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(wú)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(shí)例，介紹了無(wú)人值守?zé)崃φ镜膬?yōu)勢(shì)，探討了自控系統(tǒng)在無(wú)人值守?zé)崃φ局械膶?shí)施策略，并分析了自控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，使自控系統(tǒng)在無(wú)人值守?zé)崃φ局械膽?yīng)用達(dá)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(lái)，我國(guó)集中供熱工程的規(guī)模不斷擴(kuò)大，在保證人民溫暖過(guò)冬的情況下，在節(jié)能降耗，創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)已是一種趨勢(shì)。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(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，定時(shí)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(yùn)行，這樣很浪費(fèi)人力，另一方面出現(xiàn)隱患時(shí)操作人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，易造成設(shè)備事故。隨著供熱面積的擴(kuò)大和科技的進(jìn)步，這種運(yùn)行管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)公司發(fā)展需要，為進(jìn)一步提高運(yùn)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(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)施熱力站無(wú)人值守勢(shì)在必行。實(shí)現(xiàn)熱力站的無(wú)人值守也成為當(dāng)今供熱行業(yè)的一個(gè)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(yùn)行情況、水質(zhì)化驗(yàn)、記錄并上報(bào)參數(shù)，同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題上報(bào)調(diào)度，并接受調(diào)度指令進(jìn)行處理。這種傳統(tǒng)的運(yùn)行管理模式已經(jīng)實(shí)行了15年，但效率非常低。我公司利用先進(jìn)的工業(yè)自控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)構(gòu)成的熱力站及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，將其中161座熱力站改造成為無(wú)人值守站，占所有熱力站的70%。無(wú)人值守站的成功實(shí)施，提高了公司熱網(wǎng)的運(yùn)行管理水平，降低人員管理費(fèi)用，節(jié)約能源，節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，并提高中控室的監(jiān)控能力，使公司對(duì)熱力站有了更有效的管理。

3 無(wú)人值守?zé)崃φ镜淖钥叵到y(tǒng)介紹

我公司無(wú)人值守?zé)崃φ镜淖钥叵到y(tǒng)包括：遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和熱網(wǎng)自控系統(tǒng)兩部分，通過(guò)運(yùn)行人員巡視的方式，實(shí)現(xiàn)熱力站無(wú)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(wú)人值守?zé)崃φ緞澐譃?1個(gè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，每個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)一個(gè)監(jiān)視中心。每個(gè)視頻監(jiān)控中心對(duì)所轄的無(wú)人值守?zé)崃φ具M(jìn)行視頻監(jiān)控。熱力站點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭對(duì)站內(nèi)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和信息存儲(chǔ)，然后利用通訊線路將數(shù)據(jù)分別傳輸至各個(gè)監(jiān)視中心，并由監(jiān)視中心的值班人員實(shí)時(shí)進(jìn)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(gè)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(gè)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(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)及其他輔件組成。高清攝像機(jī)主要安裝于熱力站門(mén)口、換熱器、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、軟化罐等關(guān)鍵部位。硬盤(pán)錄像機(jī)安裝于值班室，通過(guò)專用的視頻編碼器，將模擬的視頻信號(hào)進(jìn)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(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。

2)通訊網(wǎng)絡(luò)。通訊網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的重要一環(huán)。由運(yùn)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(jí)成光纖，保證了視頻傳輸?shù)姆€(wěn)定，將每個(gè)熱力站畫(huà)面分別傳輸?shù)礁鱾€(gè)監(jiān)控中心。

3)監(jiān)視中心視頻監(jiān)視系統(tǒng)。中心站點(diǎn)視頻監(jiān)視系統(tǒng)由1臺(tái)服務(wù)器，2臺(tái)液晶電視，1套視頻監(jiān)視管理平臺(tái)以及其他輔件組成。主要負(fù)責(zé)接收所轄熱力站的視頻。服務(wù)器通過(guò)視頻監(jiān)視管理平臺(tái)對(duì)接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，同時(shí)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?cái)z像頭變焦調(diào)整控制等。視頻圖像播放：實(shí)現(xiàn)在電視屏幕上播放熱力站實(shí)時(shí)視頻。錄像回放：通過(guò)選擇錄像存儲(chǔ)的時(shí)間段來(lái)進(jìn)行回放。攝像頭變焦控制：通過(guò)對(duì)攝像頭的變焦操作可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(duì)各個(gè)熱力站設(shè)備進(jìn)行的監(jiān)測(cè)和控制的系統(tǒng)，是全網(wǎng)運(yùn)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(jiǎn)介。我公司目前共有熱力站249座，供熱面積達(dá)1 800萬(wàn)m2。熱力站一般由循環(huán)泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)水泵組成的補(bǔ)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(cè)溫的溫變送器、測(cè)壓力的壓力變送器、一次網(wǎng)回水安裝有測(cè)流量及熱量的流量計(jì)、熱表及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，測(cè)水箱水位的液位傳感器等，通過(guò)PLC內(nèi)的各類集成模塊對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行采集并處理。整個(gè)控制系統(tǒng)能對(duì)一次網(wǎng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、二次網(wǎng)的變頻循環(huán)泵、二次網(wǎng)補(bǔ)水系統(tǒng)等進(jìn)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(shí)時(shí)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(lái)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(jìn)，更為穩(wěn)定,實(shí)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(jìn)行通訊，全部為光纖入站，寬帶4M,具有通訊穩(wěn)定，不延時(shí)，好維護(hù)，成本低等優(yōu)點(diǎn)。熱力站自控系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：a.現(xiàn)場(chǎng)儀表：有溫度變送器、壓力變送器、液位傳感器、熱表、流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，均采用國(guó)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(chǎng)各數(shù)據(jù)。b.現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)關(guān)量接口模塊，并包括開(kāi)關(guān)電源，變壓器等設(shè)備，給模塊及現(xiàn)場(chǎng)儀表、電動(dòng)閥提供電源。將采集好的數(shù)據(jù)傳輸至觸摸屏，進(jìn)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(chǎng)觸摸屏可設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，控制現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行情況。由服務(wù)器上的組態(tài)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并記錄，軟件能對(duì)采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析，通過(guò)電動(dòng)閥等設(shè)備來(lái)調(diào)整熱力站溫度。

3)中控室組態(tài)軟件功能介紹。針對(duì)無(wú)人值守?zé)崃φ镜奶厥庑?，根?jù)情況對(duì)中控室的組態(tài)軟件功能進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，主要功能如下：a.采集各無(wú)人值守?zé)崃φ镜膶?shí)時(shí)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(mén)開(kāi)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(shí)時(shí)采集，其他參數(shù)采集頻率一般為5 s,通過(guò)聯(lián)通的專線傳輸至中控室，保證了無(wú)人值守?zé)崃φ舅袛?shù)據(jù)能及時(shí)上傳到中控室，中控室值班人員實(shí)時(shí)了解各無(wú)人值守?zé)崃φ镜倪\(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能及時(shí)安排人員處理，保證了站內(nèi)設(shè)備的安全及整個(gè)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(duì)無(wú)人值守?zé)崃φ炯盁嵩催\(yùn)行狀況進(jìn)行分析。c.報(bào)表功能，軟件可生成實(shí)時(shí)和歷史報(bào)表進(jìn)行打印。d.報(bào)警功能，對(duì)無(wú)人值守?zé)崃φ镜乃袇?shù)都可以進(jìn)行報(bào)警，目前公司主要針對(duì)一次網(wǎng)供水壓力、二次網(wǎng)回水壓力、水箱液位三個(gè)重要的參數(shù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置,當(dāng)以上三個(gè)參數(shù)發(fā)生異常，低于或超過(guò)設(shè)定值時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警提醒值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，便于工作人員對(duì)無(wú)人值守?zé)崃φ镜木S護(hù)。e.巡檢功能，在各無(wú)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(jìn)行點(diǎn)擊確認(rèn)到崗，巡檢完畢后再進(jìn)行點(diǎn)擊進(jìn)行確認(rèn)巡檢完畢，控制器會(huì)將數(shù)據(jù)上傳至中控室便于值班人員對(duì)巡站人員進(jìn)行監(jiān)督。

通過(guò)自控系統(tǒng)對(duì)無(wú)人值守?zé)崃φ具\(yùn)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(duì)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(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

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

[2] 張少軍,譚 志.計(jì)算機(jī)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(guó)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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