低碳区域供热管网及智慧调控实验平台

KCKTX-02B型低碳区域供热管网及智慧调控实验平台

一、系统简介

1.低碳区域供热管网及智慧调控实验系统主要包含四个模块：1）可再生热源产热规律模拟系统2）多样用户热负荷规律模拟系统3）可变拓扑供热管网系统4.智慧运行调控管理系统个基础部分组成。模拟管网的节点处安装压力传感器，流量变送器。以计算机为基础的过程控制与现场监控自动化系统，主要运用SCADA系统采集信号传输及控制，通过信号传输系统的信号传输线，将节点压力信号传输到数据处理系统，对模拟管网运行进行实时监控、数据采集及故障诊断。对热网电气自动化的参数进行适当的调节，需要综合考虑其中的热网流量、压力与温度等的因素。同时，电气自动化控制设备中的变频器还可以随意输入和输出各类数据，转变泵的运行状态，及时切换电机数据，可以有效的保护电源与电压，保证了集中供热系统的安全与稳定运行。

2.在集中供热系统中热点网电气自动化中的远程数据的采集与实时监控主要通过定时采集的方式完成。热网监控中心可以及时的接收到不同供热站传送的数据，在人机互动的界面中主要获得的数据分别有不同热力站的供热温度、压力以及流量的使用情况。由于其在对数据的检测过程中有着全面性的优势。同时，在控制软件中是以曲线的方式来呈现不同热力站中的实时数据的，有着良好的直观性特征，监控人员也可以通过控制软件对各热力站的运行数据了然于胸，对其中存在的问题也可以得到及时的解决，进而保障集中供热系统的安全与稳定运行。

实验平台组成模块

二、设备功能

1.本实验装置主要用于仿真模拟市政供热管网运行工况。该装置通过对家庭供热、管网构件、供热压力的有效模拟，结合数据采集控制系统（SCADA）,对管网运行工况进行分析。为模型校核、漏损监测与定位、突发污染物预警等研究提供依据。

2.市政供热管网系统：管径为DN40。管道材：质钢，热源由蒸汽锅炉来模拟，通过水泵将热水供给到管网中。通过对管网的水泵，阀门的控制，可以实现对管网流向、压力的控制，管网压力可以在0~0.6MPa之间调节。管道中布设过压力变送器、电磁流量计、来监测供暖管网流量和压力的变化。

3.供热系统组网系统：可以实现对热电厂、管网和居民用户的模拟。管网中布设了水泵、阀门、压力传感器和流量传感器等组件。居民用户通过12个用户接口来模拟，可以使每个用户供热量按照设定的模型随时间变化。依靠该装置，可以有效的模拟供热管网中的各种工况，实现对管网的模型校核、压力调控、漏损定位、突发污染物预警等的有效模拟，为科研和实际生产提供依据。

5.所有压力、流量、调节信号采集进入PLC，再传到数据库存储，根据数学模型需求调用各个时段的数据。整个系统可由PLC控制自动运行。

二、技术参数

1.输入电源：三相五线380V±10% 50Hz

2.整机容量：≤120kVA

3.工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%（25℃）  海拔＜4000m

4.锅炉：160cm×60cm×70cm供暖面积1000M2

5.管网换热站模块2个：占地240CM*220CM*100CM

6.用户模块12个、占地100CM60CM*150CM

7.控制柜1个160cm×60cm×70c

三、设备组成

（一）管网换热站模块

*设备装置管线分2个框架，都为垂直布置。框架中部放置水泵、水箱。供水道系统、供水设备、给水管道、排水管道、控制仪表、工频水泵、变频水泵、流量计、压力传感器、电动调节阀和控制软件组成。

1.主模块1号：占地240CM*100CM*200CM，模拟实验室采用主干管DN40mm，实验室供热泵组来替代热电厂，每组水泵2台、1台定速泵、1台调速泵），每组水泵代表1个热源。

2.模块2号：可变拓扑供热管网系统多功能可变拓扑供热管网实验系统，占地240CM*100CM*200CM，主干管DN40mm，四周环绕。干管DN32mm与其连接，支管DN20mm。 管网主要功能如下：

（1）实现枝状、环状、网状拓扑的任意切换；

（2）实现单管、双管管制的切换；

（3）可实现分布式泵供热；

（4）供热系统具有蓄热功能（集中蓄热、分布式蓄热）。

3.装置设计有储水箱，补水加压送水至模拟系统的主干管。

4.模拟管网的节点处安装压力传感器、流量变送器、调节流量系统。

5.以计算机为基础的过程控制与现场监控自动化系统软件，主要运用SCADA系统采集信号传输及控制、

6.数据采集系统通过信号传输系统的信号传输线，将节点压力信号传输到数据处理系统，对模拟管网运行进行实时监控、数据采集及故障诊断。

7.主要配置

（1）主水泵：立式不锈钢多级离心泵自来水管道变频增压泵高扬程380V/DN40

（2）干管流量计：、信号4-20MA，接口：DN15，法兰式、电压DC24V

（3）干管压力变送器：、信号4-20MA，接口：DN15，法兰式、电压DC24V

（4）干管电动调节阀、：、信号4-20MA，接口：DN15带反馈输出，电压DC24V

（5）主管电动比例调节阀、信号4-20MA，接口：DN40带反馈输出，电压AC24V

（6）干管压力变送器：信号4-20MA，接口：DN15，法兰式、电压DC24V

（7）主管电磁流量计：信号4-20MA，接口：DN32，法兰式、电压DC24V

（8）管网换热站模块：含换热器、集中蓄热，阀门等

（二）终端用户

1.用户模块12个、占地100CM60CM*150CM，输水干管DN15mm、12路给水系统送水至实验室墙上模拟的用户，输水干管DN15mm中都安装有温度控制阀，可有效地控制各个支管的压力，从而控制水流、压力，方便做多种教学实验。

2.用户温度控制阀：DN15

3.系统由、实训台采用4040铝材拼合结构，整个供暖系统布置在网孔板上。包括供热管道、散热片、膨胀水箱、热量表、电动流量调节阀、电磁阀、涡轮流量传感器、压力变送器、压力表、热量表组成设

4.散热器（进出口管径：DN15）可组成单管顺流式、单管跨跃式、双管上供下回式三种不同的系统形式。每种形式各4套。

5.模拟负荷功率范围：模拟负荷拟实现2~10kW的宽幅度调节。要求可以模拟输出任意给定功率变化曲线的负荷大小。

6.用户水泵：110 W/220V,分布式泵供热系统通过在管线或用户处设置加压泵，降低了热源主循环泵的扬程，从而实现了能效的提升和成本的降低。此外，分布式泵供热系统还能适应管网热负荷的变化

7.分布式蓄热器：

（三）锅炉：

1.尺寸160cm×60cm×70cm

2.供暖面积1000M2

（四）监视控制系统

*1.网络式机柜：1800*700*700MM,采用蓝色框架结构，白色为搭配色，前后开门，方便实训操作，美观大方

2.仪表系统：主要有交流电压表、交流电流表以及各种温度检测仪表。

3.动力变速部分：0.75kW变频器工作电压：AC220；采用变频器控制电机的运转速度，从而使电机有不同的运转速度。

4.软件控制系统：可以控制自动调整运行工况，自动进行数据的处理，并且实现数据的存储，自动绘制曲线

*5.配电设施及控制台与调度室控制台相邻用来测量：水泵转速、电耗，功率、电压、水泵出口流量、压力，水位、管网中各管段流量、压力、水位、供热户供热量等参数。

6.控制手段：水泵开关、转速，水泵出口阀门开度，管网中各阀门的开关及开度。

7.自动控制：流量控制阀、泄水阀、变频水泵、工频水泵、变频器

8.软件采用现场总线通信，通过仪表信号传送、计量仪表计数、压力传感器、通过电缆、传送给控制台，控制台采集所有的压力流量信号，给出控制信号，PID控制水泵，流量变频器。

9.管网事故评判及管网运行工况监测实训等，

10.软件操作内容

（1)主管网系统

（2）12路分区管网操作

（3）分区曲线选择

（4）12大区分区历史数据库查询

（5）分区数据报表功能

（6）主管网动态流程演示，流程同步显示

（7）各分区管网的动态状态与动画流程同步显示

（8）变频泵功率、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率

（9）工频泵功率、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率

11.触摸一体工业控制器：尺寸：17英寸

12.安全智能模块

本模块可控制整机工作环境，确定 系统的工作稳定，可保护学生的实训时的稳定和安全，关键时可切断总电源。：

（1)智能模块模块可检测、监控装置系统的交流电源的电压，在测量过压时，设备过载保护、能够采集被监控设备交流电源的电流值，在测量过流值时，设备过载保护、能够采集被监控设备交流用功功率温度、在测量过温时，设备过载保护

（2）软件平台：

电流、电压温度、并通过CAN /GSM通讯上传到监控主机或监控云平台，监控主机或云平台可以判断被监控电源的运行状态，如电压，电流，电流和温度。

（3）工作电源 额定电压AC220V、功耗  正常监视状态≤2W 报警状态≤2.5W、

（4）监控报警过压（115%）、欠压（80%）过流、电流（50~1000mA）。

（5）温度：50-120度、漏电报警：50-1000MA连续可调、漏电报警通道：1路、温度报警：4路。

（6）电流检测通道：1路、电压检测通道：3路。

（7）报警方式：APP远程报警触点容量AC 220V/3A ，DC 30V/3A、

（8）通讯接口   通讯/GPRS通讯(选配)有效通讯距离≤1km.

（9)通过手机可下载APP软件控制系统，或者电脑通过软件监控，

（10)传感器:电流互感器及电流互感器：使用2000:1。如果实际使用互感器和产品配,置不同，多咯温度传感器使用的是100K特性的热敏电阻.

（11）功能显示：可显示电压、电流、功率

（12）界软件面

（13）无线传感器:电压：3.6V。待机电流：20MA.报警电流产250MA、低压报警：30天、通信方式：GSM、接收灵敏度：-129dBm、无线标准

（14）内置无线网络信号发射，可连接4G网络，不再需要另外增加通信成本

四、实训功能

1.演示供热方式实现枝状、环状、网状供热管网中的各种工况

2.演示分布式泵供热原理等、城市管网供热方式

3.演示不同供热系统实现对管网的模型校核、

4.演示不同供供热系统压力调控

5.学习城市管网中的各种仪表使用

6.减压阀在系统中的使用和维护

7.流量计的调效，和维护

8.用用户抄表

9.实现用户单管、双管管制的实验

五、配置方案

六、控制柜配置表