1. Projektübersicht
Bei diesem Projekt handelt es sich um ein unbeaufsichtigtes automatisches Steuerungssystem für Wärmetauscherstationen. Das Projekt umfasst sechs Wärmetauscherstationen, darunter H-Bereich, I-Bereich, E-Bereich, Nordbereich, Südbereich Süd und Südbereich Nord, sowie eine öffentliche Station. Ziel des Projekts ist der Aufbau eines unbeaufsichtigten automatischen Steuerungssystems. Das bemannte Überwachungssystem optimiert die Methoden zur Überwachung des Produktionsbetriebs, verbessert das Niveau des Sicherheitsmanagements und ermöglicht eine zentrale Überwachung des Betriebsstatus jeder Wärmeaustauschstationsausrüstung im Heizraum-Kontrollraum. Die wichtigsten Betriebsparameter der Wärmeaustauschstation werden zentral im Kontrollraum des Heizraums angezeigt, um es den Produktionstechnikern zu erleichtern, den Betriebsstatus der Wärmeaustauschstation schnell zu verstehen und zu analysieren, ob die Ausrüstung in einem angemessenen Zustand arbeitet, um die Betriebsparameter zu optimieren; Erkennen Sie potenzielle Sicherheitsunfälle beim Gerätebetrieb so früh wie möglich, um die Unfallhäufigkeit zu verringern. Reduzieren Sie die Personalinvestitionen und realisieren Sie unbemannte Wärmeaustauschstationen. Langfristiger Einsatz reduziert die Häufigkeit von Stationspatrouillen und senkt insgesamt die Arbeitskosten.
1.1 Die spezifische Übersicht jeder Wärmetauscherstation ist wie folgt:
(1) H-Bereich-Wärmetauschstation:
Die Heizfläche der Wärmetauscherstation in Zone H beträgt 235318,59㎡. Unter ihnen beträgt der höchste Bereich 111440,18㎡; der Tiefpunkt beträgt 123878,41㎡. Die Enden werden durch Heizkörper erhitzt.
Die Hauptausrüstung im oberen Bereich der Station: 3 Plattenwärmetauscher, 2 Umwälzpumpen und 2 Wasserversorgungspumpen; Die Hauptausrüstung im unteren Bereich besteht aus: 3 Plattenwärmetauschern, 2 Umwälzpumpen und 2 Wasserversorgungspumpen; Hoch- und Tiefbereiche. Gemeinsame Wasseraufbereitung und andere Geräte.
(2) Wärmetauscherstation Bereich I:
Die Heizfläche der Wärmetauscherstation in Zone I beträgt 251177,9㎡. Unter ihnen beträgt der höchste Bereich 126116,5㎡; der niedrige Bereich beträgt 125061,4㎡. Die Enden werden durch Heizkörper erhitzt.
Die Hauptausrüstung im oberen Bereich der Station: 3 Plattenwärmetauscher, 2 Umwälzpumpen und 2 Wasserversorgungspumpen; Die Hauptausrüstung im unteren Bereich besteht aus: 3 Plattenwärmetauschern, 2 Umwälzpumpen und 2 Wasserversorgungspumpen; Hoch- und Tiefbereiche. Gemeinsame Wasseraufbereitung und andere Geräte.
(3) Wärmetauscherstation Bereich E
Die Heizfläche der Wärmetauscherstation im Bereich E beträgt 65290,35㎡. Die Enden werden durch Heizkörper erhitzt.
Hauptausrüstung in der Station: 2 Plattenwärmetauscher, 3 Umwälzpumpen, 2 Wassernachfüllpumpen, Wasseraufbereitung und andere Ausrüstung.
(4) Wärmeaustauschstation Nordbezirk
Die Heizfläche der North District Exchange Station beträgt 61.798,29 Quadratmeter und die Heizfläche wird in Zukunft nicht vergrößert. Es gibt kein Warmwasser, das Heizsystem unterscheidet nicht zwischen Hoch- und Tiefzonen und die Traufhöhe beträgt 12 m.
Hauptausrüstung in der Station: 2 Plattenwärmetauscher, 3 Umwälzpumpen, 2 Wassernachfüllpumpen, Wasseraufbereitung und andere Ausrüstung.
(5) Wärmeaustauschstation Südbezirk Nord
Die Heizfläche der North Exchange Station im Südbezirk beträgt 109620,71㎡ und die Gewerbe- und sonstigen Flächen betragen 3661,87㎡. Die Heizfläche wird in Zukunft nicht vergrößert. Es gibt kein Warmwasser und das Heizsystem unterscheidet nicht zwischen hohen und niedrigen Zonen. Die Traufhöhe beträgt 45m; Die Endheizung ist eine Heizkörperheizung.
Hauptausrüstung in der Station: 2 Plattenwärmetauscher, 3 Umwälzpumpen, 2 Wassernachfüllpumpen, Wasseraufbereitung und andere Ausrüstung.
(6) South District South Heat Exchange Station
Die Heizfläche der South Exchange Station im Südbezirk beträgt 125.404,8㎡ und die Gewerbe- und sonstigen Flächen betragen 1.727,02㎡. Die Heizfläche wird in Zukunft nicht vergrößert. Es gibt kein Warmwasser, das Heizsystem unterscheidet nicht zwischen Hoch- und Tiefzonen und die Traufhöhe beträgt 45 m.
Hauptausrüstung in der Station: 2 Plattenwärmetauscher, 3 Umwälzpumpen, 2 Wassernachfüllpumpen, Wasseraufbereitung und andere Ausrüstung.
1.2 Der Prozessablauf jeder Wärmetauscherstation ist wie folgt:
Prozessbeschreibung:
① Die Wärmequelle dieser Station ist der Heizraum. Das Wasser wird dem Wasserverteiler der Wärmeaustauschstation über das Hauptwasserversorgungsrohr zur Verteilung zugeführt und den Plattenwärmetauschern der oberen und unteren Zone zugeführt. Nach Abschluss des Wärmeaustauschs fließt es zurück zum Wasserkollektor und über die Rücklaufwasser-Hauptleitung in den Heizraum zurück.
② Das sekundäre Rücklaufwasser vom Wärmeverbraucher wird von der Umwälzpumpe unter Druck gesetzt und gelangt jeweils in drei Sätze Plattenwärmetauscher. Nach dem Wärmeaustausch im Wärmetauscher bildet es einen sekundären Wasservorrat, der von der Wasserversorgungsseite des Plattenwärmetauschers zum Wasserversorgungstank gesammelt wird. Über das Rohrnetz werden die Rohre an die Wärmenutzer verteilt.
③ Der feste Druckpunkt für die Wassernachspeisung befindet sich am Einlasshauptrohr der Umwälzpumpe und dient zur Steuerung des Starts und Stopps der Wassernachspeisepumpe und der Abgabe von Überdruckwasser.
Prozessbeschreibung:
① Die Wärmequelle dieser Station wird vom Heizraum Zhujiang Yijing bereitgestellt. Das Wasser wird über die Wasserversorgungshauptleitung zwei Plattenwärmetauschern zugeführt; Nach Abschluss des Wärmeaustauschs wird es über die Hauptrücklaufleitung in den Heizraum zurückgeführt.
② Das sekundäre Rücklaufwasser vom Wärmeverbraucher wird von der Umwälzpumpe unter Druck gesetzt und gelangt jeweils in zwei Sätze Plattenwärmetauscher. Nach dem Wärmeaustausch im Wärmetauscher bildet es eine sekundäre Wasserversorgung, die von der Wasserversorgungsseite des Plattenwärmetauschers zur Hauptwasserversorgungsleitung gesammelt wird. Das Netzwerk wird Hot-Benutzern zugewiesen.
③ Der feste Druckpunkt für die Wassernachspeisung befindet sich am Einlasshauptrohr der Umwälzpumpe und dient zur Steuerung des Starts und Stopps der Wassernachspeisepumpe und der Abgabe von Überdruckwasser.
Hangzhou Youwen kombinierte Kundenbedürfnisse und tatsächliche Projektbedingungen und schlug eine umfassende All-in-One-Lösung vor, die auf den Hardwareprodukten des industriellen IoT-eDCS-Steuerungssystems UW2100 und den Softwareprodukten von UWNTEK basiert.
2. Prinzipien des Systemdesigns
Das unbeaufsichtigte Überwachungssystem der Wärmeaustauschstation basiert auf der Systemhardware UW2100eDCS und der Softwareplattform UWNTEK und integriert Planung und Überwachung. Zu seinen Funktionen gehören Mensch-Maschine-Schnittstelle, Datenbankverwaltung, Ferndatenerfassung, Fernsteuerung, Alarme, Trends und Berichte usw. unter Verwendung verschiedener. Ein fortschrittliches Kommunikationsnetzwerk, das die gesamten Rohrleitungen, Instrumente usw. des Heizungsnetzes verfolgt und überwacht, ermöglicht nicht nur Disponenten können den Heizstatus der gesamten Wärmenetzleitungen vollständig erfassen, aber auch Fehleralarminformationen vor Ort schnell und genau wiedergeben, um Inspektion und Wartung zu erleichtern. Eine rechtzeitige Wartung durch das Personal spart nicht nur viel Personal und Materialressourcen, sondern verbessert sich auch erheblich die moderne Managementebene des Wärmenetzes.
Dieser Entwurf basiert auf dem Modell „zentrales Management, dezentrale Steuerung“ und der Idee einer digitalen und informatisierten Kommunaltechnik, wobei der Schwerpunkt auf dem Aufbau des Informationssystems „Management- und Kontrollintegration“ des Unternehmens und der Einrichtung eines fortschrittlichen, zuverlässigen, effizienten und sicheren Systems liegt , integrierte Prozesssteuerung, Ein Überwachungssystem, das Überwachungs- und Computerplanungsmanagement integriert und eine gute Offenheit aufweist, kann die Überwachung und automatische Steuerung des gesamten Heizprozesses und aller Produktionsanlagen vervollständigen und so das Ziel „unbeaufsichtigt vor Ort und wenige Personen im Dienst“ erreichen am Hauptbahnhof“.
3. Gesamtstruktur des Systems
Das gesamte System umfasst ein intelligentes Front-End zur Wahrnehmungskontrolle der neuen Generation, das die Anwendungsanforderungen von CPS-Cyber-Physical-Systemen und dem industriellen Internet erfüllt, ein weiträumiges heterogenes selbstorganisierendes Industrienetzwerk und eine weiträumige Cloud-Service-Unterstützungsumgebung für Entwurf, Programmierung und Steuerungstechnik von Steuerungssystemen.
Das System basiert auf dem UW2100-Controller zur zentralen Erfassung von Motor-, Ventil-, Sender- und anderen Geräteinformationen vor Ort über Standard 4~20 mA, PT100, PT1000, Füllstandssignaleingang, Relais-Passivkontaktausgang usw. und basiert auf Wireless GSM Das Netzwerk lädt Daten zentral auf die UWNTEK-Cloud-Plattform hoch, um eine Fernüberwachung von Weitverkehrsinformationen zu realisieren.
Der UW2100-Controller vor Ort kommuniziert mit dem Wechselrichter auf Basis des Modbus-RTU (RS-485)-Masterstationsprotokolls, um die Erfassung von Geräteinformationen von Drittanbietern, die Kommunikationsverbindung und die Steuerung mehrerer Wechselrichter zu realisieren; basierend auf dem Slave-Stationsprotokoll Modbus-RTU (RS-485). Kommunizieren Sie mit dem Touchscreen, um eine Vor-Ort-Überwachung von Geräteinformationen zu realisieren; Gleichzeitig wird das verteilte Steuerungssystem UW500 in der Wärmequellenkesselfabrik eingesetzt und im zentralen Kontrollraum eine zentrale Überwachungszentrale eingerichtet, um die Geräteinformationen an verschiedenen verteilten Ausgängen zentral zu überwachen.
Die UWNTEK-Systemsoftwareplattform bietet Videointegrationsfunktionen, mit denen die Standardvideosignale von vor Ort installierten Kameras (Dahua, Hikvision) mit dem System verbunden werden können, um eine Fernüberwachung von Echtzeit-Videosignalen vor Ort zu realisieren. Auf dieser Basis öffnet die UWNTEK-Systemsoftwareplattform die Standard-HDMI-Schnittstelle, ein großer Bildschirm kann im zentralen Kontrollraum eingerichtet werden und wichtige Prozessprozesse können an die zentrale Großbildschirmanzeige im Kontrollraum angeschlossen werden.
Das System unterstützt die Fernüberwachung mobiler Endgeräte (Mobiltelefone, iPads, Tablets, Notebooks usw.) in einem weiten Bereich basierend auf 2G-, 3G- und 4G-Netzwerken. Um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten, können die Betriebsberechtigungen nach Sicherheitszonen unterteilt werden.
4. Systemdesignplan
4.1 Systemüberwachungszentrum
Die Systemüberwachungszentrale befindet sich im Wärmequellenkesselwerk. Das Überwachungszentrum besteht hauptsächlich aus mehreren Bedienerarbeitsplätzen (Ingenieurarbeitsplätze können gleichzeitig mit Bedienerplätzen genutzt werden, die genaue Anzahl hängt von der Gestaltung des zentralen Kontrollraums ab), einem Großbildanzeigesystem und einem industriellen Ethernet. Es besteht aus einem Switch , ein Grafik- und Protokolldrucker, eine USV-Stromversorgung usw.;
Der Computer im Überwachungszentrum muss drahtgebunden oder drahtlos mit dem externen Netzwerk verbunden sein. Das Überwachungssystem verwendet eine serverlose Stern-Peer-to-Peer-Struktur. Basierend auf der drahtlosen GSM-Kommunikationsmethode und der UW-Cloud-Plattform wird ein Weitverkehrsnetzwerksystem für Bedienstationen, Ingenieurstationen, verschiedene Funktionsarbeitsplätze und Systemperipheriegeräte eingerichtet. Und basierend auf dem UW-Cloud-Server wird die Überwachungsschnittstelle WEB freigegeben, um die Anforderungen von Clients (Computer, Mobiltelefone, Tablets usw.) zu erfüllen, die auf 2G-, 3G- und 4G-Weitbereichs-Fernzugriff basieren.
4.1.1 Funktion der Systemüberwachungszentrale
1. Steuerung des elektrischen Regelventils der Wasserversorgung auf der Primärseite des Plattenaustauschs
Die Öffnung des elektrischen Regelventils wird PID über die sekundärseitige Wasservorlauftemperatur gesteuert (die minimale Öffnung des elektrischen Regelventils wird unter Berücksichtigung der Sicherheit des Kesselbetriebs bestimmt).
2. Überwachung des Betriebsstatus des Plattenwärmetauschers
Am Einlass und Auslass der Primär- und Sekundärseite des Plattenwechslers sind Temperatur- und Drucksensoren installiert, um die Arbeitsbedingungen jedes Plattenwechslers zu überwachen.
3. Überwachung der Heizungsumwälzwasserpumpe
Am Einlass- und Auslasshauptrohr der Heizungsumwälzpumpe ist ein Drucksensor installiert, um den Betriebszustand der Wasserpumpe und den Systemdruck zu überwachen.
4. Wechselrichterüberwachung der Heizungsumwälzpumpe und der Wassernachspeisepumpe:
Fern-/lokale Überwachung des Start-/Stoppstatus der Umwälzpumpe; Überwachen Sie die Betriebsbedingungen des Wechselrichters aus der Ferne (Ausgangsstrom, Frequenz, Leistung, Fehlersignal usw.). Der Frequenzumrichter ist über die RS485-Kommunikationsleitung in Reihe geschaltet, um mit eDCS zu kommunizieren. eDCS kann verschiedene Betriebsparameter, Status und andere Signale des Frequenzumrichters lesen.
5. Druck- und Temperaturüberwachung der sekundärseitigen Vor- und Rücklaufwasserhauptleitung
An der sekundärseitigen Hauptleitung der Wasserversorgung sind Temperatur- und Drucksensoren installiert. Temperatursensoren sind an der Hauptrücklaufleitung installiert. Der Druck wird vom Druckwert des Haupteinlassrohrs der Umwälzpumpe übernommen, und die Temperatur- und Druckbedingungen des sekundärseitigen Hauptvorlaufs und des Rücklaufwassers werden fernüberwacht.
6. Überwachung der Druckdifferenz des Dekontaminationsgeräts
Installieren Sie einen Druckdifferenztransmitter am sekundärseitigen Rücklauf-Dekontaminationsgerät, um die Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass des Dekontaminationsgeräts aus der Ferne zu überwachen und festzustellen, ob es sich in einem normalen Betriebszustand befindet.
7. Überwachung des Flüssigkeitsstands im Wassernachfülltank
Der Tank für enthärtetes Wasser verwendet einen Flüssigkeitsstandsmesser vom Drucktyp, um das Flüssigkeitsstandssignal in Echtzeit an den eDCS-Controller zu übertragen.
8. Wasserstandsüberwachung in Sumpfgruben
Zur Überwachung des Wasserstands in der Sumpfgrube wird ein Flüssigkeitsstandregler an der Sumpfgrube angebracht; Die Sumpfgrube befindet sich im Überwachungsbereich der Kamera, um die Situation der Abwasserentsorgung rechtzeitig zu verstehen.
4.1.2 Sicherheitsschutz und Alarm
Verwenden Sie Konfigurationssoftware, um ein schematisches Diagramm des Überwachungsstatus der Wärmeaustauschstation zu erstellen, legen Sie Alarmpunkte an wichtigen Stellen fest und verwenden Sie auffällige rote und grüne Schilder, um den Fehlerstatus der Statuspunkte anzuzeigen. Während der Fehlerstatus angezeigt wird, wird ein akustischer Alarm (Sprachansage oder Sirenenton usw.) ausgegeben.
1. Alarme für niedrigen und hohen Wasserstand im Tank
Wenn der Wassertankfüllstandsalarm zu niedrig ist, bedeutet dies, dass das enthärtete Wasser im Wassertank bald aufgebraucht ist. Wenn die Wassernachfüllpumpe weiter läuft, kann die Wasserpumpe beschädigt werden. Daher ist „Wassertankfüllstand zu niedrig“ ein Alarmelement für einen sicheren Betrieb.
Wenn der Flüssigkeitsstand im Wassertank zu hoch ist, liegt ein Problem mit der Flüssigkeitsstandkontrollvorrichtung im Wassertank vor. Wenn Sie nicht aufhören, den Wassertank zu füllen, wird das Wasser im Wassertank aus dem Überlaufrohr abgelassen, was zu einer Verschwendung von Ressourcen führt und das Wasserüberlaufrohr möglicherweise nicht rechtzeitig abgelassen wird. Dadurch gelangte Wasser in andere Schaltschränke und verursachte Sicherheitsunfälle.
2. Alarme für niedrigen und hohen Flüssigkeitsstand im Sumpf
Wenn in der Sumpfgrube ein Alarm für niedrigen Flüssigkeitsstand auftritt, bedeutet dies, dass das Abwasser in der Sumpfgrube fast abgelassen wurde. Wenn die Abwasserpumpe weiter läuft, kann es aufgrund des wasserlosen Betriebs zu Fehlfunktionen oder sogar zu einem schweren Unfall kommen, bei dem die Wasserpumpe überhitzt und beschädigt wird.
Wenn der Flüssigkeitsstand in der Sumpfgrube zu hoch ist, bedeutet dies, dass das Abwasser in der Sumpfgrube nicht rechtzeitig abgeleitet wird. Wenn Sie nicht vor Ort sind, um die Abwasserableitung zu inspizieren oder andere Maßnahmen zu ergreifen, läuft das Wasser aus dem Sumpfschacht über und gelangt in den Schaltschrank, was zu Sicherheitsrisiken führt. UNFALL.
3. Alarm „Ausfall der Umwälzpumpe“.
Durch das Sammeln von Signalen über die 485-Kommunikation kann der Fehlerstatus der Umwälzpumpe rechtzeitig erkannt werden, was ein rechtzeitiges Einschalten der Umwälzpumpe erleichtert, die Heizqualität sicherstellt und Fehler rechtzeitig beseitigt.
4. Alarm bei Ausfall der Wassernachfüllpumpe
Die Alarmelemente sind die gleichen wie bei der Umwälzpumpe.
5. Druckdifferenzalarm zwischen Einlass und Auslass des Dekontaminationsgeräts
Wenn der Druckunterschied zwischen Einlass und Auslass des Dekontaminationsgeräts einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Umlaufwasserfluss des Systems erheblich beeinträchtigt, was wiederum Auswirkungen auf den Stromverbrauch der Umwälzpumpe hat. Durch die Erfassung dieses Parameters kann die Druckdifferenz des Dekontaminationsgeräts rechtzeitig ermittelt werden. Wenn die Druckdifferenz den eingestellten Wert überschreitet, muss der Schmutzentferner gereinigt werden.
4.2 Hardware-Konfigurationsplan für das System der unbeaufsichtigten Wärmeaustauschstation am Beispiel der unbeaufsichtigten Wärmeaustauschstation in Zone H;
5. Planbeschreibung
Dieses System wurde auf der Grundlage der UW2100 Industrial Internet of Things eDCS-Systemhardware in Kombination mit der UWWNTEK-Software entworfen und implementiert. Es stellt ein fortschrittliches, effizientes, qualitativ hochwertiges und stabiles Überwachungssystem her, das Prozesssteuerung, Überwachung und Computerplanungsmanagement integriert und über eine gute Offenheit verfügt, um den gesamten Heizprozess abzuschließen. Überwachung und automatische Steuerung des Prozesses und aller Produktionsanlagen zur Erreichung folgender technischer Funktionen:
1) Die Daten im Überwachungszentrum der Wärmeaustauschstation sind nahezu mit den Daten vor Ort synchronisiert, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden.
2) Das Überwachungssystem bietet Hardware- und Software-Umgebungsunterstützung, um das Problem des Ungleichgewichts im Betrieb des Wärmenetzes zu lösen, einen ausgeglichenen Betrieb des Wärmenetzes zu erreichen und den Heizeffekt zu verbessern.
3) Es spielt die Rolle der Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung. Die Wärmeaustauschstation passt die Wasserversorgungstemperatur automatisch an Änderungen der Außentemperatur an, wodurch der Energieverbrauch in höchstem Maße eingespart und die Qualität der Heizleistung verbessert wird.
4) Das Phänomen des Dampfdiebstahls und des Dampfaustritts wird vermieden. Aufgrund des 24-Stunden-Online-Betriebs wird die Vorstellung des Benutzers vor Dampfdiebstahl eliminiert. Fehler bei der Vor-Ort-Messung können in kürzester Zeit entdeckt und die Fehlerzeit erfasst und archiviert werden. Vermeiden Sie Messverluste.
5) Verwenden Sie das Simulationssystem, um hydraulische und thermische Berechnungen für das Wärmenetz durchzuführen und den Regelbetrieb des Wärmenetzes zu analysieren, um einen optimalen Betrieb des Wärmenetzes zu erreichen. Nutzen Sie Fehlerdiagnose und Energieverlustanalyse, um die Isolations- und Widerstandsverluste des Rohrnetzes sowie die Nutzungseffizienz der Geräte zu verstehen. Minimieren Sie die Rohrverluste des Wärmenetzes, um einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb zu erreichen. Analysieren Sie das Rohrnetz durch Vergleich historischer Daten und Echtzeitdaten.
