1. Visão geral do projeto
Este projeto é um sistema de controle automático autônomo para estações de troca de calor. O projeto inclui seis estações de troca de calor, incluindo área H, área I, área E, área norte, área sul sul e área sul norte e uma estação pública. O projeto visa construir um sistema de controle automático autônomo. O sistema de monitoramento tripulado otimiza os métodos de supervisão da operação de produção, melhora os níveis de gerenciamento de segurança e permite o monitoramento centralizado do status operacional de cada equipamento da estação de troca de calor na sala de controle da caldeira; os principais parâmetros operacionais da estação de troca de calor são exibidos centralmente na sala de controle da sala da caldeira para facilitar aos técnicos de produção Compreender rapidamente o status operacional da estação de troca de calor e analisar se o equipamento está operando em um estado razoável para otimizar os parâmetros operacionais; descobrir potenciais acidentes de segurança na operação dos equipamentos o mais cedo possível para reduzir a incidência de acidentes; reduzir o investimento em pessoal e realizar estações de troca de calor não tripuladas O serviço de longo prazo reduz a frequência das patrulhas da estação e, em geral, reduz os custos de mão de obra.
1.1 A visão geral específica de cada estação de troca de calor é a seguinte:
(1) Estação de troca de calor de área H:
A área de aquecimento da estação de troca de calor na Zona H é 235318,59㎡. Entre eles, a área alta é 111440,18㎡; a área baixa é 123878,41㎡. As extremidades são aquecidas por radiadores.
Os principais equipamentos da zona alta da estação: 3 permutadores de calor de placas, 2 bombas de circulação de água e 2 bombas de abastecimento de água; os principais equipamentos da área baixa são: 3 trocadores de calor a placas, 2 bombas de circulação de água e 2 bombas de abastecimento de água; áreas altas e baixas Tratamento de água compartilhado e outros equipamentos.
(2) Estação de troca de calor da Área I:
A área de aquecimento da estação de troca de calor na Zona I é 251177,9㎡. Entre eles, a área alta é 126.116,5㎡; a área baixa é 125.061,4㎡. As extremidades são aquecidas por radiadores.
Os principais equipamentos da zona alta da estação: 3 permutadores de calor de placas, 2 bombas de circulação de água e 2 bombas de abastecimento de água; os principais equipamentos da área baixa são: 3 trocadores de calor a placas, 2 bombas de circulação de água e 2 bombas de abastecimento de água; áreas altas e baixas Tratamento de água compartilhado e outros equipamentos.
(3) Estação de troca de calor da área E
A área de aquecimento da estação de troca de calor na Área E é 65290,35㎡. As extremidades são aquecidas por radiadores.
Principais equipamentos da estação: 2 trocadores de calor a placas, 3 bombas de circulação de água, 2 bombas de reabastecimento de água, tratamento de água e outros equipamentos.
(4) Estação de troca de calor do Distrito Norte
A área de aquecimento da Estação Central do Distrito Norte é de 61.798,29 metros quadrados, e a área de aquecimento não será aumentada no futuro. Não há água quente sanitária, o sistema de aquecimento não distingue entre zonas altas e baixas e a altura do beiral é de 12m.
Principais equipamentos da estação: 2 trocadores de calor a placas, 3 bombas de circulação de água, 2 bombas de reabastecimento de água, tratamento de água e outros equipamentos.
(5) Estação de troca de calor do Distrito Sul Norte
A área de aquecimento da Estação Central Norte no Distrito Sul é 109.620,71㎡, e as áreas comerciais e outras são 3.661,87㎡. A área de aquecimento não será aumentada no futuro. Não há água quente sanitária e o sistema de aquecimento não distingue entre zonas altas e baixas. A altura do beiral é de 45m; o aquecimento terminal é o aquecimento do radiador.
Principais equipamentos da estação: 2 trocadores de calor a placas, 3 bombas de circulação de água, 2 bombas de reabastecimento de água, tratamento de água e outros equipamentos.
(6) Estação de troca de calor do Distrito Sul Sul
A área de aquecimento da Estação Central Sul no Distrito Sul é de 125.404,8㎡, e as áreas comerciais e outras são de 1.727,02㎡. A área de aquecimento não será aumentada no futuro. Não há água quente sanitária, o sistema de aquecimento não distingue entre zonas altas e baixas e a altura do beiral é de 45m.
Principais equipamentos da estação: 2 trocadores de calor a placas, 3 bombas de circulação de água, 2 bombas de reabastecimento de água, tratamento de água e outros equipamentos.
1.2 O fluxo do processo de cada estação de troca de calor é o seguinte:
Descrição do processo:
① A fonte de calor desta estação é fornecida pela sala da caldeira. A água é fornecida ao distribuidor de água da estação de troca de calor através da tubulação principal de abastecimento de água para distribuição, e fornecida aos trocadores de calor de placas de zona alta e baixa respectivamente; após completar a troca de calor, ele retorna ao coletor de água e retorna à sala da caldeira através da tubulação principal de retorno de água.
② A água de retorno secundário do usuário de calor é pressurizada pela bomba de circulação e entra em três conjuntos de trocadores de calor de placas, respectivamente. Após a troca de calor no trocador de calor, ele forma um abastecimento secundário de água, que é coletado do lado do abastecimento de água do trocador de calor a placas para o tanque de abastecimento de água. Os tubos são distribuídos aos utilizadores de calor através da rede de tubos.
③ O ponto de pressão fixo para reabastecimento de água está localizado no tubo principal de entrada da bomba de circulação e é usado para controlar a partida e parada da bomba de reabastecimento de água e a liberação de água com sobrepressão.
Descrição do processo:
① A fonte de calor desta estação é fornecida pela sala da caldeira Zhujiang Yijing. A água é fornecida a dois trocadores de calor de placas através da tubulação principal de abastecimento de água; após a conclusão da troca de calor, ele é devolvido à sala da caldeira através da tubulação principal de retorno de água.
② A água de retorno secundário do usuário de calor é pressurizada pela bomba de circulação e entra em dois conjuntos de trocadores de calor de placas, respectivamente. Após a troca de calor no trocador de calor, ele forma um abastecimento secundário de água, que é coletado do lado do abastecimento de água do trocador de calor a placas para o tubo principal de abastecimento de água. A rede está atribuída a usuários ativos.
③ O ponto de pressão fixo para reabastecimento de água está localizado no tubo principal de entrada da bomba de circulação e é usado para controlar a partida e parada da bomba de reabastecimento de água e a liberação de água com sobrepressão.
Combinando as necessidades do cliente e as condições reais do projeto, Hangzhou Youwen propôs uma solução completa e abrangente baseada em produtos de hardware do sistema de controle IoT industrial UW2100 eDCS e produtos de software UWNTEK.
2. Princípios de design de sistema
O sistema de monitoramento autônomo da estação de troca de calor baseado no hardware do sistema UW2100eDCS e na plataforma de software UWNTEK integra agendamento e monitoramento. Suas funções incluem interface homem-máquina, gerenciamento de banco de dados, coleta remota de dados, controle remoto, alarmes, tendências e relatórios, etc., usando vários Uma rede de comunicação avançada que rastreia e monitora toda a rede de aquecimento, tubulações, instrumentos, etc. despachantes para compreender totalmente o status de aquecimento de todas as tubulações da rede de aquecimento, mas também refletem com rapidez e precisão as informações de alarme de falha no local para facilitar a inspeção e manutenção A manutenção oportuna pelo pessoal não apenas economiza muitos recursos humanos e materiais, mas também melhora muito o nível moderno de gestão da rede de aquecimento.
Este desenho baseia-se no modelo de “gestão centralizada, controle descentralizado” e na ideia de engenharia municipal digital e informatizada, com foco na construção do sistema de informação de “integração de gestão e controle” do empreendimento, e no estabelecimento de um sistema avançado, confiável, eficiente, seguro , controle de processo integrado, Um sistema de monitoramento que integra monitoramento e gerenciamento de programação computacional e tem boa abertura pode completar o monitoramento e controle automático de todo o processo de aquecimento e todos os equipamentos de produção, atingindo o objetivo de "autônomo no local e poucas pessoas de plantão na estação principal".
3. Estrutura geral do sistema
Todo o sistema inclui uma nova geração de front-end inteligente de controle de percepção que atende aos requisitos de aplicação de sistemas ciberfísicos CPS e Internet industrial, uma rede industrial auto-organizada heterogênea de área ampla e um ambiente de suporte de serviço em nuvem de área ampla para projeto de sistema de controle, programação e engenharia de controle.
O sistema é baseado no controlador UW2100 para coletar centralmente informações de motor, válvula, transmissor e outros equipamentos no local por meio do padrão 4 ~ 20mA, PT100, PT1000, entrada de sinal de nível, saída de contato passivo de relé, etc., e é baseado em wireless GSM A rede carrega dados centralmente para a plataforma de nuvem UWNTEK para realizar o monitoramento remoto de informações de área ampla.
O controlador UW2100 no local se comunica com o inversor com base no protocolo da estação mestre Modbus-RTU (RS-485) para realizar a coleta de informações de dispositivos de terceiros, conexão de comunicação e controle de vários inversores; baseado no protocolo de estação escrava Modbus-RTU (RS-485) Comunique-se com a tela sensível ao toque para realizar o monitoramento no local das informações do equipamento; ao mesmo tempo, o sistema de controle distribuído UW500 é usado na fábrica de caldeiras de fonte de calor, e um centro de monitoramento central é instalado na sala de controle central para monitorar centralmente as informações do equipamento em várias tomadas dispersas.
A plataforma de software do sistema UWNTEK fornece funções de integração de vídeo, que podem conectar os sinais de vídeo padrão de câmeras (Dahua, Hikvision) instaladas no local ao sistema para realizar o monitoramento remoto de sinais de vídeo em tempo real no local; com base nisso, a plataforma de software do sistema UWNTEK abre a interface HDMI padrão, uma tela grande pode ser configurada na sala de controle central e os principais processos de processo podem ser conectados à tela grande central na sala de controle.
O sistema suporta monitoramento remoto de terminais móveis (celulares, iPads, tablets, notebooks, etc.) em uma ampla área baseada em redes 2G, 3G e 4G. As permissões de operação podem ser divididas de acordo com zonas de segurança para garantir a segurança do sistema.
4. System design plan
4.1 Centro de Monitoramento do Sistema
O centro de monitoramento do sistema está localizado na fábrica da caldeira fonte de calor. O centro de monitoramento consiste principalmente em várias estações de trabalho do operador (as estações de trabalho do engenheiro podem ser usadas simultaneamente com as estações do operador, o número específico depende do projeto da sala de controle central), um sistema de exibição em tela grande e uma Ethernet industrial. , uma impressora gráfica e de relatórios, uma fonte de alimentação UPS, etc.;
O computador na central de monitoramento deve estar conectado à rede externa por meio com ou sem fio. O sistema de monitoramento usa uma estrutura ponto a ponto em estrela sem servidor. Com base no método de comunicação GSM sem fio e na plataforma de nuvem UW, um sistema de rede de área ampla é estabelecido para estações de operadoras, estações de engenharia, diversas estações de trabalho funcionais e periféricos de sistema. E com base no servidor nuvem UW, a interface de monitoramento WEB é lançada para atender às necessidades dos clientes (computadores, celulares, tablets, etc.) baseados em acesso remoto de área ampla 2G, 3G e 4G.
4.1.1 Função do centro de monitoramento do sistema
1. Controle da válvula reguladora elétrica do abastecimento de água no lado primário da substituição da placa
A abertura da válvula reguladora elétrica é controlada PID através da temperatura de abastecimento de água do lado secundário (a abertura mínima da válvula reguladora elétrica é determinada tendo em conta a segurança de funcionamento da caldeira).
2. Monitoramento do status de funcionamento do trocador de calor de placas
Sensores de temperatura e pressão são instalados na entrada e saída do lado primário e secundário do trocador de placas para monitorar as condições de trabalho de cada trocador de placas.
3. Monitoramento da bomba de água de circulação de aquecimento
Um sensor de pressão é instalado no tubo principal de entrada e saída da bomba de circulação de aquecimento para monitorar o estado de funcionamento da bomba de água e a pressão do sistema.
4. Monitoramento do inversor da bomba de circulação de aquecimento e da bomba de reabastecimento de água:
Monitorar remotamente/localmente o status de partida/parada da bomba de circulação; monitorar remotamente as condições de trabalho do inversor (corrente de saída, frequência, potência, sinal de falha, etc.). O conversor de frequência é conectado em série através da linha de comunicação RS485 para se comunicar com o eDCS. O eDCS pode ler vários parâmetros operacionais, status e outros sinais do conversor de frequência.
5. Monitoramento de pressão e temperatura do tubo principal de fornecimento e retorno de água do lado secundário
Sensores de temperatura e pressão são instalados na tubulação principal de abastecimento de água do lado secundário; sensores de temperatura são instalados na tubulação principal de retorno da água. A pressão é obtida do valor da pressão do tubo principal de entrada da bomba de circulação, e as condições de temperatura e pressão da alimentação principal do lado secundário e da água de retorno são monitoradas remotamente.
6. Monitoramento da diferença de pressão do dispositivo de descontaminação
Instale um transmissor de diferença de pressão no dispositivo de descontaminação do tubo de retorno secundário para monitorar remotamente a diferença de pressão entre a entrada e a saída do dispositivo de descontaminação para determinar se ele está em condições normais de funcionamento.
7. Monitoramento do nível de líquido do tanque de reabastecimento de água
O tanque de água amolecida usa um medidor de nível de líquido tipo pressão para transmitir o sinal de nível de líquido ao controlador eDCS em tempo real.
8. Monitoramento do nível de água em fossas
Um controlador de nível de líquido é adicionado ao poço para monitorar o nível de água no poço; o poço está dentro do alcance de vigilância da câmera para entender a situação de descarga de esgoto em tempo hábil.
4.1.2 Proteção de segurança e alarme
Use o software de configuração para estabelecer um diagrama esquemático do status de monitoramento da estação de troca de calor, definir pontos de alarme em locais importantes e usar sinais vermelhos e verdes atraentes para indicar o status de falha dos pontos de status. Ao exibir o status da falha, um alarme sonoro (comando de voz ou som de sirene, etc.) será emitido.
1. Alarmes de nível baixo e alto do tanque de água
Quando o alarme de nível do tanque de água está baixo, significa que a água descalcificada no tanque de água está prestes a se esgotar. Se a bomba de reabastecimento de água continuar a funcionar, a bomba de água poderá ser danificada. Portanto, “o nível do tanque de água está muito baixo” é um item de alarme para uma operação segura.
Quando o nível do líquido no tanque de água está muito alto, significa que há um problema com o dispositivo de controle de nível do líquido no tanque de água. Se você não parar de encher a caixa d'água, a água da caixa d'água será descarregada pelo tubo de transbordamento, resultando em desperdício de recursos, e o tubo de transbordamento de água poderá não ser descarregado a tempo. Como resultado, a água transbordou para outros gabinetes de controle elétrico, causando acidentes de segurança.
2. Alarmes de nível de líquido baixo e alto no reservatório
Quando ocorre um alarme de nível baixo de líquido no poço, significa que o esgoto no poço está quase drenado. Se a bomba de esgoto continuar a funcionar, poderá funcionar mal devido ao funcionamento sem água ou até mesmo a um acidente grave em que a bomba de água fique superaquecida e danificada.
Quando o nível do líquido no poço está muito alto, significa que o esgoto no poço não é descarregado a tempo. Se você não for ao local para inspecionar ou tomar outras medidas de descarga de esgoto, a água transbordará do poço e transbordará para o gabinete de controle elétrico, causando riscos à segurança. ACIDENTE.
3. Alarme de falha da bomba de circulação
Ao coletar sinais por meio da comunicação 485, o status de falha da bomba de circulação pode ser descoberto a tempo, o que facilita a comutação oportuna da bomba de circulação, garante a qualidade do aquecimento e elimina falhas em tempo hábil.
4. Alarme de falha da bomba de reabastecimento de água
Os itens de alarme são os mesmos da bomba de circulação de água.
5. Alarme de diferença de pressão entre a entrada e a saída do dispositivo de descontaminação
Quando a diferença de pressão entre a entrada e a saída do dispositivo de descontaminação ultrapassar um determinado valor, afetará seriamente o fluxo de água circulante do sistema, o que por sua vez afetará o consumo de energia da bomba de circulação. Ao detectar este parâmetro, a diferença de pressão do dispositivo de descontaminação pode ser descoberta a tempo. Quando a diferença de pressão ultrapassar o valor ajustado, o removedor de sujeira deverá ser limpo.
4.2 Plano de configuração de hardware do sistema de estação de troca de calor autônoma, tomando como exemplo a estação de troca de calor autônoma na Zona H;
5. Descrição do plano
Este sistema foi projetado e implementado com base no hardware do sistema UW2100 Industrial Internet of Things eDCS combinado com o software UWWNTEK. Estabelece um sistema de monitoramento avançado, eficiente, de alta qualidade e estável que integra controle de processo, monitoramento e gerenciamento de programação computacional e tem boa abertura para completar todo o processo de aquecimento. Monitorização e controlo automático do processo e de todos os equipamentos de produção para atingir as seguintes funções técnicas:
1) Os dados da central de monitoramento da estação de troca de calor estão quase sincronizados com os dados locais, reduzindo os custos operacionais de mão de obra;
2) O sistema de monitoramento fornece suporte ao ambiente de hardware e software para resolver o problema de desequilíbrio na operação da rede de aquecimento, alcançar uma operação equilibrada da rede de aquecimento e melhorar o efeito de aquecimento.
3) Desempenha o papel de economia de energia e redução do consumo. A estação de troca de calor ajusta automaticamente a temperatura do abastecimento de água de acordo com as mudanças na temperatura externa, economizando ao máximo o consumo de energia e melhorando a qualidade do serviço de aquecimento.
4) O fenômeno de roubo e vazamento de vapor é evitado. Devido à operação online 24 horas por dia, a ideia do usuário sobre roubo de vapor é eliminada. Falhas na medição no local podem ser descobertas no menor tempo possível, e o tempo da falha é registrado e arquivado. Evite perdas de medição.
5) Utilize o sistema de simulação para realizar cálculos hidráulicos e térmicos na rede de aquecimento e analisar a operação de controle da rede de aquecimento para alcançar o funcionamento ideal da rede de aquecimento. Utilize diagnóstico de falhas e análise de perdas de energia para compreender as perdas de isolamento e resistência da rede de tubulações e a eficiência de uso do equipamento. Minimize a perda de tubos da rede de aquecimento para obter a operação mais econômica. Analise a rede de tubulações através da comparação de dados históricos e dados em tempo real.
