1. Aperçu du projet
Ce projet est un système de contrôle automatique sans surveillance pour les stations d'échange de chaleur. Le projet comprend six stations d'échange thermique dont la zone H, la zone I, la zone E, la zone nord, la zone sud sud et la zone sud nord ainsi qu'une station publique. Le projet vise à construire un système de contrôle automatique sans surveillance. Le système de surveillance humaine optimise les méthodes de supervision des opérations de production, améliore les niveaux de gestion de la sécurité et permet une surveillance centralisée de l'état de fonctionnement de chaque équipement de la station d'échange thermique dans la salle de contrôle de la chaufferie ; les principaux paramètres de fonctionnement de la station d'échange thermique sont affichés de manière centralisée dans la salle de contrôle de la chaufferie pour faciliter la tâche des techniciens de production. Comprendre rapidement l'état de fonctionnement de la station d'échange thermique et analyser si l'équipement fonctionne dans un état raisonnable afin d'optimiser les paramètres de fonctionnement ; découvrir les accidents de sécurité potentiels lors du fonctionnement de l'équipement le plus tôt possible afin de réduire l'incidence des accidents ; Réduisez l'investissement en personnel et réalisez des stations d'échange thermique sans personnel. Le service à long terme réduit la fréquence des patrouilles dans les stations et réduit globalement les coûts de main-d'œuvre.
1.1 L'aperçu spécifique de chaque station d'échange thermique est le suivant :
(1)Station d'échange de chaleur de zone H :
La surface de chauffage de la station d'échange thermique dans la zone H est de 235318,59㎡. Parmi eux, la zone élevée est de 111440,18㎡ ; la zone basse est de 123878,41㎡. Les extrémités sont chauffées par des radiateurs.
Les principaux équipements dans la zone haute de la station : 3 échangeurs de chaleur à plaques, 2 pompes à eau de circulation et 2 pompes d'alimentation en eau ; les principaux équipements de la zone basse sont : 3 échangeurs de chaleur à plaques, 2 pompes à eau de circulation et 2 pompes d'alimentation en eau ; zones hautes et basses Traitement de l’eau partagé et autres équipements.
(2) Station d'échange thermique zone I :
La surface de chauffage de la station d'échange thermique dans la zone I est de 251177,9㎡. Parmi eux, la zone élevée est de 126 116,5㎡ ; la zone basse est de 125061,4㎡. Les extrémités sont chauffées par des radiateurs.
Les principaux équipements dans la zone haute de la station : 3 échangeurs de chaleur à plaques, 2 pompes à eau de circulation et 2 pompes d'alimentation en eau ; les principaux équipements de la zone basse sont : 3 échangeurs de chaleur à plaques, 2 pompes à eau de circulation et 2 pompes d'alimentation en eau ; zones hautes et basses Traitement de l’eau partagé et autres équipements.
(3) Station d'échange thermique zone E
La surface de chauffage de la station d’échange thermique de la zone E est de 65 290,35㎡. Les extrémités sont chauffées par des radiateurs.
Équipement principal de la station : 2 échangeurs de chaleur à plaques, 3 pompes à eau de circulation, 2 pompes de réapprovisionnement en eau, traitement de l'eau et autres équipements.
(4) Station d'échange de chaleur du district Nord
La surface de chauffage de la gare d'échange du district Nord est de 61 798,29 mètres carrés et la surface de chauffage ne sera pas augmentée à l'avenir. Il n'y a pas d'eau chaude sanitaire, le système de chauffage ne fait pas de distinction entre les zones hautes et basses et la hauteur des avant-toits est de 12 m.
Équipement principal de la station : 2 échangeurs de chaleur à plaques, 3 pompes à eau de circulation, 2 pompes de réapprovisionnement en eau, traitement de l'eau et autres équipements.
(5) Station d'échange de chaleur du district sud et nord
La zone de chauffage de la gare d'échange nord dans le district sud est de 109620,71㎡, et celle des zones commerciales et autres est de 3661,87㎡. La surface de chauffage ne sera pas augmentée à l'avenir. Il n'y a pas d'eau chaude sanitaire et le système de chauffage ne fait pas de distinction entre les zones hautes et basses. La hauteur des avant-toits est de 45 m ; le chauffage terminal est un chauffage par radiateur.
Équipement principal de la station : 2 échangeurs de chaleur à plaques, 3 pompes à eau de circulation, 2 pompes de réapprovisionnement en eau, traitement de l'eau et autres équipements.
(6) Station d'échange de chaleur sud du district sud
La surface de chauffage de la gare d'échange sud dans le district sud est de 125 404,8㎡, et celle des zones commerciales et autres est de 1 727,02㎡. La surface de chauffage ne sera pas augmentée à l'avenir. Il n'y a pas d'eau chaude sanitaire, le système de chauffage ne fait pas de distinction entre les zones hautes et basses et la hauteur des avant-toits est de 45 m.
Équipement principal de la station : 2 échangeurs de chaleur à plaques, 3 pompes à eau de circulation, 2 pompes de réapprovisionnement en eau, traitement de l'eau et autres équipements.
1.2 Le déroulement du processus de chaque station d'échange thermique est le suivant :
Description du processus:
① La source de chaleur de cette station est fournie par la chaufferie. L'eau est fournie au distributeur d'eau de la station d'échange de chaleur via le tuyau principal d'alimentation en eau pour la distribution, et fournie respectivement aux échangeurs de chaleur à plaques à zones hautes et basses ; une fois l'échange thermique terminé, elle retourne vers le collecteur d'eau et retourne à la chaufferie par la conduite principale de retour d'eau.
② L'eau de retour secondaire de l'utilisateur de chaleur est pressurisée par la pompe de circulation et entre respectivement dans trois ensembles d'échangeurs de chaleur à plaques. Après échange de chaleur dans l'échangeur de chaleur, il forme une alimentation en eau secondaire, qui est collectée du côté alimentation en eau de l'échangeur thermique à plaques vers le réservoir d'alimentation en eau. Les canalisations sont distribuées aux utilisateurs de chaleur via le réseau de canalisations.
③ Le point de pression fixe pour le réapprovisionnement en eau est situé sur le tuyau principal d'entrée de la pompe de circulation et est utilisé pour contrôler le démarrage et l'arrêt de la pompe de réapprovisionnement en eau et la libération de l'eau sous pression.
Description du processus:
① La source de chaleur de cette station est fournie par la chaufferie Zhujiang Yijing. L'eau est fournie à deux échangeurs de chaleur à plaques via le tuyau principal d'alimentation en eau ; une fois l'échange thermique terminé, elle est renvoyée vers la chaufferie par la conduite principale de retour d'eau.
② L'eau de retour secondaire de l'utilisateur de chaleur est pressurisée par la pompe de circulation et entre respectivement dans deux ensembles d'échangeurs de chaleur à plaques. Après échange de chaleur dans l'échangeur de chaleur, il forme une alimentation en eau secondaire, qui est collectée du côté alimentation en eau de l'échangeur de chaleur à plaques jusqu'au tuyau d'alimentation en eau principal. Le réseau est attribué aux utilisateurs chauds.
③ Le point de pression fixe pour le réapprovisionnement en eau est situé sur le tuyau principal d'entrée de la pompe de circulation et est utilisé pour contrôler le démarrage et l'arrêt de la pompe de réapprovisionnement en eau et la libération de l'eau sous pression.
Combinant les besoins des clients et les conditions réelles du projet, Hangzhou Youwen a proposé une solution complète tout-en-un basée sur les produits matériels du système de contrôle IoT industriel eDCS UW2100 et les produits logiciels UWNTEK.
2. Principes de conception du système
Le système de surveillance sans surveillance de la station d'échange thermique basé sur le matériel du système UW2100eDCS et la plate-forme logicielle UWNTEK intègre la planification et la surveillance. Ses fonctions incluent l'interface homme-machine, la gestion de bases de données, la collecte de données à distance, le contrôle à distance, les alarmes, les tendances et les rapports, etc., en utilisant divers Un réseau de communication avancé qui suit et surveille l'ensemble des canalisations, instruments, etc. du réseau de chaleur permet non seulement Les répartiteurs peuvent saisir pleinement l'état de chauffage de l'ensemble des canalisations du réseau de chaleur, mais reflètent également rapidement et précisément les informations d'alarme de défaut sur site pour faciliter l'inspection et la maintenance. La maintenance en temps opportun par le personnel permet non seulement d'économiser beaucoup de main-d'œuvre et de ressources matérielles, mais améliore également considérablement le niveau de gestion moderne du réseau de chaleur.
Cette conception est basée sur le modèle de « gestion centralisée, contrôle décentralisé » et sur l'idée d'ingénierie municipale numérique et informatisée, en se concentrant sur la construction du système d'information « intégration de gestion et de contrôle » de l'entreprise et en établissant un système avancé, fiable, efficace et sûr. , contrôle de processus intégré, Un système de surveillance qui intègre la surveillance et la gestion de la planification informatique et a une bonne ouverture peut compléter la surveillance et le contrôle automatique de l'ensemble du processus de chauffage et de tous les équipements de production, atteignant l'objectif de « sans surveillance sur site et peu de personnes en service à la gare principale".
3. Structure globale du système
L'ensemble du système comprend une nouvelle génération de frontal intelligent de contrôle de perception qui répond aux exigences d'application des systèmes cyber-physiques CPS et de l'Internet industriel, un réseau industriel auto-organisé hétérogène étendu et un environnement de support de services cloud étendu pour conception de systèmes de contrôle, programmation et ingénierie de contrôle.
Le système est basé sur le contrôleur UW2100 pour collecter de manière centralisée sur site les informations sur le moteur, la vanne, le transmetteur et d'autres équipements via la norme 4 ~ 20 mA, PT100, PT1000, l'entrée de signal de niveau, la sortie de contact passif de relais, etc., et est basé sur le sans fil. GSM Le réseau télécharge de manière centralisée les données sur la plate-forme cloud UWNTEK pour réaliser une surveillance à distance des informations à grande échelle.
Le contrôleur UW2100 sur site communique avec l'onduleur sur la base du protocole de station principale Modbus-RTU (RS-485) pour réaliser la collecte d'informations sur les appareils tiers, la connexion de communication et le contrôle de plusieurs onduleurs ; basé sur le protocole de station esclave Modbus-RTU (RS-485) Communiquer avec l'écran tactile pour réaliser une surveillance sur site des informations sur l'équipement ; dans le même temps, le système de contrôle distribué UW500 est utilisé dans l'usine de chaudières à source de chaleur et un centre de surveillance central est installé dans la salle de contrôle centrale pour surveiller de manière centralisée les informations sur les équipements à divers points de vente dispersés.
La plate-forme logicielle du système UWNTEK fournit des fonctions d'intégration vidéo, qui peuvent connecter les signaux vidéo standard des caméras (Dahua, Hikvision) installées sur site au système pour réaliser une surveillance à distance des signaux vidéo en temps réel sur site ; sur cette base, la plate-forme logicielle du système UWNTEK ouvre l'interface HDMI standard, un grand écran peut être installé dans la salle de contrôle centrale et les processus clés peuvent être connectés au grand écran central de la salle de contrôle.
Le système prend en charge la surveillance à distance des terminaux mobiles (téléphones mobiles, iPads, tablettes, ordinateurs portables, etc.) dans une vaste zone basée sur les réseaux 2G, 3G et 4G. Les autorisations d'opération peuvent être divisées en fonction des zones de sécurité pour assurer la sécurité du système.
4. Plan de conception du système
4.1 Centre de surveillance du système
Le centre de surveillance du système est situé dans l'usine de chaudières à chaleur. Le centre de surveillance se compose principalement de plusieurs postes de travail opérateurs (les postes de travail ingénieurs peuvent être utilisés simultanément avec les postes opérateurs, le nombre spécifique dépend de la conception de la salle de contrôle centrale), d'un système d'affichage sur grand écran et d'un Ethernet industriel. Il se compose d'un commutateur , une imprimante de graphiques et de rapports, une alimentation UPS, etc. ;
L'ordinateur du centre de surveillance doit être connecté au réseau externe via des moyens filaires ou sans fil. Le système de surveillance utilise une structure peer-to-peer en étoile sans serveur. Basé sur la méthode de communication GSM sans fil et la plate-forme cloud UW, un système de réseau étendu est établi pour les postes d'opérateur, les postes d'ingénieur, divers postes de travail fonctionnels et les périphériques du système. Et basée sur le serveur cloud UW, l'interface de surveillance WEB est conçue pour répondre aux besoins des clients (ordinateurs, téléphones mobiles, tablettes, etc.) basés sur un accès à distance étendu 2G, 3G et 4G.
4.1.1 Fonction du centre de surveillance du système
1. Contrôle de la vanne de régulation électrique d'alimentation en eau côté primaire du remplacement de la plaque
L'ouverture de l'électrovanne de régulation est contrôlée PID par la température d'alimentation en eau du côté secondaire (l'ouverture minimale de l'électrovanne de régulation est déterminée en tenant compte de la sécurité de fonctionnement de la chaudière).
2. Surveillance de l'état de fonctionnement de l'échangeur de chaleur à plaques
Des capteurs de température et de pression sont installés à l'entrée et à la sortie des côtés primaire et secondaire du changeur de plaques pour surveiller les conditions de travail de chaque changeur de plaques.
3. Surveillance de la pompe à eau de circulation de chauffage
Un capteur de pression est installé sur le tuyau principal d'entrée et de sortie de la pompe de circulation de chauffage pour surveiller l'état de fonctionnement de la pompe à eau et la pression du système.
4. Surveillance de l'onduleur de la pompe de circulation de chauffage et de la pompe de réapprovisionnement en eau :
Surveiller à distance/localement l'état de démarrage/arrêt de la pompe de circulation ; surveiller à distance les conditions de fonctionnement de l'onduleur (courant de sortie, fréquence, puissance, signal de défaut, etc.). Le variateur de fréquence est connecté en série via la ligne de communication RS485 pour communiquer avec l'eDCS. L'eDCS peut lire divers paramètres de fonctionnement, états et autres signaux du variateur de fréquence.
5. Surveillance de la pression et de la température du tuyau principal d'alimentation et de retour d'eau côté secondaire
Des capteurs de température et de pression sont installés sur le tuyau principal d'alimentation en eau du côté secondaire ; des capteurs de température sont installés sur le tuyau principal de retour d'eau. La pression est extraite de la valeur de pression du tuyau principal d'entrée de la pompe de circulation, et les conditions de température et de pression de l'eau d'alimentation et de retour principale du côté secondaire sont surveillées à distance.
6. Surveillance de la différence de pression du dispositif de décontamination
Installez un transmetteur de différence de pression sur le dispositif de décontamination du tuyau de retour côté secondaire pour surveiller à distance la différence de pression entre l'entrée et la sortie du dispositif de décontamination afin de déterminer s'il est en état de fonctionnement normal.
7. Surveillance du niveau de liquide du réservoir de réapprovisionnement en eau
Le réservoir d'eau adoucie utilise un indicateur de niveau de liquide à pression pour transmettre le signal de niveau de liquide au contrôleur eDCS en temps réel.
8. Surveillance du niveau d'eau dans les puisards
Un contrôleur de niveau de liquide est ajouté au puisard pour surveiller le niveau d'eau dans le puisard ; le puisard se trouve dans la portée de surveillance de la caméra pour comprendre la situation de rejet des eaux usées en temps opportun.
4.1.2 Protection de sécurité et alarme
Utilisez un logiciel de configuration pour établir un diagramme schématique de l'état de surveillance de la station d'échange thermique, définissez des points d'alarme à des endroits importants et utilisez des panneaux rouges et verts accrocheurs pour indiquer l'état de défaut des points d'état. Lors de l'affichage de l'état de défaut, une alarme sonore (invite vocale ou sirène, etc.) sera émise.
1. Alarmes de niveau de réservoir d'eau bas et haut
Lorsque l’alarme de niveau du réservoir d’eau est faible, cela signifie que l’eau adoucie du réservoir d’eau est sur le point d’être épuisée. Si la pompe de réapprovisionnement en eau continue de fonctionner, la pompe à eau pourrait être endommagée. Par conséquent, « le niveau du réservoir d’eau est trop bas » est un élément d’alarme pour un fonctionnement en toute sécurité.
Lorsque le niveau de liquide dans le réservoir d’eau est trop élevé, cela signifie qu’il y a un problème avec le dispositif de contrôle du niveau de liquide dans le réservoir d’eau. Si vous n'arrêtez pas de remplir le réservoir d'eau, l'eau du réservoir d'eau sera évacuée du tuyau de trop-plein, entraînant un gaspillage de ressources, et le tuyau de trop-plein d'eau risque de ne pas être déchargé à temps. En conséquence, l’eau a débordé vers d’autres armoires de commande électrique, provoquant des accidents de sécurité.
2. Alarmes de niveau de liquide bas et haut dans le puisard
Lorsqu'une alarme de faible niveau de liquide se produit dans le puisard, cela signifie que les eaux usées dans le puisard ont presque été vidangées. Si la pompe à eaux usées continue de fonctionner, elle peut mal fonctionner en raison d'un fonctionnement sans eau, ou même d'un accident majeur au cours duquel la pompe à eau est surchauffée et endommagée.
Lorsque le niveau de liquide dans le puisard est trop élevé, cela signifie que les eaux usées dans le puisard ne sont pas évacuées à temps. Si vous ne vous rendez pas sur le site pour inspecter ou prendre d'autres mesures de rejet des eaux usées, l'eau débordera du puisard et débordera vers l'armoire de commande électrique, provoquant des risques pour la sécurité. ACCIDENT.
3. Alarme de panne de la pompe de circulation
En collectant des signaux via la communication 485, l'état de défaut de la pompe de circulation peut être découvert à temps, ce qui facilite la commutation rapide de la pompe de circulation, garantit la qualité du chauffage et élimine les défauts en temps opportun.
4. Alarme de panne de la pompe de réapprovisionnement en eau
Les éléments d'alarme sont les mêmes que ceux de la pompe à eau de circulation.
5. Alarme de différence de pression entre l'entrée et la sortie du dispositif de décontamination
Lorsque la différence de pression entre l'entrée et la sortie du dispositif de décontamination dépasse une certaine valeur, cela affectera sérieusement le débit d'eau en circulation du système, ce qui à son tour affecte la consommation électrique de la pompe de circulation. En détectant ce paramètre, la différence de pression du dispositif de décontamination peut être découverte à temps. Lorsque la différence de pression dépasse la valeur réglée, le décapant doit être nettoyé.
4.2 Plan de configuration matérielle du système de station d'échange thermique sans surveillance, en prenant comme exemple la station d'échange thermique sans surveillance dans la zone H ;
5. Description du régime
Ce système est conçu et mis en œuvre sur la base du matériel du système eDCS de l'Internet industriel des objets UW2100 combiné au logiciel UWWNTEK. Il établit un système de surveillance avancé, efficace, de haute qualité et stable qui intègre le contrôle du processus, la surveillance et la gestion de la planification informatique et présente une bonne ouverture pour terminer l'ensemble du processus de chauffage. Surveillance et contrôle automatique du processus et de tous les équipements de production pour réaliser les fonctions techniques suivantes :
1) Les données du centre de surveillance de la station d'échange thermique sont presque synchronisées avec les données sur site, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre d'exploitation ;
2) Le système de surveillance fournit un support matériel et logiciel pour résoudre le problème du déséquilibre de fonctionnement du réseau de chauffage, obtenir un fonctionnement équilibré du réseau de chauffage et améliorer l'effet de chauffage.
3) Il joue le rôle d’économie d’énergie et de réduction de la consommation. La station d'échange thermique ajuste automatiquement la température d'alimentation en eau en fonction des changements de température extérieure, économisant ainsi au maximum la consommation d'énergie et améliorant la qualité du service de chauffage.
4) Le phénomène de vol de vapeur et de fuite de vapeur est évité. Grâce au fonctionnement en ligne 24 heures sur 24, l'idée de vol de vapeur de l'utilisateur est éliminée. Les défaillances des mesures sur site peuvent être découvertes dans les plus brefs délais, et le temps de défaillance est enregistré et archivé. Évitez les pertes de mesure.
5) Utiliser le système de simulation pour effectuer des calculs hydrauliques et thermiques sur le réseau de chaleur, et analyser le fonctionnement du contrôle du réseau de chaleur pour obtenir un fonctionnement optimal du réseau de chaleur. Utilisez le diagnostic des défauts et l'analyse des pertes d'énergie pour comprendre les pertes d'isolation et de résistance du réseau de canalisations, ainsi que l'efficacité d'utilisation de l'équipement. Minimisez les pertes dans les canalisations du réseau de chauffage pour obtenir le fonctionnement le plus économique. Analysez le réseau de canalisations en comparant les données historiques et les données en temps réel.
