热监控方案.docx
《热监控方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热监控方案.docx（111页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
热监控方案
1现场条件
虹桥国际机场扩建工程能源中心工程位于上海虹桥机场西航站楼北侧，设一个集中的能源中心，为虹桥机场西航站楼、航站楼北侧预留指廊和南北两个酒店供冷和供热，能源中心还包括供电站等其他辅助设备用房。
服务对象的建筑面积共47.3万平方米，其中本期服务范围的总建筑面积为38.8万平方米，规划预留的服务范围的总建筑面积为8.5万平方米。
能源中心总建筑面积10214平方米（包括市政院设计的S0135KV中心变电所），最高生产类别为丙或丁类，建筑耐火等级二级，主位为多层框架结构体系，基础建设安全等级为二级，结构设计基准期为50年。
基地内主体建筑包括冷冻机房、锅炉房、S0135KV中心变电所（由市政院设计）以及地下储油罐、地下管线共同沟等配套构筑物。
地下储油罐为丙类储罐，容量为100立方×2个。
锅炉房通过门、窗及天窗泄瀑，泄瀑面积为锅炉间面积的10%。
虹桥综合交通枢纽交通中心能源中心工程用地位于机场区域的北侧，东临机场高架，西依规划磁悬浮，南望整个机场交通枢纽，其总规划用地面积为28214平方米。
主体建筑包括冷冻机房及配套办公、锅炉房及配套、110kV主变电站以及水蓄冷储罐，地下储油罐及管线共同沟等配套构筑物。
结构设计基准期为50年，结构安全等级为一级，建筑耐火等级二级。
冷冻机房为一层通高12.5米，其北侧为冷冻机房配套的变配电用房，共两层，其南侧为配套办公及控制检修用房，共两层，均为一层层高5.9米，二层层高6.6米。
锅炉房为油、气二用锅炉房，包括两层配套用房，一层层高4米，二层层高6米。
所有货物应能在下列现场条件下长期、稳定的工作。
室外现场条件：
上海虹桥机场机场地处亚热带，为海洋性气候，温和湿润，四季分明，海拔4.4米
室内现场条件：
●室内温度：
-5℃～40℃
●室内最大相对湿度：
日平均不大于95%（25℃时），月平均不大于90%（25℃时）
●电源额定使用电压为交流380/220V，接地TN-S式，电源额定频率为50Hz
●连续工作时间：
全年工作365d，每天连续工作24h。
产品标准和规范
卖方所提供的设备及系统符合下列标准和规范：
●ISO9001-2000质量体系认证
杭州华电华源环境工程有限公司负责设计、制造、试验和运输、仓储、安装等所采用的标准和规范符合下列标准或与之相当的其它国际标准：
美国防火协会（NFPA）
ANSI/NFPA70国家电气规范
ANSI/NFPA85C多燃烧器锅炉炉膛内爆和外爆
ANSI/NFPA85F制粉系统的安装及运行
美国电气和电子工程师协会（IEEE）
ANSI/IEEE472冲击电压承受能力导则（SWC）
ANSI/IEEE488可编程仪表的数字接口
美国电子工业协会（EIA）
EIARS-232-C数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交
换的数据通讯设备之间的接口
EIARS-485、RS-422
美国仪器学会（ISA）
ISAITS90热电偶换算表
ISARP55.1数字处理计算机硬件测试
美国科学仪器制造商协会（SAMA）
SAMAPMS22.1仪表和控制系统功能图表示法
美国电气制造商协会（NEMA）
ANSI/NEMAICS4工业控制设备和系统的端子排
ANSI/NEMAICS6工业控制设备和系统外壳
美国保险商实验室（UL）
UL1418电视用阴极射线管的防内爆
UL44橡胶导线、电缆的安全标准
《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统在线验收测试规程》（DL/T655－1998）
《火力发电厂汽轮机控制系统在线验收测试规程》（DL/T656－1998）
《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》（DL/T657－1998）
《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》（DL/T658－1998）
《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》（DL/T659－1998）
除上述标准外，卖方PLC还应符合下列组织颁布的相关标准或与之相当的其它国际组织相关标准：
IEC国际电工学会
AIEE美国电气工程师协会
ACGIH美国政府工业卫生联合会
ANSI美国国家标准化协会
MSS制造标准化协会
ASME美国机械工程学会
ASNT美国非破坏性试验学会
ASTM美国材料试验学会
AWS美国焊接学会
ICEA绝缘电缆工程师协会
NEBB美国国家环保局
NEC美国国家电气标准
HEI热交换协会
TCP/IP网络通讯协议
IEEE802委员会
除此之外，锅炉监控系统还必须符合以下规范：
中华人民共和国建设部建质<2003>4号《全国民用建筑工程设计技术措施》
《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）
原劳动部劳锅字（1997）74号文件《热水锅炉安全技术监察规程》；
《锅炉房设计规范》（GB50041-2008）；
上海市工程建设规范《城市煤气、天然气管道工程技术规程》（DGJ08-10-2004）；
DB31/T72《工业锅炉运行检测与控制装置的配置》
《锅炉房安全管理规则》（劳锅字[1988]74号）；
《工业锅炉热工试验规范》（GB10180-88）；
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ93-86）；
《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》（GB50259-96）；
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》（GB50171-92）；
《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-92）。
标准应包括但不限于所列标准。
若标准之间有不同之处，则应符合其中标准较高的一个。
监控系统概述
（网络拓扑图）
根据锅炉实际运行情况和设备的性能价格比，选用了一套具有独立CPU处理能力的西门子大型最先进的S7-414-4H型PLC控制器及相关检测仪表、执行装置构成锅炉监控系统。
虹桥机场扩建能源中心与交通中心的配置相同，S7－414H型PLC控制器采用硬冗余配置，当一台控制器失灵的情况下，另一台无扰动自动投入运行。
保证锅炉监控系统能独立于能源管理中心的上位监控主机正常运行。
PLC控制器具备设备联动控制、操作优先次序选择、时间表操作控制和模式控制功能，并对相关设备进行有秩序的监控，方便现场编程。
通过一定的计算来实现最优控制。
实现硬线连接对水泵的监控功能，对设备利用总线通信方式与系统控制器连接实现二者数据交换。
所有自动控制设备具备手动/自动转换功能，并在控制柜上设置手动/自动转换开关，手动/自动转换开关状态在现场设备上指示并在中央控制单元和现场控制机上能够为控制程序识别、显示和报警。
设备置于手动操作时，该设备的远程自动操作功能即失效（保护设备和人员安全的功能除外）。
本方案的产品和软件与锅炉设备、水泵控制柜、加药装置等的数据接口无缝连接。
能自动、实时采集能源站所有机电设备的运行状态、故障状态、过程控制参数（例如锅炉燃烧器负荷率、实时进出口温度，燃烧器温度，运行状态）等运行数据，并能按预先设定的监控要求对能源站所有机电设备进行自动控制。
提供了友好的人机操作界面，以图形方式显示二个能源站所有机电设备当前和历史某一时刻的运行参数；至少每五分钟更新一遍所检测的运行参数，同时可实时监测。
以表格或预先规定的报表格式，显示打印有关的运行记录、报警记录、能耗趋势分析曲线与图表等；
具有系统登陆和系统操作等方面的安全权限管理功能；
系统能提供稳定、可靠的设备监控功能，同时，系统应具有很好的兼容性、可扩展性。
工程师/操作员站配有RS-485通讯接口，通讯协议为ModBUS，以便将来OMC系统供应商能从该处把锅炉及配套设备的主要运行参数和状态及报警信号通过网络发送给OMC系统。
通过串口通讯连接服务器与每台锅炉的LBC控制箱RS485通讯接口连接，与热水泵组群控控制柜RS485通讯接口连接，与加药装置RS485通讯接口连接。
通过控制器I/O模块与真空脱气机，落地膨胀水箱输出的接点信号以及现场各种监测仪表和执行装置连接，组成现场实时监控网络，完成现场设备运行参数和运行状态信息的采集及控制信号的输出。
机场扩建工程能源中心技术规格及要求
此锅炉房监控系统包括对能源中心锅炉及附属设备的监控，工作范围包括对锅炉系统、燃气/燃油系统、供水系统、水处理系统，烟气系统及锅炉房总电源的运行参数与状态进行集中监视，实时进行设备故障和超限位报警的判别与报警提示；同时记录这些运行参数、运行状态和故障与超限位报警信息；并按照预设定的程序对受控设备实施自动或手动遥控控制。
扩建工程能源中心锅炉房配置三台11200kW全自动热水锅炉（品牌LOOS），预留一台11200kW锅炉位置，设备分期实施。
锅炉房本期总容量为33600kW，最终总容量为44800kW；锅炉额定供/回水温度为110℃/70℃，锅炉额定最大水流量为240.8m3/h；
所有锅炉采用双燃料供应系统，燃料为油/气两用。
常用中压B天然气，0＃轻柴油备用。
油系统组成如下：
锅炉房室外设置直埋式地下钢制储油罐二只，经设在锅炉房日用油箱间的输油泵泵入2m3日用油箱，再自流进每台锅炉配套的油路平衡循环箱至锅炉燃烧器。
系统热水泵由4台大水泵及2台小水泵并联组成，在系统负荷低时使用2台小水泵。
均为变频调速水泵。
系统另有锅炉配套全自动软水器，软水箱，落地式膨胀水箱，加药装置，真空脱气机等辅助设备组成。
锅炉房监控系统应能集中监视锅炉房内锅炉及配套设备的运行参数和状态、实施对相关设备的自动控制和必要的手动遥控控制，并实时进行设备的故障和超限声光报警提示，以便值班人员快速及时对相关事件进行应急处理。
同时该监控系统应确保锅炉系统及配套设备的安全运行、实现按需供热、降低燃料用量、节能控制、经济运行，提高自动化程度和工作效率、减轻劳动强度、减少管理成本。
锅炉房监控系统应考虑可操作性与可维护性；可扩展性以及性价比高；同时选用的测量控制仪表应性能优越、质量可靠，以确保锅炉房监控系统的可靠性和稳定性（均要求工业级仪表）。
锅炉房监控系统总体描述
1.设置一套锅炉房热力集中监控系统，主控工作站设置在锅炉房控制室内。
根据机场要求在OMC监控中心另设置一个分控工作站，主控与分控工作站均可对锅炉房进行控制，但分控工作站只能作一般控制，其控制内容由主控决定（由主控设置权限。
二工作站为主从关系，分控工作站计算机由OMC自带，监控系统配置软件及负责调试）。
2.锅炉本体的各种控制及保护均由配套控制装置（LBC）完成，
通过LBC通信接口接至锅炉房集中监控系统。
3.热水泵组的变频调速及台数控制由水泵配套控制装置完成（大小泵组各一套），通过通信接口接至锅炉房集中监控系统（对二套水泵控制装置仅作运行/停止控制）。
4.带有通信接口或带有接点输出的辅助设备接至集中监控系统。
5.在供水系统、燃料系统、水处理系统、排烟系统中配置相应的温度、压力、流量、能量、液位、含氧量现场仪表，集中监测各种运行参数及控制相应设备的起停。
6.主控工作站主要由工业PLC、工业以太网交换机、串口协议转换服务器、1台监控计算机及操作控制台（包括常态监视仪表）组成，完成以下主要任务：
具体描述如下：
A.对整个锅炉房热力、水处理、燃料、排烟系统的全部数据进行工作站动态显示以及特别重要参数和锅炉、水泵、油泵等重要设备的运行信号灯常态显示，数据处理及打印输出（报表统计，故障和超限声光报警等）。
B.锅炉台数群控，手动启停锅炉，紧急停炉控制及运行参数设定。
C.热水供水总管温度调节（通过供水与回水混合比例方式）。
D.热水变频泵组运行/停止指令输出及水泵运行参数设定。
E.油泵液位自动及手动控制。
F.软水箱高液位控制。
7.OMC分控工作站设置一套监控计算机。
可显示所有运行参数及设备工作状态，可作主控允许的控制操作。
锅炉房各子系统的功能要求及仪表配置：
（*）本锅炉房系统现配置有三台蒸汽锅炉，同时预留安装一台蒸汽锅炉以便今后对现有锅炉系统进行扩容。
故本标书中以下章节所描述的锅炉房监控系统监控点的个数均是按三台锅炉予以统计的，但锅炉房监控系统供应商亦应考虑预留安装的第四台锅炉，为锅炉房监控系统预留可扩容的软件、硬件装置。
预留量应不少于现已安装的三台锅炉中任一台锅炉的监控点数。
系统监测功能
具体信息如下：
本工程项目配套的锅炉就地控制箱LBC具有能向锅炉房监控系统传送其相关运行参数与状态信息，并配有RS-485通讯接口，通讯协议为ModBUS。
为此本监控系统应通过自身设置的RS-485通讯接口，接收并监视这些相关信息
热水锅炉监测：
通过每台锅炉LBC通信接口至少应采集下列信号：
序号
锅炉上传信号
信号类型
锅炉运行状态显示（启动/停止）
数字信号
软件点
锅炉故障
数字信号
软件点
锅炉运行累计时间显示
模拟信号
软件点
锅炉出水温度显示
模拟信号
软件点
锅炉进水温度显示
低水位报警
数字信号
软件点
天然气流量显示（M3/h）
模拟信号
AI
燃油流量显示（L/h）
模拟信号
AI
高压报警
数字信号
软件点
低压报警
数字信号
软件点
燃烧器运行状态信号（启动/停止）
数字信号
软件点
燃烧器故障
数字信号
软件点
燃烧器运行累计时间显示
模拟信号
软件点
天然气泄漏报警
数字信号
软件点
风机电机故障
数字信号
软件点
天然气压过低
数字信号
软件点
天然气压过高
数字信号
软件点
燃烧器风压不正常
数字信号
软件点
排烟电动蝶阀未开启
数字信号
软件点
锅炉小循环系统水泵的运行状态（开/关）
数字信号
软件点
节能器处循环水泵的运行状态（开/关）
数字信号
软件点
锅炉运行负荷（％）
模拟信号
软件点
节能器排烟温度
模拟信号
软件点
回水电动开关蝶阀开启状态
数字信号
软件点
供水电动开关蝶阀开启状态
数字信号
软件点
供水电动蝶阀远程启停
数字信号
DO
说明：
天然气流量显示（M3/h），燃油流量显示（L/h）锅炉生产厂家在相应管道上了安装流量计，输出4~20ma信号（送至监控系统PLC输入模块）
通过热水泵组群控控制柜通信接口至少应采集下列信号：
（软件点）
每台水泵转速
每台水泵运行及故障信号
每台水泵运行累计时间
备用水泵自动投入信号
供水流量
超压保护动作信号，干泵保护动作信号
系统远端压差测量值（西航站楼6、8热交换机房2个远端点）及压差设定值
供水压力
控制装置故障及系统故障
通过每台水处理加药装置通信接口（共3台）至少应采集下列信号：
（软件点）
每台加药装置运行状态
每台加药装置故障状态
通过囊式落地膨胀水箱提供的无源接点及输出模拟信号监测下列参数：
2台补水泵运行及故障信号（4个DI）
系统定压压力（1个AI）
通过每台真空脱气机（共4台）提供的无源接点监测下列信号：
每台真空脱气机运行状态（4个DI）
每台真空脱气机故障状态（4个DI）
通过每只室外埋地双层储油罐提供的储油罐泄漏报警无源接点信号（共2只），监测储油罐泄漏状况（2个DI）。
通过本系统安装的各种传感器监测下列参数：
系统总供水管压力（1个AI）
系统总回水管压力（1个AI）
每台锅炉出水流量（3个AI）
通过安装在热水总管上的能量计（1台）通信接口可监测：
（软件点）
总供水流量瞬时值及累积值
总供水能量瞬时值及累积值
总供水温度
总回水温度
仪表故障信号
监测软水器工作状态（2个）（进水管上安装流量开关）
软水箱液位（1个AI）
日用油箱油位（1个AI）
室外地下储油罐油位（2个AI）
天然气计量表前总管压力（1个AI）
排烟含氧量及排烟温度（锅炉热效率）（3个AI）
供电总电源电压（1个AI）
冷冻监控系统承包单位在用户端安装电磁式能量计（共计9套，其中西航站楼1#~8#热交换站及南侧酒店热交换站各1套），以下信号已通过弱电系统传输网络上传至控制中心，本系统承包单位需读取每套能量计的以下数据：
实时能量值
累积能量值
供水温度
回水温度
实时供水流量
累积供水流量
系统控制功能
锅炉自带就地控制箱LBC的控制功能
本项目现配置有三台20t/h蒸汽锅炉，同时预留了再安装一台30t/h蒸汽锅炉所需的条件，本监控系统也是按照着这个方式来设计的。
本监控系统是根据蒸汽锅炉的操作规程及控制要求，同时根据锅炉燃烧系统特点设计的，具有对蒸汽锅炉进行自动控制及故障保护等功能。
本监控系统以S7-400H冗余系统为系统作为数据处理和控制核心，以专业仪表作为现场控制层，多级保护功能，安全连锁简单易行，方便可靠，使系统运行时更加安全。
首先，锅炉配套的锅炉就地控制箱LBC具有向监控系统传送其相关运行参数与状态信息，其配有RS-485通讯接口，通讯协议为ModBUS。
本监控系统通过配置的MOXA5430串口服务器与LBC的通讯接口来通讯，从而接收并监控这些相关信息。
其次锅炉的控制点除了通过串口通讯的方式送入监控系统以外，还有通过硬接线I/O这一方式来送入监控系统。
另外，由系统发出的锅炉启停信号，通过I/O接口以DO方式发送到锅炉就地控制箱LBC，用以实现根据用户负荷的要求，对锅炉进行启停控制及选择锅炉的启停顺序。
锅炉的紧急停炉控制
若锅炉运行出现紧急情况时，可通过系统监控柜上的远程手动遥控按钮，以硬接线的方式直接对相关锅炉进行紧急停炉操作。
按钮采用保护框保护，以避免对锅炉的误操作。
锅炉台数控制：
为满足节能运行要求，应根据系统热负荷大小自动控制锅炉的运行台数（锅炉本身过程控制由锅炉配套LBC控制装置完成）。
（一）增机控制：
1）当能量计测出的瞬时能量值等于锅炉运行台数的标称额定总容量的时（11200KWx运行台数）。
2）运行的锅炉都已达到满负荷98﹪~100﹪时（可从锅炉通信接口读出）。
当上述2项条件同时满足时应立即自动增开一台锅炉投入运行。
若只满足一个条件则只发出增机提示，待人工确认后（参照流量，水泵运行状况作出判断）决定是否增机，然后手动开机。
（二）减机控制：
1）当锅炉运行台数的标称额定总容量（11200KWx运行台数）－能量计测出的瞬时能量值≥11200KWx1.1时。
2）运行的锅炉负荷率均≤（1－1/n）x95﹪时（n为锅炉运行台数）。
当上述2项条件同时满足时应立即自动关闭一台锅炉。
若只满足一个条件则只发出减机提示，待人工确认后（参照流量，水泵运行状况作出综合判断）决定是否减机，然后手动停机。
（三）增机时应开运行时间短的一台停运锅炉，减机时应关运行时间长的一台运行锅炉（运行时间可从锅炉通信接口读出）。
（四）锅炉启停动作采用PLC输出DO点用硬线连接方式进行，开停机分别送出脉冲DO点（共6个）。
水泵控制（2组）：
设备调速与台数控制由水泵配套控制装置（4台大泵及2台小泵各有一套控制装置）完成，但水泵运行与停止由本控制系统决定，当热力系统需使用时，通过通信接口给水泵机组一个启动命令。
当锅炉全部停运时给水泵机组一个停止命令。
完成联动控制。
热水供水总管温度控制：
测量热水总管温度（锅炉出水与回水混合点后），调节回水旁通调节阀开度。
按天气状况，适当整定供水温度设定值（从90℃~110℃之间）。
当气温升高热负荷低时可适当降低供水温度，减少管路能耗。
齿轮输油泵控制（3台）：
1）按日用油箱油位动作，低油位时开泵，高油位时停泵。
2）输油泵也可在现场直接手动操作。
3）每台输油泵的手/自动，运行，故障信号返回。
软水箱液位控制：
根据测量液位，高液位时关闭电磁阀。
低液位时打开电磁阀。
锅炉定压上水管电磁阀控制（一只）：
为防止停电时，补水泵停运无法定压引起热水系统汽化，利用自来水水压进行定压，接入定压点的上水管上设一失电打开的电磁阀，平时加电常关当停电时电磁阀打开。
水泵电动开关蝶阀控制
可在工作站进行手动控制，另在现场设置手动按钮操作箱，也可在现场手动控制。
控制箱技术要求如下：
阀门开关用按钮操作
阀门开足及关足有信号灯显示
安装手自动转换开关，打到自动档时可由监控系统远程操作
落地式，箱门再外套玻璃门以防无关人员乱动
控制室工作站操作台监控功能:
特别重要运行参数除在工作站显示器显示外还需在操作台用常规显示仪表，信号灯作常态显示以及安装一些报警和操作设备。
计有：
热水供水总管温度显示（1个）。
热水回水总管温度显示（1个）。
热水供水总管压力显示（1个）。
热水供水总管流量显示（1个）。
热水供水总管能量显示（1个）。
锅炉热效率显示（3个）。
总电源电压表显示（1个）。
天然气供气压力显示（1个）。
锅炉运行及停止信号灯（6个）。
油泵运行及停止信号灯（6个）。
热水泵运行及停止信号灯（12个）。
组合式光字牌声光报警器（2个）。
紧急停炉操作按钮（有防误操作保护）（3个）。
油泵手动操作主令开关，信号灯及按钮组（3组）。
操作台组合式光字牌声光报警器（2个）报警内容：
热水供水总管温度过高
热水供水总管温度过低
热水回水总管温度过低
热水供水总管压力过高
热水供水总管压力过低
1#锅炉故障
2#锅炉故障
3#锅炉故障
电源电压过低
天然气供气压力过低
水泵总故障信号
油泵总故障信号
1）~10）报警信号从操作台显示仪表超限接点接入。
11），12）报警信号从水泵，油泵控制柜接入。
预留第4台锅炉相应的显示仪表、操作设器件在操作台上的安装位置。
交通广场能源中心技术规格及要求
交通广场能源中心锅炉房监控系统包括对能源中心锅炉及附属设备的监控，其系统工作范围包括对锅炉系统、热水循环系统、燃气/燃油系统、补充水系统、水质调整、加药除氧系统、循环水补水定压系统、真空脱气系统、排污系统、烟气系统及锅炉房总电源的运行参数与状态进行集中监视，实时进行设备故障和超限位报警的判别与报警提示；同时记录这些运行参数、运行状态和故障与超限位报警信息；并按照预设定的程序对受控设备实施自动或手动遥控控制。
系统提供与OMC的接口，但不负责与OMC的连接。
虹桥交通枢纽锅炉房配置三台11.2MW热水锅炉，供、回水温度110/70℃，工作压力1.0MPa。
所有锅炉采用双燃料供应系统，燃料为油/气两用。
常用中压B天然气，0＃轻柴油备用。
中压天然气管道由市政中压B管网引至锅炉房紧急切断阀间，通过燃气公司计量表后再接至炉前锅炉配套的燃气计量调压阀组。
轻柴油供油系统组成如下：
锅炉房室外设置50m3直埋式地下钢制储油罐二只，经设在锅炉房日用油箱间的输油泵泵入2m3日用油箱，通过锅炉配套的燃油供应循环设备，将燃油从日用油箱提供至锅炉燃烧器。
各热用户的回水汇集于回水总管（管径φ426X8），由外场接至锅炉房内，经过除污器至循环水泵（三台），通过总管（管径φ426X8）分别接至三台锅炉，回水温度70℃经锅炉房加热至110℃送至供水总管（管径φ426X8）。
由外场管道送至各热用户。
供回水运行压力0.12～0.623MPa。
市政自来水首先进入原水箱，而后经原水加压泵加压，经过自动软水装置处理后进入补水箱。
补水箱采用高位布置，水箱内软化水用于热水循环系统补水，同时高位水箱对热水循环系统进行定压。
水质调整、加药除氧系统通过检测热水循环系统的回水水质，自动向热水循环
升级会员 