1. Tổng quan dự án
Dự án này là một hệ thống điều khiển tự động không cần giám sát cho các trạm trao đổi nhiệt. Dự án bao gồm 6 trạm trao đổi nhiệt gồm khu H, khu I, khu E, khu phía Bắc, khu phía Nam, khu phía Nam và khu phía Bắc và một trạm công cộng. Dự án nhằm mục đích xây dựng một hệ thống điều khiển tự động không cần giám sát. Hệ thống giám sát có người lái tối ưu hóa các phương pháp giám sát vận hành sản xuất, cải thiện mức độ quản lý an toàn và cho phép giám sát tập trung trạng thái vận hành của từng thiết bị trạm trao đổi nhiệt trong phòng điều khiển phòng lò hơi; các thông số vận hành chính của trạm trao đổi nhiệt được hiển thị tập trung tại phòng điều khiển phòng lò hơi giúp kỹ thuật viên sản xuất nhanh chóng nắm bắt được trạng thái vận hành của trạm trao đổi nhiệt và phân tích xem thiết bị có đang vận hành ở trạng thái hợp lý hay không để tối ưu hóa các thông số vận hành; phát hiện càng sớm càng tốt các tai nạn an toàn tiềm ẩn trong vận hành thiết bị để giảm thiểu tai nạn; giảm đầu tư nhân sự và hiện thực hóa các trạm trao đổi nhiệt không người lái Nhiệm vụ dài hạn giúp giảm tần suất tuần tra trạm và giảm chi phí lao động nói chung.
1.1 Tổng quan cụ thể từng trạm trao đổi nhiệt như sau:
(1) Trạm trao đổi nhiệt khu vực H:
Diện tích sưởi ấm của trạm trao đổi nhiệt ở Khu H là 235318,59㎡. Trong số đó, diện tích cao là 111440,18㎡; vùng thấp là 123878,41㎡. Các đầu được làm nóng bằng bộ tản nhiệt.
Các thiết bị chính ở khu vực cao của trạm: 3 dàn trao đổi nhiệt dạng tấm, 2 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm cấp nước; thiết bị chính ở khu vực thấp là: 3 dàn trao đổi nhiệt dạng tấm, 2 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm cấp nước; khu vực cao và thấp Xử lý nước chung và các thiết bị khác.
(2) Trạm trao đổi nhiệt khu vực I:
Diện tích sưởi ấm của trạm trao đổi nhiệt ở Khu I là 251177,9㎡. Trong số đó, diện tích cao là 126116,5㎡; vùng thấp là 125061,4㎡. Các đầu được làm nóng bằng bộ tản nhiệt.
Các thiết bị chính ở khu vực cao của trạm: 3 dàn trao đổi nhiệt dạng tấm, 2 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm cấp nước; thiết bị chính ở khu vực thấp là: 3 dàn trao đổi nhiệt dạng tấm, 2 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm cấp nước; khu vực cao và thấp Xử lý nước chung và các thiết bị khác.
(3) Trạm trao đổi nhiệt khu E
Diện tích sưởi ấm của trạm trao đổi nhiệt ở Khu E là 65290,35㎡. Các đầu được làm nóng bằng bộ tản nhiệt.
Các thiết bị chính trong trạm: 2 bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, 3 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm bổ sung nước, xử lý nước và các thiết bị khác.
(4) Trạm trao đổi nhiệt quận Bắc
Diện tích sưởi ấm của Trạm giao dịch quận Bắc là 61.798,29 mét vuông, diện tích sưởi ấm sẽ không tăng trong tương lai. Không có nước nóng sinh hoạt, hệ thống sưởi ấm không phân biệt vùng cao thấp, mái hiên cao 12m.
Các thiết bị chính trong trạm: 2 bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, 3 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm bổ sung nước, xử lý nước và các thiết bị khác.
(5) Trạm trao đổi nhiệt phía Bắc quận Nam
Diện tích sưởi ấm của Trạm trao đổi phía Bắc ở Quận Nam là 109620,71㎡, khu vực thương mại và các khu vực khác là 3661,87㎡. Diện tích sưởi ấm sẽ không được tăng lên trong tương lai. Không có nước nóng sinh hoạt, hệ thống sưởi ấm không phân biệt vùng cao thấp. Chiều cao mái hiên là 45m; hệ thống sưởi đầu cuối là hệ thống sưởi tản nhiệt.
Các thiết bị chính trong trạm: 2 bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, 3 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm bổ sung nước, xử lý nước và các thiết bị khác.
(6) Trạm trao đổi nhiệt phía Nam Quận Nam
Diện tích sưởi ấm của Trạm trao đổi phía Nam ở Quận Nam là 125.404,8㎡, khu vực thương mại và các khu vực khác là 1.727,02㎡. Diện tích sưởi ấm sẽ không được tăng lên trong tương lai. Không có nước nóng sinh hoạt, hệ thống sưởi ấm không phân biệt vùng cao thấp, mái hiên cao 45m.
Các thiết bị chính trong trạm: 2 bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, 3 máy bơm nước tuần hoàn, 2 máy bơm bổ sung nước, xử lý nước và các thiết bị khác.
1.2 Sơ đồ quy trình của từng trạm trao đổi nhiệt như sau:
Miêu tả quá trình:
① Nguồn nhiệt của trạm này được cung cấp bởi phòng lò hơi. Nước được cung cấp cho bộ phân phối nước của trạm trao đổi nhiệt thông qua đường ống chính cấp nước để phân phối và lần lượt được cung cấp cho các bộ trao đổi nhiệt dạng tấm vùng cao và vùng thấp; sau khi hoàn thành quá trình trao đổi nhiệt, nó chảy trở lại bộ thu nước và quay trở lại phòng lò hơi thông qua đường ống chính cấp nước hồi lưu.
② Nước hồi lưu thứ cấp từ bộ phận sử dụng nhiệt được điều áp bằng bơm tuần hoàn và lần lượt đi vào ba bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Sau khi trao đổi nhiệt trong bộ trao đổi nhiệt, nó tạo thành nguồn cấp nước thứ cấp, được thu từ phía cấp nước của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đến bể cấp nước. Ống được phân phối đến người sử dụng nhiệt thông qua mạng lưới đường ống.
③ Điểm áp suất cố định để bổ sung nước nằm trên đường ống chính đầu vào của bơm tuần hoàn và được sử dụng để điều khiển việc khởi động và dừng bơm bổ sung nước cũng như xả nước quá áp.
Miêu tả quá trình:
① Nguồn nhiệt của trạm này được cung cấp bởi phòng nồi hơi Zhujiang Yijing. Nước được cung cấp cho hai bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thông qua đường ống chính cấp nước; sau khi hoàn thành quá trình trao đổi nhiệt, nó được đưa trở lại phòng lò hơi thông qua đường ống nước chính hồi lưu.
② Nước hồi lưu thứ cấp từ bộ phận sử dụng nhiệt được điều áp bằng bơm tuần hoàn và lần lượt đi vào hai bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Sau khi trao đổi nhiệt trong bộ trao đổi nhiệt, nó tạo thành nguồn cấp nước thứ cấp, được thu từ phía cấp nước của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đến đường ống cấp nước chính. Mạng được gán cho người dùng nóng.
③ Điểm áp suất cố định để bổ sung nước nằm trên đường ống chính đầu vào của bơm tuần hoàn và được sử dụng để điều khiển việc khởi động và dừng bơm bổ sung nước cũng như xả nước quá áp.
Kết hợp nhu cầu của khách hàng và điều kiện thực tế của dự án, Hàng Châu Youwen đã đề xuất giải pháp tất cả trong một toàn diện dựa trên các sản phẩm phần cứng hệ thống điều khiển IoT eDCS công nghiệp UW2100 và các sản phẩm phần mềm UWNTEK.
2. Nguyên tắc thiết kế hệ thống
Hệ thống giám sát không cần giám sát trạm trao đổi nhiệt dựa trên phần cứng hệ thống UW2100eDCS và nền tảng phần mềm UWNTEK tích hợp lập lịch và giám sát. Các chức năng của nó bao gồm giao diện người-máy, quản lý cơ sở dữ liệu, thu thập dữ liệu từ xa, điều khiển từ xa, cảnh báo, xu hướng và báo cáo, v.v., sử dụng nhiều mạng truyền thông tiên tiến khác nhau để theo dõi và giám sát toàn bộ đường ống, thiết bị của mạng sưởi ấm, v.v. người điều phối nắm bắt đầy đủ tình trạng sưởi ấm của toàn bộ đường ống mạng lưới sưởi ấm, mà còn phản ánh nhanh chóng và chính xác thông tin cảnh báo lỗi tại chỗ để tạo điều kiện cho việc kiểm tra và bảo trì Nhân viên bảo trì kịp thời không chỉ tiết kiệm nhiều nhân lực và vật lực mà còn cải thiện đáng kể mức độ quản lý hiện đại của mạng lưới sưởi ấm.
Thiết kế này dựa trên mô hình "quản lý tập trung, kiểm soát phi tập trung" và ý tưởng về kỹ thuật đô thị thông tin và kỹ thuật số, tập trung vào việc xây dựng hệ thống thông tin "tích hợp quản lý và kiểm soát" của doanh nghiệp và thiết lập một hệ thống tiên tiến, đáng tin cậy, hiệu quả, an toàn. , kiểm soát quy trình tích hợp, Một hệ thống giám sát tích hợp giám sát và quản lý lịch trình máy tính và có độ mở tốt có thể hoàn thành việc giám sát và điều khiển tự động toàn bộ quá trình gia nhiệt và tất cả các thiết bị sản xuất, đạt được mục tiêu "không giám sát tại chỗ và ít người làm nhiệm vụ tại nhà ga chính”.
3. Cấu trúc tổng thể của hệ thống
Toàn bộ hệ thống bao gồm một giao diện người dùng thông minh kiểm soát nhận thức thế hệ mới đáp ứng các yêu cầu ứng dụng của hệ thống vật lý không gian mạng CPS và Internet công nghiệp, mạng công nghiệp tự tổ chức không đồng nhất trên diện rộng và môi trường hỗ trợ dịch vụ đám mây diện rộng cho thiết kế hệ thống điều khiển, lập trình và kỹ thuật điều khiển.
Hệ thống này dựa trên bộ điều khiển UW2100 để thu thập tập trung thông tin về động cơ, van, máy phát và thiết bị khác tại chỗ thông qua tiêu chuẩn 4~20mA, PT100, PT1000, đầu vào tín hiệu mức, đầu ra tiếp điểm thụ động rơle, v.v. và dựa trên kết nối không dây GSM Mạng tải dữ liệu tập trung lên nền tảng đám mây UWNTEK để thực hiện giám sát từ xa thông tin diện rộng.
Bộ điều khiển UW2100 tại chỗ giao tiếp với biến tần dựa trên giao thức trạm chính Modbus-RTU (RS-485) để thực hiện việc thu thập thông tin thiết bị của bên thứ ba, kết nối liên lạc và điều khiển nhiều bộ biến tần; dựa trên giao thức trạm phụ Modbus-RTU (RS-485) Giao tiếp với màn hình cảm ứng để thực hiện giám sát thông tin thiết bị tại chỗ; đồng thời, hệ thống điều khiển phân tán UW500 được sử dụng trong nhà máy sản xuất nồi hơi nguồn nhiệt và một trung tâm giám sát trung tâm được thiết lập tại phòng điều khiển trung tâm để giám sát tập trung thông tin thiết bị tại các đầu ra phân tán khác nhau.
Nền tảng phần mềm hệ thống UWNTEK cung cấp các chức năng tích hợp video, có thể kết nối tín hiệu video tiêu chuẩn của camera (Dahua, Hikvision) được cài đặt tại chỗ với hệ thống để thực hiện giám sát từ xa các tín hiệu video thời gian thực tại chỗ; trên cơ sở đó, nền tảng phần mềm hệ thống UWNTEK mở giao diện HDMI tiêu chuẩn, có thể thiết lập một màn hình lớn trong phòng điều khiển trung tâm và các quy trình xử lý chính có thể được kết nối với màn hình lớn trung tâm trong phòng điều khiển.
Hệ thống hỗ trợ giám sát từ xa các thiết bị đầu cuối di động (điện thoại di động, iPad, máy tính bảng, máy tính xách tay, v.v.) trên phạm vi rộng dựa trên mạng 2G, 3G và 4G. Quyền hoạt động có thể được phân chia theo vùng bảo mật để đảm bảo an ninh cho hệ thống.
4. Phương án thiết kế hệ thống
4.1 Trung tâm giám sát hệ thống
Trung tâm giám sát hệ thống được đặt tại nhà máy sản xuất nồi hơi nguồn nhiệt. Trung tâm giám sát chủ yếu bao gồm một số máy trạm của người vận hành (máy trạm kỹ sư có thể được sử dụng đồng thời với các trạm điều hành, số lượng cụ thể tùy thuộc vào thiết kế của phòng điều khiển trung tâm), hệ thống hiển thị màn hình lớn và Ethernet công nghiệp. Nó bao gồm một bộ chuyển mạch. , máy in đồ họa và báo cáo, bộ nguồn UPS, v.v.;
Máy tính trong trung tâm giám sát bắt buộc phải được kết nối với mạng bên ngoài thông qua phương tiện có dây hoặc không dây. Hệ thống giám sát sử dụng cấu trúc ngang hàng hình sao không có máy chủ. Dựa trên phương thức liên lạc GSM không dây và nền tảng đám mây UW, một hệ thống mạng diện rộng được thiết lập cho các trạm điều hành, trạm kỹ sư, các máy trạm chức năng khác nhau và các thiết bị ngoại vi hệ thống. Và dựa trên máy chủ đám mây UW, giao diện giám sát WEB được phát hành để đáp ứng nhu cầu của khách hàng (máy tính, điện thoại di động, máy tính bảng, v.v.) dựa trên truy cập từ xa diện rộng 2G, 3G và 4G.
4.1.1 Chức năng trung tâm giám sát hệ thống
1. Điều khiển van điều tiết điện cấp nước phía sơ cấp thay tấm
Việc mở van điều chỉnh điện được điều khiển PID thông qua nhiệt độ cấp nước phía thứ cấp (độ mở tối thiểu của van điều chỉnh điện được xác định có tính đến sự an toàn khi vận hành nồi hơi).
2. Giám sát trạng thái làm việc của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
Cảm biến nhiệt độ và áp suất được lắp đặt ở đầu vào và đầu ra của phía sơ cấp và thứ cấp của bộ thay tấm để theo dõi điều kiện làm việc của từng bộ thay tấm.
3. Giám sát máy bơm nước tuần hoàn sưởi ấm
Một cảm biến áp suất được lắp đặt trên đường ống chính đầu vào và đầu ra của bơm tuần hoàn sưởi ấm để theo dõi trạng thái làm việc của máy bơm nước và áp suất hệ thống.
4. Giám sát biến tần bơm tuần hoàn sưởi ấm và bơm bổ sung nước:
Giám sát từ xa/cục bộ trạng thái khởi động/dừng của bơm tuần hoàn; giám sát từ xa các điều kiện làm việc của biến tần (dòng điện đầu ra, tần số, nguồn điện, tín hiệu lỗi, v.v.). Bộ biến tần được mắc nối tiếp qua đường truyền RS485 để giao tiếp với eDCS. eDCS có thể đọc các thông số vận hành, trạng thái và các tín hiệu khác của bộ biến tần.
5. Giám sát nhiệt độ và áp suất đường ống chính cấp nước thứ cấp và hồi lưu
Cảm biến nhiệt độ và áp suất được lắp đặt trên đường ống chính cấp nước thứ cấp; cảm biến nhiệt độ được lắp đặt trên đường ống chính nước hồi lưu. Áp suất được lấy từ giá trị áp suất của đường ống chính đầu vào của bơm tuần hoàn, đồng thời các điều kiện nhiệt độ và áp suất của nguồn cung cấp chính và nước hồi phụ phía thứ cấp được giám sát từ xa.
6. Giám sát chênh lệch áp suất của thiết bị khử nhiễm
Lắp đặt một máy phát chênh lệch áp suất trên thiết bị khử nhiễm đường ống hồi lưu phía thứ cấp để theo dõi từ xa sự chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của thiết bị khử nhiễm để xác định xem nó có ở trạng thái hoạt động bình thường hay không.
7. Giám sát mức chất lỏng của bể bổ sung nước
Bình chứa nước làm mềm sử dụng đồng hồ đo mức chất lỏng dạng áp suất để truyền tín hiệu mức chất lỏng đến bộ điều khiển eDCS theo thời gian thực.
8. Giám sát mực nước trong hố chứa nước thải
Một bộ điều khiển mức chất lỏng được thêm vào hố thu gom để theo dõi mực nước trong hố thu; hố chứa nước thải nằm trong phạm vi giám sát của camera để nắm bắt tình hình xả nước thải kịp thời.
4.1.2 Bảo vệ an ninh và báo động
Sử dụng phần mềm cấu hình để lập sơ đồ trạng thái giám sát của trạm trao đổi nhiệt, đặt các điểm báo động tại các vị trí quan trọng và sử dụng các biển báo xanh đỏ bắt mắt để biểu thị trạng thái lỗi của các điểm trạng thái. Trong khi hiển thị trạng thái lỗi, một cảnh báo bằng âm thanh (lời nhắc bằng giọng nói hoặc âm thanh còi báo động, v.v.) sẽ được phát ra.
1. Báo động mực nước bể thấp và cao
Khi báo động mức nước trong ngăn chứa nước thấp có nghĩa là nước đã được làm mềm trong ngăn đựng nước sắp được sử dụng hết. Nếu máy bơm bổ sung nước tiếp tục chạy, máy bơm nước có thể bị hỏng. Vì vậy, “mức nước trong bình quá thấp” là một mục báo động để vận hành an toàn.
Khi mức chất lỏng trong ngăn chứa nước quá cao có nghĩa là thiết bị kiểm soát mức chất lỏng trong ngăn chứa nước có vấn đề. Nếu bạn không ngừng đổ đầy bình nước, nước trong bình nước sẽ chảy ra từ đường ống tràn dẫn đến lãng phí tài nguyên và đường ống nước tràn có thể không được xả kịp thời. Hậu quả là nước tràn vào các tủ điện điều khiển khác gây ra tai nạn mất an toàn.
2. Báo động mức chất lỏng cao và thấp trong bể chứa
Khi xảy ra cảnh báo mức chất lỏng thấp trong hố thu gom, điều đó có nghĩa là nước thải trong hố thu gom gần như đã được xả hết. Nếu máy bơm nước thải tiếp tục hoạt động, nó có thể gặp trục trặc do vận hành không có nước hoặc thậm chí là tai nạn nghiêm trọng trong đó máy bơm nước quá nóng và hư hỏng.
Khi mức chất lỏng trong hố thu gom quá cao, điều đó có nghĩa là nước thải trong hố thu gom không được thải ra kịp thời. Nếu không đến hiện trường kiểm tra hoặc thực hiện các biện pháp xả nước thải khác, nước sẽ tràn từ hố chứa nước thải tràn vào tủ điều khiển điện gây mất an toàn. TAI NẠN.
3. Báo động lỗi bơm tuần hoàn
Bằng cách thu thập tín hiệu thông qua giao tiếp 485, có thể phát hiện kịp thời trạng thái lỗi của bơm tuần hoàn, tạo điều kiện chuyển đổi bơm tuần hoàn kịp thời, đảm bảo chất lượng sưởi ấm và loại bỏ lỗi kịp thời.
4. Báo lỗi bơm bổ sung nước
Các mục báo động cũng giống như các mục của máy bơm nước tuần hoàn.
5. Báo động chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của thiết bị khử nhiễm
Khi chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của thiết bị khử nhiễm vượt quá một giá trị nhất định, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến lưu lượng nước tuần hoàn của hệ thống, từ đó ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện năng của bơm tuần hoàn. Bằng cách phát hiện thông số này, có thể phát hiện kịp thời sự chênh lệch áp suất của thiết bị khử nhiễm. Khi chênh lệch áp suất vượt quá giá trị cài đặt, chất tẩy bẩn phải được làm sạch.
4.2 Sơ đồ cấu hình phần cứng hệ thống trạm trao đổi nhiệt không có người giám sát, lấy trạm trao đổi nhiệt không có người giám sát ở Khu H làm ví dụ;
5. Mô tả kế hoạch
Hệ thống này được thiết kế và triển khai dựa trên phần cứng hệ thống eDCS Internet vạn vật công nghiệp UW2100 kết hợp với phần mềm UWWNTEK. Nó thiết lập một hệ thống giám sát tiên tiến, hiệu quả, chất lượng cao và ổn định, tích hợp kiểm soát quy trình, giám sát và quản lý lịch trình máy tính và có tính mở tốt để hoàn thành toàn bộ quá trình gia nhiệt. Giám sát và điều khiển tự động quá trình và tất cả các thiết bị sản xuất để đạt được các chức năng kỹ thuật sau:
1) Dữ liệu tại trung tâm giám sát trạm trao đổi nhiệt gần như được đồng bộ hóa với dữ liệu tại chỗ, giảm chi phí nhân công vận hành;
2) Hệ thống giám sát cung cấp hỗ trợ môi trường phần cứng và phần mềm để giải quyết vấn đề mất cân bằng vận hành mạng lưới sưởi ấm, đạt được hoạt động cân bằng của mạng lưới sưởi ấm và cải thiện hiệu ứng sưởi ấm.
3) Nó đóng vai trò tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ. Trạm trao đổi nhiệt tự động điều chỉnh nhiệt độ cấp nước theo sự thay đổi của nhiệt độ ngoài trời, từ đó tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ở mức lớn nhất và nâng cao chất lượng dịch vụ sưởi ấm.
4) Tránh hiện tượng mất hơi, rò rỉ hơi. Do hoạt động trực tuyến 24 giờ nên ý tưởng trộm cắp hơi nước của người dùng bị loại bỏ. Các lỗi trong phép đo tại chỗ có thể được phát hiện trong thời gian ngắn nhất và thời gian lỗi được ghi lại và lưu trữ. Tránh tổn thất đo lường.
5) Sử dụng hệ thống mô phỏng để thực hiện các tính toán thủy lực và nhiệt trên mạng lưới sưởi ấm, đồng thời phân tích hoạt động điều khiển của mạng lưới sưởi ấm để đạt được hoạt động tối ưu của mạng lưới sưởi ấm. Sử dụng chẩn đoán lỗi và phân tích tổn thất năng lượng để hiểu tổn thất cách điện và điện trở của mạng lưới đường ống cũng như hiệu quả sử dụng của thiết bị. Giảm thiểu tổn thất đường ống của mạng lưới sưởi ấm để đạt được hoạt động tiết kiệm nhất. Phân tích mạng lưới đường ống thông qua so sánh dữ liệu lịch sử và dữ liệu thời gian thực.
