天然氣分布式能源站自控部分

天然氣分布式能源站自控部分自控設計范圍設計范圍主要包括如下內(nèi)容：就地儀表的選型及安裝；自控閥門的選型及安裝；PLC機柜的設計及安裝；監(jiān)控操作系統(tǒng)的硬件、軟件配置及安裝；自控電纜及橋架的敷設安裝；控制方案設計；通訊網(wǎng)絡設計；自動化控制水平常規(guī)的自控系統(tǒng)功能以LCD、鍵盤、鼠標為能源站PLC主要監(jiān)視和控制手段(包括檢測、控制、報警、聯(lián)鎖及事故處理等功能)，實現(xiàn)在少量巡檢人員的配合下，在控制室內(nèi)以能源站PLC操作員站為中心，完成能源站各系統(tǒng)的啟動、正常運行的監(jiān)視和調(diào)整(包括負荷調(diào)整)、事故報警及處理、正常停機或緊急停機。常規(guī)的自控系統(tǒng)功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：高可靠性的控制單元及熱插拔功能；選用工業(yè)級高可靠性的PLC組成控制單元，控制單元的相關模塊優(yōu)先選用支持熱插拔功能的模塊，在個別模塊發(fā)生故障時，可在系統(tǒng)不停機的情況下進行備件更換，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行無擾動，方便系統(tǒng)的維護。系統(tǒng)構(gòu)成自控系統(tǒng)采用“集中管理，分散控制”的結(jié)構(gòu)，共分為三個層次。第一層次：能效優(yōu)化監(jiān)測管理層。主要包括操作員站、工程師站、泛能能效監(jiān)管平臺操作終端、數(shù)據(jù)及應用服務器、交換機、打印機等；第二層次：設備運行控制層。主要包括系統(tǒng)PLC控制主站、各成套裝置PLC控制從站等；第三層次：現(xiàn)場檢測及執(zhí)行層（下圖中未繪出）。主要包括各類現(xiàn)場檢測儀表、閥門、水泵變頻器、冷卻塔風機變頻器等；自控系統(tǒng)總體架構(gòu)如下圖。圖5.8-1能效平臺總體架構(gòu)圖PLC機柜、UPS電源機柜、網(wǎng)絡服務器機柜等設置在電子設備間內(nèi)，并排安裝；優(yōu)化及管理平臺操作員站、監(jiān)控系統(tǒng)操作員站、工程師站、打印機等放置在控制室內(nèi)；安裝在現(xiàn)場的在線監(jiān)測儀表通過4~20mA標準電流信號或Pt100信號與PLC的IO模塊進行連接，進行集中信號采集。能效優(yōu)化監(jiān)測管理層；a）系統(tǒng)構(gòu)成圖5.8-2能效優(yōu)化監(jiān)測管理層架構(gòu)圖b）系統(tǒng)具備功能能效優(yōu)化監(jiān)測管理層可細分為能效優(yōu)化、能效管理以及能效監(jiān)控三個子系統(tǒng)，其實現(xiàn)的功能分別如下：（一）能效優(yōu)化子系統(tǒng)1）實時優(yōu)化功能系統(tǒng)整體能效最優(yōu)主設備能效最優(yōu)水泵機組整體電耗最優(yōu)控制策略。2）優(yōu)化方案管理功能預測優(yōu)化和運行優(yōu)化方案按時間序列表查看或管理運行優(yōu)化方案按權(quán)限手動確認或直接下發(fā)跟蹤優(yōu)化方案的實際運行狀態(tài)（二）能效管理子系統(tǒng)優(yōu)化管理子系統(tǒng)管理模塊提供一套分布式能源匹配系統(tǒng)管理和決策的工具。1）區(qū)域信息管理功能區(qū)域信息管理建筑信息管理氣象信息管理2）設備資產(chǎn)管理設備資產(chǎn)出入庫管理設備的維修、檢修、故障管理設備運行狀態(tài)管理3）報表生成功能設備資產(chǎn)報表設備運營報表系統(tǒng)運營報表環(huán)境指標報表經(jīng)濟指標報表能源供需報表自定義報表生成工具4）遠程故障診斷等5）其它功能模塊搜索查詢；統(tǒng)計分析；信息查詢服務；服務報表管理。(三) 能效監(jiān)控子系統(tǒng)1）實時數(shù)據(jù)采集功能通過自動控制子系統(tǒng)實時獲得單位時間熱、電等能源消耗量通過自動控制子系統(tǒng)實時獲取優(yōu)化所需的設備運行數(shù)據(jù)通過自動控制子系統(tǒng)實時獲取各設備、閥門的控制數(shù)據(jù)2）系統(tǒng)監(jiān)測功能設備運行情況實時監(jiān)測系統(tǒng)整體運行情況(主要是產(chǎn)能、耗能、環(huán)境指標)的監(jiān)測系統(tǒng)整體能效實時評估設備運行控制層；a）系統(tǒng)構(gòu)成圖6.8-3設備運行控制層系統(tǒng)構(gòu)成b)系統(tǒng)配置主要包括工業(yè)級高可靠性的PLC主站，及各擴展IO站、成套設備自帶的PLC系統(tǒng)等。在電子設備間設PLC主站及擴展IO站，PLC主站與上位工控機進行以太網(wǎng)通訊連接。現(xiàn)場安裝的在線監(jiān)測儀表（如工藝管線內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力、流量，存儲介質(zhì)的箱、罐的液位等）、執(zhí)行機構(gòu)（如電動開關閥、電動調(diào)節(jié)閥）等設備與擴展IO站連接。成套裝置自帶的系統(tǒng)控制柜、智能儀表等通過總線方式接入擴展IO站的通訊模塊。能源站內(nèi)各類成套設備主機均配備有PLC控制單元，能夠完全獨立遠行,自成系統(tǒng)，并且具備與能源站主PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊接口，主PLC系統(tǒng)能夠?qū)ζ涑商椎膬x表、設備狀態(tài)等監(jiān)視，并可對其發(fā)出開、關機控制和調(diào)節(jié)的控制命令。安裝在現(xiàn)場的成套設備PLC控制單元，構(gòu)成分散式控制設備。在運管中心設集中監(jiān)視控制的操作站及工程師站，總體監(jiān)視各類運行數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，最終組成完整的集散式控制系統(tǒng)。c）系統(tǒng)控制方案及功能能源站PLC控制系統(tǒng)的功能將覆蓋整個能源站主設備及其輔助系統(tǒng)的全部監(jiān)控功能，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)等。運行人員在控制室通過操作員站LCD監(jiān)視器能夠?qū)δ茉凑具M行管理和運行的操作，除啟停階段的部分準備工作需由運行人員在就地進行手動輔助操作外，正常運行和異常工況的處理均可根據(jù)操作員站監(jiān)視器上的操作指導，在控制室內(nèi)由運行人員完成。本工程的能源站項目，包括如下表列出的成套設備。每套成套設備自帶PLC控制系統(tǒng)，能夠獨立運行，以減少能源站主PLC控制系統(tǒng)故障時的影響范圍，提高運行的靈活性和安全可靠性，方便系統(tǒng)維護與檢修。成套設備的PLC控制系統(tǒng)能夠把運行的工藝參數(shù)上傳給PLC，PLC也能夠設定成套設備的運行參數(shù)，發(fā)出控制命令，如起動、停止命令等?，F(xiàn)場監(jiān)測及執(zhí)行層；主要包括就地在線儀表、電動執(zhí)行機構(gòu)、風機、水泵等設備,優(yōu)先選用帶通訊接口的智能設備，以現(xiàn)場總線通訊的方式接入PLC系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線一般為RS485接口，ModBusRTU通訊協(xié)議，各智能儀表及設備串接。如實際連線的距離超過能夠通訊的距離，則需增設中繼器設備。不帶通訊接口的儀表及設備，以4~20mA電流信號連接至電子設備間的擴展IO站。控制室的布置控制室內(nèi)設能效平臺的操作終端機1套，監(jiān)控子系統(tǒng)的工程師站1套（兼作操作員站），操作員站1套。每套操作終端機或操作員站配置一套操作臺及辦公座椅。控制室內(nèi)的設備電源引自UPS電源柜。設置一套火災報警系統(tǒng)，監(jiān)控范圍包括控制和電子設備間的電纜通道、電纜橋架及設備機房等易燃易爆場所。該系統(tǒng)在控制室設置一臺主機報警顯示盤，在相關設備間設置區(qū)域報警顯示盤。控制室裝修時設防靜電地板，地板高度為300mm，通訊電纜在地板下敷設。電子設備間布置在電子設備間內(nèi)設有PLC機柜、服務器機柜和電源柜，各柜并排安裝在槽鋼底座上，柜體周圍各留出足夠的操作空間。電子設備間裝修時設防靜電地板，地板高度為300mm，儀表電纜、電源電纜、通訊電纜等在地板下敷設。設計原則能效平臺能有效地監(jiān)控能源站工藝設備的生產(chǎn)過程，確保設備長期穩(wěn)定可靠運行，操作維護方便。在考慮先進性的同時，以可靠性為主。所有聯(lián)鎖回路按ISA標準，采用失電安全的原則進行設計，以保證在失電狀態(tài)下的安全停機?，F(xiàn)場安裝的戶外電子類儀表防護等級原則上采用IP65，滿足戶外安裝要求。主要儀表選型能站站的生產(chǎn)環(huán)境具有區(qū)域防爆、大型成套設備多等特點，具有一定的特殊性，儀表材質(zhì)及外特性的需具如下要求：防護等級IP55,防爆等級ExdIIBT4。所選儀表或設備在防護與防爆等級要優(yōu)于或等于規(guī)定等級。（1）壓力儀表的選型壓力、差壓變送器選用智能變送器，帶HART通訊功能，精度為≤±0.1%。帶現(xiàn)場顯示（指示）的全天候產(chǎn)品。就地壓力儀表采用彈簧管壓力表或者膜盒壓力表，φ100表面，測量元件為不銹鋼，防腐。（2）溫度儀表的選型溫度傳感器選用熱電阻的形式，分度號：Pt100。就地溫度儀表為雙金屬溫度計，φ100表面，精度≤±1.5%，防護等級高于IP55；溫度傳感器、現(xiàn)場溫度計須采用帶套管安裝形式。（3）流量儀表的選型工藝介質(zhì)為水的流量檢測，選用帶有累計功能及具備數(shù)據(jù)通訊功能的電磁流量計，管段式安裝，電源電壓為220VAC，精度為≤±0.5%。（4）冷/熱量表的選型冷/熱量表根據(jù)工程情況選用電磁式或超聲波式冷量表，管段式安裝，電源電壓為220VAC，精度≤±1.0%，帶RS485接口，支持ModBus通訊協(xié)議。其他系統(tǒng)配置（1）能源站設置一套火災自動報警系統(tǒng)，探測火災早期特征，發(fā)出報警信號，并啟動自動滅火設備。火災報警控制盤布置在控制室內(nèi)。（2）在燃氣設備上方及其他可能的泄漏點處設置可燃氣體探頭，當天然氣泄露，濃度達到報警器設置的報警值時，布置在控制室內(nèi)的可燃氣體報警器就會發(fā)出聲、光報警信號，并聯(lián)鎖啟動事故排風風機，關停設備建筑結(jié)構(gòu)部分建筑設計主廠房布置（1）布置原則分布式能源站的建設，應滿足通風、泄爆要求并符合消防安全距離的要求。從能源輸送的角度考慮應盡量靠近變配電所和熱、電負荷中心，周邊供氣、供水、排水等市政設施齊全，外管線距離短。為便于運行管理，機房最好獨立設置。但同時滿足上述條件比較困難，應根據(jù)項目具體情況，選擇合適的廠址位置。（2）平面布置方案根據(jù)以上原則，本方案能源站擬建設在污水處理廠正東方向靠近公路旁，與巨龍熱電廠距離200米左右，距離冷渣機130米左右，結(jié)構(gòu)設計指導思路在結(jié)構(gòu)設計中充分考慮以下內(nèi)容：1）使結(jié)構(gòu)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。2）具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。3）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，擬采取措施提高抗震能力。工程地質(zhì)概況及地震烈度1）根據(jù)國家質(zhì)量技術監(jiān)督局2001年發(fā)布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，本工程地震基本烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g,設計地震分組為第一組。2）因擬建場地無地質(zhì)資料，假定：場地無不良地質(zhì)構(gòu)造，場地為Ⅱ類建筑場地，屬中硬地基土，穩(wěn)定性較好，適宜建筑。3）假定能源站、構(gòu)筑物地基持力層承載力特征值Fak≥100Kpa。4）根據(jù)已有資料，場地不受洪水威脅。假定地下水對混凝土無腐蝕性。設計原則及主要建（構(gòu)）筑物形式1）地基基礎：因主體建筑屋面設置較重的工藝設備故暫定建筑物作預應力管樁；埋置較深的并確定下無管道的構(gòu)筑物，以天然地基為持力層。具體基礎方案應根據(jù)施工圖詳勘報告確定。2）主要構(gòu)（建）筑物結(jié)構(gòu)形式名稱結(jié)構(gòu)形式設備基礎素混凝土及鋼筋混凝土獨立基礎等主體結(jié)構(gòu)鋼框架基礎形式樁基礎采用的材料1）混凝土：墊層C15;主體結(jié)構(gòu)C30，基礎C35，地下室砼抗?jié)B等級為：P62）水泥：等級不低于32.5級3）鋼材：Q235；Q345。4）砂石：配置防水混凝土的砂應采用中、粗砂，石子采用碎石或卵石，砂石級配和材質(zhì)應符合混凝土施工規(guī)范要求；普通混凝土結(jié)構(gòu)的砂