自控系統(tǒng)在無人值守?zé)崃φ局械膽?yīng)用

李 明

(太原市熱力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)

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自控系統(tǒng)在無人值守?zé)崃φ局械膽?yīng)用

李 明

(太原市熱力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)

結(jié)合工程實例，介紹了無人值守?zé)崃φ镜膬?yōu)勢，探討了自控系統(tǒng)在無人值守?zé)崃φ局械膶嵤┎呗?，并分析了自控系統(tǒng)的各項功能，使自控系統(tǒng)在無人值守?zé)崃φ局械膽?yīng)用達到了節(jié)能降耗的效果。

集中供熱，熱力站，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，熱網(wǎng)自控系統(tǒng)

1 概述

近年來，我國集中供熱工程的規(guī)模不斷擴大，在保證人民溫暖過冬的情況下，在節(jié)能降耗，創(chuàng)建節(jié)約型社會已是一種趨勢。熱力站是連接電廠和用戶之間的中間環(huán)節(jié)。熱力站穩(wěn)定、安全可以影響到供熱質(zhì)量，提高熱力站的工作效率還具有十分重大的節(jié)能意義。以前熱力站大部分采用工作人員站內(nèi)值班觀察現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，定時記錄各設(shè)備的參數(shù)。這種模式要求配置足夠的人員滿足熱力站運行，這樣很浪費人力，另一方面出現(xiàn)隱患時操作人員難以及時發(fā)現(xiàn)，易造成設(shè)備事故。隨著供熱面積的擴大和科技的進步，這種運行管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)公司發(fā)展需要，為進一步提高運行管理水平，節(jié)約人力資源，降低生產(chǎn)成本，不斷提高公司的經(jīng)濟效益和社會效益，實施熱力站無人值守勢在必行。實現(xiàn)熱力站的無人值守也成為當(dāng)今供熱行業(yè)的一個重要課題。

2 公司基本情況

我公司現(xiàn)有熱力站249座，值班人員主要職責(zé)為：觀察設(shè)備運行情況、水質(zhì)化驗、記錄并上報參數(shù)，同時對發(fā)現(xiàn)的問題上報調(diào)度，并接受調(diào)度指令進行處理。這種傳統(tǒng)的運行管理模式已經(jīng)實行了15年，但效率非常低。我公司利用先進的工業(yè)自控技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)構(gòu)成的熱力站及遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)，將其中161座熱力站改造成為無人值守站，占所有熱力站的70%。無人值守站的成功實施，提高了公司熱網(wǎng)的運行管理水平，降低人員管理費用，節(jié)約能源，節(jié)省運營費用，并提高中控室的監(jiān)控能力，使公司對熱力站有了更有效的管理。

3 無人值守?zé)崃φ镜淖钥叵到y(tǒng)介紹

我公司無人值守?zé)崃φ镜淖钥叵到y(tǒng)包括：遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和熱網(wǎng)自控系統(tǒng)兩部分，通過運行人員巡視的方式，實現(xiàn)熱力站無人值守全覆蓋。

3.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

公司將249座熱力站中的161座無人值守?zé)崃φ緞澐譃?1個視頻監(jiān)視系統(tǒng)，每個視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)一個監(jiān)視中心。每個視頻監(jiān)控中心對所轄的無人值守?zé)崃φ具M行視頻監(jiān)控。熱力站點采用網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭對站內(nèi)情況進行實時監(jiān)視和信息存儲，然后利用通訊線路將數(shù)據(jù)分別傳輸至各個監(jiān)視中心，并由監(jiān)視中心的值班人員實時進行監(jiān)視。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分內(nèi)容組成，即單個熱力站視頻監(jiān)視系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)視中心。

1)單個熱力站視頻監(jiān)視系統(tǒng)。單站監(jiān)視系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)高清攝像機、硬盤錄像機及其他輔件組成。高清攝像機主要安裝于熱力站門口、換熱器、循環(huán)泵、補水泵、軟化罐等關(guān)鍵部位。硬盤錄像機安裝于值班室，通過專用的視頻編碼器，將模擬的視頻信號進行數(shù)字化和壓縮編碼，并將前端設(shè)備的錄像數(shù)據(jù)進行實時存儲。

2)通訊網(wǎng)絡(luò)。通訊網(wǎng)絡(luò)是整個監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的重要一環(huán)。由運行商接入網(wǎng)絡(luò)，我公司選用聯(lián)通公司之前已搭建起的VPN虛擬局域網(wǎng)，將已有的電話線升級成光纖，保證了視頻傳輸?shù)姆€(wěn)定，將每個熱力站畫面分別傳輸?shù)礁鱾€監(jiān)控中心。

3)監(jiān)視中心視頻監(jiān)視系統(tǒng)。中心站點視頻監(jiān)視系統(tǒng)由1臺服務(wù)器，2臺液晶電視，1套視頻監(jiān)視管理平臺以及其他輔件組成。主要負責(zé)接收所轄熱力站的視頻。服務(wù)器通過視頻監(jiān)視管理平臺對接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行解析，同時發(fā)送圖像到液晶電視顯示。功能主要有視頻圖像播放、錄像回放及監(jiān)控攝像頭變焦調(diào)整控制等。視頻圖像播放：實現(xiàn)在電視屏幕上播放熱力站實時視頻。錄像回放：通過選擇錄像存儲的時間段來進行回放。攝像頭變焦控制：通過對攝像頭的變焦操作可以實現(xiàn)監(jiān)測點圖像的放大和縮小功能。

3.2 熱網(wǎng)自控系統(tǒng)

熱網(wǎng)自控系統(tǒng)，是針對各個熱力站設(shè)備進行的監(jiān)測和控制的系統(tǒng)，是全網(wǎng)運行的控制中心。由熱力站控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、中控室監(jiān)控系統(tǒng)組成。

1)工程簡介。我公司目前共有熱力站249座，供熱面積達1 800萬m2。熱力站一般由循環(huán)泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)、補水泵組成的補水系統(tǒng)、由調(diào)節(jié)閥組成的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成。熱力站在一次管網(wǎng)、二次管網(wǎng)安裝有用于測溫的溫變送器、測壓力的壓力變送器、一次網(wǎng)回水安裝有測流量及熱量的流量計、熱表及電動調(diào)節(jié)閥，測水箱水位的液位傳感器等，通過PLC內(nèi)的各類集成模塊對這些參數(shù)進行采集并處理。整個控制系統(tǒng)能對一次網(wǎng)的電動調(diào)節(jié)閥、二次網(wǎng)的變頻循環(huán)泵、二次網(wǎng)補水系統(tǒng)等進行控制。熱力站的自控系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的收集、設(shè)備的控制、實時通訊，并將數(shù)據(jù)上傳至中控室。本工程可選擇根據(jù)壓差控制、流量控制或者溫度控制策略，優(yōu)化了控制效果，提升了供熱質(zhì)量，減少了能源的消耗。由于設(shè)備的改造更新，加上與北京同方公司簽訂的節(jié)能合同后，13年以來新建熱力站使用的是同方公司提供的MOX系統(tǒng)，該系統(tǒng)較之前的貝加萊系統(tǒng)更為先進，更為穩(wěn)定,實現(xiàn)預(yù)定的控制能力。

2)系統(tǒng)組成。我公司自控系統(tǒng)主要包括熱力站自控系統(tǒng)，中控室系統(tǒng)。其通訊方式為采用聯(lián)通公司搭建的VPN虛擬局域網(wǎng)進行通訊，全部為光纖入站，寬帶4M,具有通訊穩(wěn)定，不延時，好維護，成本低等優(yōu)點。熱力站自控系統(tǒng)由以下幾個部分組成：a.現(xiàn)場儀表：有溫度變送器、壓力變送器、液位傳感器、熱表、流量計、電動調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，均采用國內(nèi)外大型品牌，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及售后，主要作用是采集現(xiàn)場各數(shù)據(jù)。b.現(xiàn)場控制系統(tǒng)：主要由功能模塊、一體化觸摸屏組成，模塊包括CPU模塊、模擬量接口模塊、開關(guān)量接口模塊，并包括開關(guān)電源，變壓器等設(shè)備，給模塊及現(xiàn)場儀表、電動閥提供電源。將采集好的數(shù)據(jù)傳輸至觸摸屏，進行顯示。并可以將數(shù)據(jù)利用VPN虛擬局域網(wǎng)傳輸至中央控制室的服務(wù)器上，當(dāng)中控室給其權(quán)限的情況下，現(xiàn)場觸摸屏可設(shè)置運行參數(shù)，控制現(xiàn)場流量、溫度等參數(shù)。c.中央控制室：監(jiān)控所有熱力站的生產(chǎn)和設(shè)備運行情況。由服務(wù)器上的組態(tài)軟件對數(shù)據(jù)進行實時采集并記錄，軟件能對采集回來的數(shù)據(jù)進行二次分析，通過電動閥等設(shè)備來調(diào)整熱力站溫度。

3)中控室組態(tài)軟件功能介紹。針對無人值守?zé)崃φ镜奶厥庑?，根?jù)情況對中控室的組態(tài)軟件功能進行了進一步的優(yōu)化，主要功能如下：a.采集各無人值守?zé)崃φ镜膶崟r數(shù)據(jù)，包括一次網(wǎng)供水、回水壓力、一次網(wǎng)供水、回水溫度、一次網(wǎng)流量、熱量、一次網(wǎng)閥門開度、二次網(wǎng)供水、回水壓力、二次網(wǎng)供水、回水溫度、水箱液位、循環(huán)泵頻率等參數(shù)，除壓力值為實時采集，其他參數(shù)采集頻率一般為5 s,通過聯(lián)通的專線傳輸至中控室，保證了無人值守?zé)崃φ舅袛?shù)據(jù)能及時上傳到中控室，中控室值班人員實時了解各無人值守?zé)崃φ镜倪\行狀況，發(fā)現(xiàn)問題能及時安排人員處理，保證了站內(nèi)設(shè)備的安全及整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。b.歷史數(shù)據(jù)的查詢及曲線功能，該軟件可以選擇任意范圍內(nèi)的參數(shù)曲線，以便對無人值守?zé)崃φ炯盁嵩催\行狀況進行分析。c.報表功能，軟件可生成實時和歷史報表進行打印。d.報警功能，對無人值守?zé)崃φ镜乃袇?shù)都可以進行報警，目前公司主要針對一次網(wǎng)供水壓力、二次網(wǎng)回水壓力、水箱液位三個重要的參數(shù)進行報警設(shè)置,當(dāng)以上三個參數(shù)發(fā)生異常，低于或超過設(shè)定值時，會發(fā)出報警提醒值班人員及時發(fā)現(xiàn)故障，便于工作人員對無人值守?zé)崃φ镜木S護。e.巡檢功能，在各無人值守?zé)崃φ镜目刂乒裆系挠|摸屏界面內(nèi)，有巡檢功能，當(dāng)巡站人員到站內(nèi)后進行點擊確認到崗，巡檢完畢后再進行點擊進行確認巡檢完畢，控制器會將數(shù)據(jù)上傳至中控室便于值班人員對巡站人員進行監(jiān)督。

通過自控系統(tǒng)對無人值守?zé)崃φ具\行參數(shù)的監(jiān)視、控制，不僅節(jié)省了大量的人力資源，減少了人工成本，而且大大提高了工作效率，對公司的發(fā)展建設(shè)起到了很大的作用，最大程度的創(chuàng)造經(jīng)濟效益和良好的社會效益。

[1] 胡壽松.自動控制原理[M].第5版.北京：科學(xué)出版社,2013.

[2] 張少軍,譚 志.計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2015.

[3] 賀 平,孫 剛.供熱工程[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

Application of automatic heat network system in unattended thermal power station

Li Ming

(TaiyuanThermalPowerCorporation2ndHeatingBranchCompany,Taiyuan030001,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces advantages of unattended thermal power station, explores the implementation strategies of automatic control system in unattended thermal power station, and analyzes automatic system functions, so as to achieve the energy-saving and emission reducing effect through applying automatic control system in unattended thermal power station.

central heating, thermal power station, video monitoring system, automatic heat network system

1009-6825(2017)11-0145-02

2017-02-06

李 明(1982- )，男，工程師

TU995.7

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