1. Descripción general del proyecto
Este proyecto es un sistema de control automático desatendido para estaciones de intercambio de calor. El proyecto incluye seis estaciones de intercambio de calor que incluyen el área H, el área I, el área E, el área norte, el área sur sur y el área sur norte y una estación pública. El proyecto tiene como objetivo construir un sistema de control automático desatendido. El sistema de monitoreo tripulado optimiza los métodos de supervisión de las operaciones de producción, mejora los niveles de gestión de seguridad y permite el monitoreo centralizado del estado operativo de cada equipo de la estación de intercambio de calor en la sala de control de la sala de calderas; los principales parámetros operativos de la estación de intercambio de calor se muestran centralmente en la sala de control de la sala de calderas para facilitar que los técnicos de producción comprendan rápidamente el estado operativo de la estación de intercambio de calor y analicen si el equipo está funcionando en un estado razonable para optimizar los parámetros operativos; descubrir posibles accidentes de seguridad en la operación de equipos lo antes posible para reducir la incidencia de accidentes; Reduzca la inversión en personal y realice estaciones de intercambio de calor no tripuladas. El servicio a largo plazo reduce la frecuencia de las patrullas de las estaciones y, en general, reduce los costos laborales.
1.1 La descripción específica de cada estación de intercambio de calor es la siguiente:
(1) Estación de intercambio de calor del área H:
El área de calefacción de la estación de intercambio de calor en la Zona H es 235318,59㎡. Entre ellos, el área alta es 111440,18㎡; el área baja es 123878,41㎡. Los extremos se calientan mediante radiadores.
Los equipos principales en la zona alta de la estación: 3 intercambiadores de calor de placas, 2 bombas de circulación de agua y 2 bombas de suministro de agua; los equipos principales en la zona baja son: 3 intercambiadores de calor de placas, 2 bombas de circulación de agua y 2 bombas de suministro de agua; Zonas altas y bajas Tratamiento de agua compartido y otros equipos.
(2) Estación de intercambio de calor del Área I:
El área de calefacción de la estación de intercambio de calor en la Zona I es 251177,9㎡. Entre ellos, el área alta es de 126116,5㎡; el área baja es 125061,4㎡. Los extremos se calientan mediante radiadores.
Los equipos principales en la zona alta de la estación: 3 intercambiadores de calor de placas, 2 bombas de circulación de agua y 2 bombas de suministro de agua; los equipos principales en la zona baja son: 3 intercambiadores de calor de placas, 2 bombas de circulación de agua y 2 bombas de suministro de agua; Zonas altas y bajas Tratamiento de agua compartido y otros equipos.
(3) Estación de intercambio de calor del Área E
El área de calefacción de la estación de intercambio de calor en el Área E es 65290,35㎡. Los extremos se calientan mediante radiadores.
Equipos principales de la estación: 2 intercambiadores de calor de placas, 3 bombas de circulación de agua, 2 bombas de reposición de agua, tratamiento de agua y otros equipos.
(4) Estación de intercambio de calor del distrito norte
El área de calefacción de la Estación de Intercambio del Distrito Norte es de 61.798,29 metros cuadrados y no se aumentará en el futuro. No hay agua caliente sanitaria, el sistema de calefacción no distingue entre zonas altas y bajas y la altura del alero es de 12m.
Equipos principales de la estación: 2 intercambiadores de calor de placas, 3 bombas de circulación de agua, 2 bombas de reposición de agua, tratamiento de agua y otros equipos.
(5) Estación de Intercambio de Calor Norte del Distrito Sur
El área de calefacción de la Estación de Intercambio Norte en el Distrito Sur es de 109620,71㎡, y las áreas comerciales y de otro tipo son de 3661,87㎡. La superficie de calefacción no aumentará en el futuro. No hay agua caliente sanitaria y el sistema de calefacción no distingue entre zonas altas y bajas. La altura del alero es de 45m; la calefacción terminal es calefacción por radiadores.
Equipos principales de la estación: 2 intercambiadores de calor de placas, 3 bombas de circulación de agua, 2 bombas de reposición de agua, tratamiento de agua y otros equipos.
(6) Estación de Intercambio de Calor Sur del Distrito Sur
El área de calefacción de la Estación de Intercambio Sur en el Distrito Sur es de 125.404,8㎡, y las áreas comerciales y de otro tipo son de 1.727,02㎡. La superficie de calefacción no aumentará en el futuro. No hay agua caliente sanitaria, el sistema de calefacción no distingue entre zonas altas y bajas y la altura del alero es de 45m.
Equipos principales de la estación: 2 intercambiadores de calor de placas, 3 bombas de circulación de agua, 2 bombas de reposición de agua, tratamiento de agua y otros equipos.
1.2 El flujo del proceso de cada estación de intercambio de calor es el siguiente:
Descripción del proceso:
① La fuente de calor de esta estación la proporciona la sala de calderas. El agua se suministra al distribuidor de agua de la estación de intercambio de calor a través de la tubería principal de suministro de agua para su distribución y se suministra a los intercambiadores de calor de placas de zona alta y baja respectivamente; Después de completar el intercambio de calor, regresa al colector de agua y regresa a la sala de calderas a través de la tubería principal de agua de retorno.
② El agua de retorno secundario del usuario de calor es presurizada por la bomba de circulación e ingresa a tres conjuntos de intercambiadores de calor de placas respectivamente. Después del intercambio de calor en el intercambiador de calor, se forma un suministro de agua secundario, que se recoge desde el lado de suministro de agua del intercambiador de calor de placas hasta el tanque de suministro de agua. Las tuberías se distribuyen a los usuarios de calefacción a través de la red de tuberías.
③ El punto de presión fijo para reabastecimiento de agua está ubicado en la tubería principal de entrada de la bomba de circulación y se usa para controlar el arranque y la parada de la bomba de reabastecimiento de agua y la liberación de agua sobrepresión.
Descripción del proceso:
① La fuente de calor de esta estación la proporciona la sala de calderas de Zhujiang Yijing. El agua se suministra a dos intercambiadores de calor de placas a través de la tubería principal de suministro de agua; Después de completar el intercambio de calor, se devuelve a la sala de calderas a través de la tubería principal de agua de retorno.
② El agua de retorno secundario del usuario de calor es presurizada por la bomba de circulación e ingresa a dos conjuntos de intercambiadores de calor de placas respectivamente. Después del intercambio de calor en el intercambiador de calor, se forma un suministro de agua secundario, que se recoge desde el lado del suministro de agua del intercambiador de calor de placas hasta la tubería principal de suministro de agua. La red está asignada a usuarios activos.
③ El punto de presión fijo para reabastecimiento de agua está ubicado en la tubería principal de entrada de la bomba de circulación y se usa para controlar el arranque y la parada de la bomba de reabastecimiento de agua y la liberación de agua sobrepresión.
Combinando las necesidades del cliente y las condiciones reales del proyecto, Hangzhou Youwen propuso una solución integral todo en uno basada en productos de hardware del sistema de control industrial IoT eDCS UW2100 y productos de software UWNTEK.
2. Principios de diseño del sistema
El sistema de monitoreo desatendido de la estación de intercambio de calor basado en el hardware del sistema UW2100eDCS y la plataforma de software UWNTEK integra programación y monitoreo. Sus funciones incluyen interfaz hombre-máquina, gestión de bases de datos, recopilación remota de datos, control remoto, alarmas, tendencias e informes, etc., utilizando varios Una red de comunicación avanzada que rastrea y monitorea toda la red de calefacción, tuberías, instrumentos, etc., no solo permite Los despachadores pueden comprender completamente el estado de calefacción de todas las tuberías de la red de calefacción, pero también reflejan de manera rápida y precisa la información de alarma de fallas en el sitio para facilitar la inspección y el mantenimiento. El mantenimiento oportuno por parte del personal no solo ahorra una gran cantidad de mano de obra y recursos materiales, sino que también mejora enormemente. el nivel de gestión moderno de la red de calefacción.
Este diseño se basa en el modelo de "gestión centralizada, control descentralizado" y la idea de ingeniería municipal digital e informatizada, centrándose en la construcción del sistema de información de "integración de gestión y control" de la empresa y estableciendo un sistema avanzado, confiable, eficiente y seguro. , control de proceso integrado, Un sistema de monitoreo que integra el monitoreo y la gestión de programación por computadora y tiene buena apertura puede completar el monitoreo y control automático de todo el proceso de calentamiento y todos los equipos de producción, logrando el objetivo de "desatendido en el sitio y pocas personas de servicio". en la estación principal".
3. Estructura general del sistema
Todo el sistema incluye una nueva generación de interfaz inteligente de control de percepción que cumple con los requisitos de aplicación de los sistemas ciberfísicos CPS e Internet industrial, una red industrial autoorganizada heterogénea de área amplia y un entorno de soporte de servicios en la nube de área amplia para Diseño de sistemas de control, programación e ingeniería de control.
El sistema se basa en el controlador UW2100 para recopilar de forma centralizada información local sobre el motor, la válvula, el transmisor y otros equipos a través de 4~20 mA estándar, PT100, PT1000, entrada de señal de nivel, salida de contacto pasivo de relé, etc., y se basa en conexión inalámbrica. GSM La red carga datos de forma centralizada en la plataforma en la nube UWNTEK para realizar un monitoreo remoto de información de área amplia.
El controlador UW2100 in situ se comunica con el inversor basándose en el protocolo de estación maestra Modbus-RTU (RS-485) para realizar la recopilación de información de dispositivos de terceros, la conexión de comunicación y el control de múltiples inversores; basado en el protocolo de estación esclava Modbus-RTU (RS-485) Comuníquese con la pantalla táctil para realizar el monitoreo in situ de la información del equipo; al mismo tiempo, el sistema de control distribuido UW500 se utiliza en la fábrica de calderas con fuente de calor y se instala un centro de monitoreo central en la sala de control central para monitorear centralmente la información del equipo en varias salidas dispersas.
La plataforma de software del sistema UWNTEK proporciona funciones de integración de video, que pueden conectar las señales de video estándar de las cámaras (Dahua, Hikvision) instaladas en el sitio al sistema para realizar el monitoreo remoto de las señales de video en tiempo real en el sitio; Sobre esta base, la plataforma de software del sistema UWNTEK abre la interfaz HDMI estándar, se puede configurar una pantalla grande en la sala de control central y los procesos clave del proceso se pueden conectar a la pantalla grande central en la sala de control.
El sistema admite la monitorización remota de terminales móviles (teléfonos móviles, iPads, tablets, portátiles, etc.) en una amplia zona basada en redes 2G, 3G y 4G. Los permisos de operación se pueden dividir según zonas de seguridad para garantizar la seguridad del sistema.
4. Plan de diseño del sistema
4.1 Centro de Monitoreo del Sistema
El centro de monitoreo del sistema está ubicado en la fábrica de calderas de fuente de calor. El centro de monitoreo consta principalmente de varias estaciones de trabajo de operador (las estaciones de trabajo de ingeniero se pueden usar simultáneamente con las estaciones de operador, el número específico depende del diseño de la sala de control central), un sistema de visualización de pantalla grande y una Ethernet industrial. Consta de un conmutador , una impresora de gráficos y de informes, una fuente de alimentación UPS, etc.;
Se requiere que la computadora del centro de monitoreo esté conectada a la red externa a través de medios cableados o inalámbricos. El sistema de monitoreo utiliza una estructura de igual a igual en estrella sin servidor. Basado en el método de comunicación inalámbrica GSM y la plataforma en la nube UW, se establece un sistema de red de área amplia para estaciones de operador, estaciones de ingenieros, diversas estaciones de trabajo funcionales y periféricos del sistema. Y sobre la base del servidor en la nube de UW, se lanza la interfaz de monitoreo WEB para satisfacer las necesidades de los clientes (computadoras, teléfonos móviles, tabletas, etc.) basadas en acceso remoto de área amplia 2G, 3G y 4G.
4.1.1 Función del centro de monitoreo del sistema
1. Control de la válvula reguladora eléctrica del suministro de agua en el lado primario de la placa de reemplazo
La apertura de la válvula reguladora eléctrica se controla PID a través de la temperatura del suministro de agua del lado secundario (la apertura mínima de la válvula reguladora eléctrica se determina teniendo en cuenta la seguridad del funcionamiento de la caldera).
2. Monitoreo del estado de funcionamiento del intercambiador de calor de placas.
Se instalan sensores de temperatura y presión en la entrada y salida del lado primario y secundario del cambiador de placas para monitorear las condiciones de trabajo de cada cambiador de placas.
3. Monitoreo de la bomba de agua de circulación de calefacción.
Se instala un sensor de presión en la tubería principal de entrada y salida de la bomba de circulación de calefacción para monitorear el estado de funcionamiento de la bomba de agua y la presión del sistema.
4. Monitoreo del inversor de la bomba de circulación de calefacción y de la bomba de reposición de agua:
Supervisar de forma remota/local el estado de arranque/parada de la bomba de circulación; monitorear remotamente las condiciones de trabajo del inversor (corriente de salida, frecuencia, potencia, señal de falla, etc.). El convertidor de frecuencia se conecta en serie a través de la línea de comunicación RS485 para comunicarse con eDCS. eDCS puede leer varios parámetros operativos, estados y otras señales del convertidor de frecuencia.
5. Monitoreo de presión y temperatura de la tubería principal de agua de suministro y retorno del lado secundario
Los sensores de temperatura y presión están instalados en la tubería principal de suministro de agua del lado secundario; Los sensores de temperatura están instalados en la tubería principal de agua de retorno. La presión se toma del valor de presión de la tubería principal de entrada de la bomba de circulación, y las condiciones de temperatura y presión del suministro principal del lado secundario y del agua de retorno se monitorean de forma remota.
6. Monitoreo de la diferencia de presión del dispositivo de descontaminación.
Instale un transmisor de diferencia de presión en el dispositivo de descontaminación de la tubería de retorno del lado secundario para monitorear de forma remota la diferencia de presión entre la entrada y la salida del dispositivo de descontaminación para determinar si se encuentra en condiciones normales de funcionamiento.
7. Monitoreo del nivel de líquido del tanque de reposición de agua.
El tanque de agua ablandada utiliza un medidor de nivel de líquido de tipo presión para transmitir la señal de nivel de líquido al controlador eDCS en tiempo real.
8. Monitoreo del nivel de agua en pozos de sumideros
Se agrega un controlador de nivel de líquido al pozo del sumidero para monitorear el nivel del agua en el pozo del sumidero; el pozo del sumidero está dentro del alcance de vigilancia de la cámara para comprender la situación de la descarga de aguas residuales de manera oportuna.
4.1.2 Protección de seguridad y alarma
Utilice el software de configuración para establecer un diagrama esquemático del estado de monitoreo de la estación de intercambio de calor, establezca puntos de alarma en ubicaciones importantes y use señales rojas y verdes llamativas para indicar el estado de falla de los puntos de estado. Mientras se muestra el estado de falla, se emitirá una alarma audible (mensaje de voz o sonido de sirena, etc.).
1. Alarmas de nivel alto y bajo del tanque de agua
Cuando la alarma de nivel del tanque de agua es baja, significa que el agua ablandada del tanque de agua está a punto de agotarse. Si la bomba de reabastecimiento de agua continúa funcionando, es posible que esté dañada. Por lo tanto, "el nivel del tanque de agua es demasiado bajo" es un elemento de alarma para una operación segura.
Cuando el nivel de líquido en el tanque de agua es demasiado alto, significa que hay un problema con el dispositivo de control del nivel de líquido en el tanque de agua. Si no deja de llenar el tanque de agua, el agua del tanque se descargará por la tubería de desbordamiento, lo que provocará un desperdicio de recursos y es posible que la tubería de desbordamiento de agua no se descargue a tiempo. Como resultado, el agua se desbordó hacia otros gabinetes de control eléctrico, provocando accidentes de seguridad.
2. Alarmas de nivel alto y bajo de líquido en el sumidero.
Cuando se produce una alarma de nivel bajo de líquido en el pozo del sumidero, significa que las aguas residuales en el pozo del sumidero casi se han drenado. Si la bomba de aguas residuales continúa funcionando, puede funcionar mal debido a un funcionamiento sin agua o incluso a un accidente grave en el que la bomba de agua se sobrecalienta y daña.
Cuando el nivel de líquido en el pozo del sumidero es demasiado alto, significa que las aguas residuales en el pozo del sumidero no se descargan a tiempo. Si no va al sitio para inspeccionar o tomar otras medidas de descarga de aguas residuales, el agua se desbordará del pozo del sumidero y se desbordará hacia el gabinete de control eléctrico, causando riesgos de seguridad. ACCIDENTE.
3. Alarma de fallo de la bomba de circulación.
Al recopilar señales a través de la comunicación 485, se puede descubrir a tiempo el estado de falla de la bomba de circulación, lo que facilita el cambio oportuno de la bomba de circulación, garantiza la calidad de la calefacción y elimina las fallas de manera oportuna.
4. Alarma de fallo de la bomba de reposición de agua
Los elementos de alarma son los mismos que los de la bomba de circulación de agua.
5. Alarma de diferencia de presión entre la entrada y salida del dispositivo de descontaminación.
Cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del dispositivo de descontaminación excede un cierto valor, afectará seriamente el flujo de agua circulante del sistema, lo que a su vez afecta el consumo de energía de la bomba de circulación. Al detectar este parámetro, se puede descubrir a tiempo la diferencia de presión del dispositivo de descontaminación. Cuando la diferencia de presión excede el valor establecido, se debe limpiar el removedor de suciedad.
4.2 Plan de configuración del hardware del sistema de estación de intercambio de calor desatendida, tomando como ejemplo la estación de intercambio de calor desatendida en la Zona H;
5. Descripción del plan
Este sistema está diseñado e implementado en base al hardware del sistema eDCS de Internet de las cosas industrial UW2100 combinado con el software UWWNTEK. Establece un sistema de monitoreo avanzado, eficiente, estable y de alta calidad que integra control de procesos, monitoreo y gestión de programación por computadora y tiene buena apertura para completar todo el proceso de calentamiento. Monitorización y control automático del proceso y de todos los equipos de producción para lograr las siguientes funciones técnicas:
1) Los datos en el centro de monitoreo de la estación de intercambio de calor están casi sincronizados con los datos en el sitio, lo que reduce los costos de mano de obra operativa;
2) El sistema de monitoreo proporciona soporte ambiental de hardware y software para resolver el problema del desequilibrio en la operación de la red de calefacción, lograr un funcionamiento equilibrado de la red de calefacción y mejorar el efecto de calefacción.
3) Desempeña el papel de ahorro de energía y reducción del consumo. La estación de intercambio de calor ajusta automáticamente la temperatura del suministro de agua de acuerdo con los cambios en la temperatura exterior, ahorrando así al máximo el consumo de energía y mejorando la calidad del servicio de calefacción.
4) Se evita el fenómeno del robo y la fuga de vapor. Gracias al funcionamiento en línea las 24 horas, se elimina la idea del usuario de robo de vapor. Los fallos en la medición in situ se pueden descubrir en el menor tiempo posible y el tiempo de fallo se registra y archiva. Evite pérdidas de medición.
5) Utilice el sistema de simulación para realizar cálculos hidráulicos y térmicos en la red de calefacción y analizar el funcionamiento de control de la red de calefacción para lograr un funcionamiento óptimo de la red de calefacción. Utilice el diagnóstico de fallas y el análisis de pérdidas de energía para comprender las pérdidas de aislamiento y resistencia de la red de tuberías y la eficiencia de uso del equipo. Minimizar las pérdidas en las tuberías de la red de calefacción para conseguir el funcionamiento más económico. Analice la red de tuberías mediante la comparación de datos históricos y datos en tiempo real.
