对温度的调节控制就是要保证二次侧有一个恒定的预设定供水温度，控制元件是换热器一次侧的电动调节阀，该阀门控制换热器的一次供汽量。将预设定温度作为给定值，测量温度值作为反馈值，阀门的开度作为输出值，保证二次供水温度的恒定。当换热器的二次供水温度偏离设定值时，控制调节系统就自动调整执行器的动作，即改变电动调节阀的开度，从而改变进入换热器的一次热媒的流量，改变传送到换热器的热能，使二次的供水温度稳定在设定值附近。 2.循环水量的调节控制由于供暖系统供暖的热负荷是随着室外温度等因素的变化而不断的变化，当室外温度偏高时，供暖热负荷就应偏

23、低，如果还按着设计热负荷进行供暖就会造成不必要的浪费。针对上面出现不必要浪费的情况，对换热站二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式。把室外温度分成二个阶段，当室外温度高于某个设定值时，循环水泵工频运行;当室外温度低于设定值时，循环水泵将以0.75工频运行，此时，系统的循环水量也就相应的减小。分阶段改变流量的质调节方式的控制原理如图2一3所示。调节器变频器循环水泵。图2一3分阶段改变流量的质调节方式的控制原理图3.补水定压方式的改进换热站供暖系统中水循环系统与供水系统一样需要维持管网压力恒定。供暖系统中的水加热后经循环泵加压送到用户，再回来加热补充热损失。理想情况下，没有水损耗，但由于人为因素以及

24、管网不可避免存在跑、冒、滴、漏现象，导致水压不稳定，所以需要采取措施来维持水压恒定。供暖系统的常见定压方式有以下几种:(1).膨胀水箱定压;(2).定压罐定压;(3).间歇补水定压;(4).连续补水定压;(5).变频调速补水定压。用膨胀水箱定压易加重系统腐蚀，而且膨胀水箱必须安装在系统最高处，往往很不方便;定压罐体积大，占地大，每隔一段时间充一次气，且充气工作很繁琐;间歇补水定压比较节能，但系统压力波动大，运行不稳定;连续补水定压和变频调速技术补水定压效果都比较好，但利用变频调速技术进行补水定压比连续补水定压在电能消耗上少得多。相比较而言，供暖系统的定压宜采用变频调速技术定压。图2一4是利用变

25、频调速技术进行补水定压的结构图，它是通过安装在系统管道上的压力传感器去检测压力信号P，并把此信号传送给调节器与设定的固定压力信号P0相比较，比较的结果作为调节参量送给变频器以调节变频器输出电压的频率，变频器再将频率输出信号传给补水泵，进而改变补水泵转速调节补水量，以维持系统压力的恒定。由于补水泵转速n与被检测压力P都与电源频率f成正比，当P<P0时，通过变频器来调节电源频率f使其增加，那么补水泵转速n就会加快，P就会增加直至P0附近;相反当P>P0时，通过变频器来调节电源频率f使其减少，补水泵转速n就会减慢，P就会减少直至P0附近。这样，无论P初始值是多少，最终总会维持在P0左右。

26、还有一种特殊情况，当系统压力高于设定的压力上限值时，系统会自动报警并开启阀门泄水，直至压力恢复到正常值，阀门又自动关闭，停止泄水，这样系统运行起来就更安全了。图2一4利用变频调速技术进行补水定压的结构图图2一5为水泵变频调节控制程序流程图换热站的节能分析换热站可节省大量电能，主要在于换热站中对水泵应用了变频调速技术。水泵的流量与转速成正比;水泵的扬程与转速的平方成正比;水泵的轴功率与转速的立方成正比。图2一6反映了水泵的流量、扬程和轴功率与转速之间的关图2一6水泵流量、扬程和轴功率与转速关系图这样，利用变频调速技术对水泵进行调速就可节省大量的电能，当水泵转速为原来的80%时，水泵耗电量就为原来

27、的51.2%;当水泵转速为原来的50%时，水泵耗电量仅为原来的12.5%。可见，利用变频调速技术对水泵进行调速节能的效果非常明显。2.3换热站各部分结构及用处换热站由换热器、流量计、水泵、进汽阀、减压阀、自动排汽阀、止回阀、温度表、压力表等组成，下面就来逐一介绍它们在换热站中所起的作用。2.3.1换热器换热器是换热站结构中一个最为重要的部分，它是连接一次管网和二次管网的中间环节，它的主要功能是将一次管网的蒸汽和循环水混合，加热循环水送至用户。换热器种类多式多样，换热器按照热传递原理可以分为以下几种主要的形式:(1).直接接触式换热器:利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热的换热器。这类换热器

28、具有传热效率高、单位体积的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，缺点是仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。(2).蓄热式换热器:借助于由固体(如固体填料或多孔性格子砖等)构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。这类换热器具有结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面积大的优点。适合用于汽一汽热交换的场合。(3).间壁式换热器:利用间壁(固体壁面)将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器。(4).中间载热体式换热器:把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热器。工业应

29、用中，最为常见的是管壳式换热器、板式换热器以及其它的各种紧凑高效的新型换热器，下面对其进行简要的介绍4。.管壳式换热器:虽然各式各样的换热器使人们选择的范围越来越大，但是由于管壳式换热器具有结构坚固、易于制造、生产成本低、弹性大、适应性强、耐高温高压、材料选用范围广等优点，其在化工生产中仍占据主要地位，在高温高压或有腐蚀性介质的作业中更能显示其优势，是目前使用最广泛的换热器。管壳式换热器由一些直径较小的圆管加上管板组成管束，外套一个外壳而构成。管壳式换热器又可以做如下划分:固定管板式换热器。固定管板式换热器集中了管壳式换热器的优点，因此应用相当广泛。主要适用于温差不大或温差较大但壳程压力不高以

30、及壳程结垢不严重或能用化学品清洗的场合。.浮头式换热器:浮头式换热器适用于管壳壁间温差较大或易于腐蚀和易于结垢的场合。但其缺点是结构复杂、笨重，造价比固定管板式高20%左右，材料消耗量大。管式换热器。适用于高温高压的情况，对于壳程需要经常清洗的管束，则要求采用正方形排列。一般情况下按三角形排列。填料函式换热器。用于腐蚀严重，温差较大的场合，但是壳程压力不能过高，也不适合用于壳程内为易挥发、易燃、易爆和有毒介质的场合。管壳式换热器也有它的不足之处，最主要的就是体积太过庞大，占地面积大，对土建造价影响也比较大，但管壳式换热器换热量大，特别适用于大型工艺系统。.板式换热器:板式换热器是将用薄金属板压

31、制成具有一定波纹形状的换热板片进行叠装，然后用夹板、螺栓紧固而成的一种新型高效换热器，现在正被越来越多的行业所采用。它具有以下几个方面的特点:总传热效率高。板式换热器的总传热系数K一般为2000一500ow/(mZ一K)，高的可达6000一s000w/(mZ一K)，比管壳式换热器(K一1500一Zsoowz(mZ一K)高几倍。在相同的压力损失下，板式换热器传递的热量为管壳式换热器的6一7倍。结构紧凑、占地面积小。板式换热器的高效传热，决定了它结构紧凑体积小的特点。其板片间距一般为4mm，而板片表面的波纹又大大增加了有效换热面积。板式换热器每单位体积内可以布置25om的传热面积。每平方米换热面积

32、只消耗金属16kg左右，占地仅为管壳换热器的十分之一至五分之一。热损失小。由于只有板片间的密封垫周边暴露在大气中，所以其热损失极小，一般为1%左右，无需采取保温措施。在换热面积相同的条件下，板式换热器散热损失仅为管壳式换热器的五分之一，而重量则不到管壳式换热器的一半。传热温差小。由于板式换热器具有高值的传热系数及剧烈的湍流特点，可使热交换器在两种流体温度十分接近的情况下运行，两种介质的平均对数温差可以低至1。操作灵活、适应性强。可通过增减板片的方法调整传热面积以适应负荷变化。然而，应该认识到，由于板式换热器两片间流道截面积狭窄，难以实现大流量运行，同时它对水质要求较高，结垢与污物堵塞后换热能力

33、下降较快。其制作材料也较昂贵。因此在大型系统中不宜采用。而且相对于科技发达国家来说，我国产品在板型制造工艺上和耐温耐压方面仍存在着一定的局限性。.折流杆换热器:在折流杆换热器内，壳程流体以轴向流动为主，因此降低了壳侧压降。与折流板换热器相比，折流杆换热器具有更高的壳程单位压降与总传热系数的传热特性比。同时，由于在折流杆换热器内不存在严重的滞留区域，因而效益高，且具有不易结垢的优点。.螺旋板式换热器:螺旋板式换热器是由两块平行的钢板卷制而成，两钢板同时绕成螺旋形状形成两个同心通道，冷热流体在两个通道中作逆流或错流流动，进行热量交换。由于螺旋板式换热器为等截面单通道，因此不存在流动死区，定距柱及螺

34、旋通道对流动的扰动降低了流体的临界雷诺数，使换热器的传热能力很高。螺旋板式换热器还具有自洁能力强、不易堵塞、散热损失小、传热温差小、结构紧凑、成本较低等优点。近年来成为工业中比较常见的换热设备。.热管换热器:热管是一种新型高效的传热元件。热管换热器最初是在航空航天技术中使用。随着技术的成熟，应用领域正在逐渐扩大，现在已经应用于化工、石油、冶金等行业。常见的热管换热器有汽一汽热管换热器、热管蒸汽发生器、高温热管等。.板壳式换热器:又称“膜式”或“薄片式”换热器，是一类介于管壳式和板式换热器之间的新型换热器，兼具两种换热器的优点，传热效率高、承压耐热、耐腐蚀、密封性能好、结构紧凑、成本低。板壳式换

35、热器最早由瑞典40年代起开发。目前该产品在国外应用已经普及。国内不少单位对板壳式换热器进行了研究和开发，并取得工业上的实际应用，换热效果明显、性能良好。板壳式换热器适应各种过程的灵活性远优于板式换热器，而其传热的效率则又高于管壳式换热器。有望广泛应用于化工、造纸、制药、冶金和食品等行业中的液一液、汽一液、汽一汽的加热、冷却、蒸发和冷凝各种过程。.超薄板换热器:超薄板换热器也是一种具有管壳式换热器与板式换热器两者优点的一种新型换热器。这种换热器具有总传热系数高、换热面积大、密封性好、维修简便、使用寿命长的优点。但其缺点是耐操作压强较低，一般只有O.SMPa而且加工制造困难5。2.3.2流量计在一

36、次管网和二次管网处都应安装流量计，用以测量流量。流量计量仪表按不同的测量原理可以分为以下几类:(1).差压流量计差压流量计是一种用节流装置或其它差压检测元件(如测速管)与差压计配套使用来测量流量的仪表。这种流量计是一种比较成熟的产品。50年代以前，国外就广泛应用。由于它具有结构简单、使用寿命长、适应性强和价格较低等优点，因而占有的市场比例很大，70年代曾达到73.5%。目前占有的市场比例虽然比以前小了，但仍占有绝对大的市场。与节流装置配套使用的差压变送器近年来发展很快，主要在简单、可靠、提高精确度和增加功能这几方面下功夫。为了实现这个目的，主要采取了下述措施:.尽量减少零部件的种类和数量，仅使

37、用经过证明是可靠的零部件;.左右对称结构，从本质上消除了产生误差的因素;.检测元件使用半导体复合型传感器，可测量差压、静压和温度三个参量;.利用微处理机补偿传感器的特性，变送器的精确度一般可达到量程的0.1%，最高可达到量程的0.075%;此外，最近还出现了一种新型的变送器，即在差压变送器的功能上附加PID(比例、积分、微分)调节功能。这种仪表有三大特点:仅用该仪表就能进行分散控制; 用十台仪表既能实现差压变送器的功能，又能实现调节器的功能;由于不需要调节器，因而差压变送器与仪表控制之间的配线工程就不需要了，降低了费用。(2).电磁流量计电磁流量计是一种测量导电液体流量的仪表，其特点是测量管光

38、滑，压力损失小，精确度高，应用广泛。自50年代问世以来，发展很快。在70年代，电磁流量计的主流是采用商用频率激磁方式，在这种方式中，信号的载波频率与商用电源频率是一致的。由于测量流体中的涡流分布的变化和其它商用电源噪声的影响，因而零点稳定性欠缺，精确度一直提不高，始终为量程的1%。80年代采用了具有商用电源整数倍周期的低频或方波激磁方式，基本上消除了源于磁通时间变化率的噪声(零点的变化因素)，精确度提高到量程的0.5%，近几年来，又提高到流速的0.5%6。低频激磁方式存在着这样一个问题:当载波频率为6Hz左右，进行泥浆流体测量时，容易受到与载波频率相近的低频噪声的影响。为了解决这个问题，国外最

39、近开发出了一种双频率激磁方式的电磁流量计。这种电磁流量计设立了两个滤波器:低通滤波器;高通滤波器。经过低频采样的信号通过数字式的低通滤波器，信号的高频成分通过高通滤波器，然后，再把两种成分相加，由于这两个滤波器具有相同的截止频率，因而相加起来的信号能再现原来的信号，应用实例证明其能降低流体噪声。(3).容积流量计容积流量计是一种广泛应用于测量石油类流体、饮料类流体、气体以及水流量的流量计。容积流量计是利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知体积，并进行重复不断地充满和排放该体积部分的流体而累加计量出流体总量的流量仪表8。它的主要优点为:测量准确度高、安装管道条件对流量计的计量精度没有影响

40、、可用于高粘度液体的流量测量、测量范围较宽(典型的测量范围为5:1到10:1)、直读式仪表可直接得到流体流量。其缺点为:机械结构较复杂、体积庞大，被测介质的种类、口径、介质工作状态等的适应性不够宽，大部分容积流量计只适用于洁净单相流体，部分形式的仪表在测量过程中会给流动带来脉动，甚至使管道振动。(4).超声流量计近年来，使用超声流量计的越来越多。这是因为它是一种非接触式测量，压力损失小，结构简单，检测器安装在管道外侧，非常方便。目前，超声流量计广泛采用的测量方式主要有两种:时间差法和多普勒效应法。一般来讲，一台超声流量计只采用其中的一种测量方式。近年来，有的公司研制出了双功能超声流量计。该流量

41、计可采用上述两种测量方式，测量周期为0.055，精确度为量程的上1.0%。此外也出现了使用微处理机的超声流量计。超声流量计今后会朝着下述方向发展。不受(或很少受)测量环境和条件左右的产品;除了能测量水、气体之外，还能测量油等。(5).涡街流量计涡街流量计是70年代发展起来的产品，这种流量计利用流体振荡原理来测量流量或流速。在流体中放置一个具有均匀断面形状的物体(挡体)，在挡体的两侧会交替产生一种有规律的漩涡，并向下游流去，非对称地形成二列漩涡列，这就叫卡门涡街。按漩涡发生体的不同，涡街流量计可以分为以下几类:.圆柱涡街流量计圆柱涡街流量计柱体断面轮廓是圆。圆柱具有较高的St数(0.20)，但圆

42、柱需要采取边界层控制措施才能在圆管内形成稳定涡街。通过采用抽吸作用边界层控制技术、横向流检测方法和置于横流孔中的热丝，再加上恒温电路来检测横向脉动频率。圆柱直径与管道直径，一般不具有固定比值，即采用同一柱体用于不同管道的方法。由于采用小柱宽比(圆柱的宽度与高度之比)，压力损失小，便于制成插入式大口径的流量测量。圆柱形状简单，但是边界层控制技术的要求使结构复杂化了，同时由于圆柱体用于不同的管道，使得管内流速分布的变化影响着仪表的精度。一般地，圆柱涡街流量计多采用热丝检测。.矩形柱涡街流量计矩形柱形状简单，利于大批量生产，由于形状变化快，漩涡强度大，涡街信号强烈。目前采用的检测方法是差动电容检测脉

43、动压差。.三角柱涡街流量计这是一种具有较好发展潜力的柱形，柱体断面是等腰三角形切去三个顶角，同时底边迎向流体，三角柱漩涡强度适中，涡街稳定而规则，在较宽的Re数范围内有线性度很高的St数。三角柱形采用的检测方法最多，现已发展到多种系列几十种规格的三角柱涡街流量计。.梯形或T形柱涡街流量计这两组柱型实质是三角柱的变型。不难看出三角柱当顶角切去部分较大时便成梯形柱。这种柱型与三角柱相比，采用应力检测方法更为有利。而T形柱的长宽比应与三角柱接近，T型的尾部平直便于安装差压传感元件，适用于采用外置热敏电阻的检测方式。.组合柱型涡街流量计除了上述几种基本柱型以外，在涡街流量计发展过程中，陆续出现了一些形

44、状及结构比较复杂的柱型。采用形状复杂的柱型或者组合柱型的目的，是为了进一步加强漩涡的强度，加强涡街的稳定性，或者是为了便于装设敏感元件。组合柱型由于形状复杂，不易制造装配，同时复制性差，一般不易采用。华业小区采用的是合肥仪表总厂生产的涡街流量计。2.3.3循环水泵换热站的水力循环以及补水定压都需要水泵，水泵的种类很多，按工作原理分为:(1).叶片式水泵:它对液体的压送是靠装有叶片的叶轮的高速旋转完成的。包括离心泵、轴流泵、混流泵等。(2).容积式水泵:它对液体的压送是靠泵体工作室的容积的改变来完成的。如活塞式往复泵、转子泵等。(3).其他类型:除上述的两种以外的特殊泵。如螺旋泵、射流泵、水锤泵

45、、水轮泵以及气升泵等。他们都是利用高速液流或气流的动能来输送液体的。华业小区采用的是上海凯泉给水工程有限公司生产的离心泵7。2.3.4阀门换热站中用到进汽阀、减压阀、自动排汽阀、止回阀等阀门。自动排汽阀是用来排除管道中蒸汽冷凝水，进汽阀用来调节蒸汽量，减压阀是用来调节减少蒸汽的压力，止回阀是为了防止系统中的水会倒流15。2.3.5温度计、压力计换热站中采用温度计、压力计来测量进汽、出汽、供水、出水温度和压力，给其运行调节提供依据。2.3.6其它换热站只供暖不提供生活热水，在回水处加设了一个颜料箱，将颜料注入系统循环水中以防止用户偷水使用。本章小结本章阐述了换热站的结构及工作原理，对换热站各组成

46、部分的结构和作用给予了详细的介绍。经过改造的换热站比原换热站更方便更节能。第3章 系统总体方案的设计3.1总体的设计思路集中供热系统的控制是个多层次的复杂控制系统。集中供热换热站集散控制系统融换热站的自动控制系统、各个换热站与中央调度室之间的通讯系统、中央调度室的监控管理系统于一身。 换热站动力配电柜和检测控制系统构成，配电柜完成循环泵系统和补水系统的控制功能，具有手动和自动运行模式，也有工频和变频运行模式。换热站的运行程序独立存在于其控制系统PLC内，能够脱离上位机监控管理软件而独立运行，其运行参数可以通过中央控制室上位机监控管理系统来观察并实施调整。各个换热站独立工作的同时，利用通讯系统将

47、运行状态数据传给监控管理系统供参考，同时接受监控管理软件进行的运行参数调整。中央调度室管理系统安装在中央调度室的工控机上，通过以太网和下位的换热站通讯模块相连，完成换热站运行与管理系统数据之间的数据交换，既可以监视各换热站的运行情况，也可以调整换热站的运行状态。3.2系统构成示意图 图3一1 系统框图第一.系统可以自动进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。第二.根据本地的气候条件以及供热对象的特性，给出一条室外温度与二次供水温度之间的对应曲线。控制器可以通过这条曲线根据室外温度传感器测量的室外温度对一次供汽流量进行控制，以达到对二次供水温度的控制。此设计的特点在于能够通

48、过室外温度对二次供水的温度进行控制，以达到节省能源，提高供热质量的目的。第三.在系统中增加晚间节能的设置，根据需要设置晚间供热温度。自控系统通过加入时间日程表的控制，实现一天当中不同时刻对应不同的温度。第四.PLC通过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力的控制，当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时，控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补水。最终实现更加智能化的恒压补水控制。第五.当前可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠

49、性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。第六.在换热站的控制系统中还发附加了安防系统的功能，在监测环境温湿度的同时，还可检测门窗、电源、电压、电流、地面水份、设备温度等安防信息，出现意外时，系统自动远程报警，达到无人值守基站的防护标准。第七，换热站控制系统的调节系统采用PID调节控制，确保了进汽和供水的温度、压力准确稳定，使换热温度达到用户的要求，并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。3.3系统的管理在中央控制室的上位机远程监控管理系统，该系统主要用于监控和调整各个换热站运行，包括以下几个方面的内容：第一

50、. 工艺流程图：在画面中通过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水的全过程，并且在换热器本体上实时显示了各路汽、水的温度与压力，以便于操作者能及时准确的掌握本体内的换热情况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。第二. 报警记录：对于如进汽流量、供水压力等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下的任何一个变量超出预先设定的安全值时，报警灯就会立即闪烁，同时通过报警一览表对话框可以检查报警超出的范围以及错误的出处，并对此采取相应的措施。第三. 历史趋势：在此画面中除了实时显示变量的变化趋势，操作员还可以检查过去的过程数据记录，通过对过去历史趋势的比较进而可以对变量未来的发展趋势做进一步的预

51、测。另外，还具有报警或变量记录档案库数据的运行报表。本章小结系统可以自动进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。通过PLC采集数据，对进汽流量、供水压力等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警，数据统计、列表、打印，实现科学管理，给科学运转提供可靠依据。操作员可以检查过去的过程数据记录，对未来的发展趋势做进一步的预测。第4章 系统的软件设计4.1 RSView32的简介组态软件RSView32是美国Allen-Bradley公司开发的基于组件高度集成并用于监视和控制自动化设备的人机界面监控软件。其开放的图形显示系统通过OLE容器方式支持ActiveX软件，用户可以方便地将现

52、有解决方案添加到RSView32项目中。通过对象模型的开发实现对RSView32核心功能的调用，同时也允许RSView32与其它基于组件技术的软件产品实现互操作。以业界流行的微软Visual Basic for Application（VBA）作为内置编程语言，可以最大限度地实现对RSView32项目的扩展和自定义。通过RSView32定制人机界面监控项目，用户可以做到：(1).与微软产品实现数据共享。RSView32的标签配置、报警配置和数据记录都与ODBC完全兼容；(2).可以在线对RSView32项目进行修改。这大大节省了时间而且不需要关闭整个生产进程。(3).重复利用标签数据库。RSV

53、iew32可以重复利用在PLC梯形图内创建的标签，只需要打开标签浏览器，用鼠标选取需要使用的标签即可；(4).RSView32报表功能。通过预制报表格式，可方便、快速地查看、打印、保存、导出RSView32报表。该工具提供10种不同的报表格式用于由以下数据源创建的RSView32报表：活动记录、实时数据、模式化数据、报警数据、历史数据。4.2组态软件RSView32的显示操作设计使用RSView32设计系统，主要包括以下几个步骤：通信配置、创建标记数据库、创建图形显示、配置警报、配置事件、配置数据记录、配置活动记录、配置趋势、添加安全措施等。组态软件RSView32通信配置RSView32的通

54、信配置，主要设置与控制器连接的方式、网络类型等；设置控制器节点的地址、类型等。通过设置通道和节点来确定RSView32与具体网络中的哪台控制器相连。通信配置的一般步骤为：(1).启动RSLinx，配置并加载相应的通信驱动程序。在本系统中，SLC500与工控机通信需配置1784-KTX通讯卡，并进行端口配置，配置成功后将显示所配置的设备的运行状态。选择通讯卡和端口配置如下图4-1、4-2所示。(2).启动RSView32并创建一个项目。(3).“通道”编辑器中，选择一个通道并为其分配相应的网络类型，在“主要通信驱动”处，为该通道分配一个驱动程序，还可以在“次级通信驱动”分配一个驱动程序作为备份。

55、如下图4-3所示。图4-1 选择通讯卡图4-2 端口配置图4-3 配置通道(4).在“节点”编辑器中，为每个希望通信的可编程控制器创建节点。(5).如果希望修改扫描节点的默认频率，用“扫描类型”编辑器编辑扫描类型。创建标记数据库在标记数据库中，可定义希望RSView32监视的数据。标记是设备或本地内存中变量的逻辑名称。在需要时，系统会从关联的设备更新标记的当前值并将其保存在计算机内存（数值表）中，这样RSView32的所有部分就能立即访问到该值。标记类型包括模拟量、数字量、字符串、系统（自动创建）四种类型，标记的数据源类型有设备和内存。在“标记数据库”编辑器中，可以根据控制系统的需要创建不同的

56、标记并设置其详细信息，包括初始值、最值、单位、数据类型、偏移量、比例等，还可以为每个标记设置相应的安全码，使不同的标记具有不同的安全权限。创建图形显示图形显示代表着操作者所看到的工厂活动。图形显示可提供系统数据和过程数据，并让操作者能向可编程控制器等外部设备写入值。操作者也可以在运行过程中打印图形显示，以创建标记值的可视记录。在油水分离控制系统中上位机显示程序包括工艺流程、参数汇总、参数设置、报警记录、历史趋势、报表记录等6组界面。各个界面之间可以通过相应的按钮进行切换。(1).工艺流程界面。此界面直观地显示实际工艺流程及与设备运行密切相关的实时数据。(2).参数汇总界面。在该界面实时显示来自

57、现场的所有参数。当参数达到报警极限时，界面上参数值用显眼的红色背景显示，直到参数恢复到正常值才恢复到正常颜色显示。(3).参数设置界面。分为两个子界面，一个界面设置解耦补偿器与PID参数，另一个界面设置报警上下限等信息。此界面具有较高的安全等级，技术人员须经过身份验证方可进入该功能界面对参数进行设定或修改。(4).报警记录界面。显示发生报警的参数名、参数值、时间、确认时间等，并对报警进行记录。(5).历史趋势界面。此界面用趋势图显示各个参数的运行趋势，可以选择查询记录在案的各个参数的历史记录，这些参数值都是按照一定的时间顺序和采样周期保存的。根据用户的要求，可以保存一定时间段的记录，比如半年的记录。