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水处理厂电气安全与设备控制管理

 2021-08-02 06:11  来源:杂志社网 


  【摘要】信息技术的高速发展,控制软件的多样性开发及设备检测元件的更新换代,促进了水处理厂控制系统向精细化、数据化、智慧化的推广应用。伴随着控制技术的发展,对用电设备管理、监测元器件的安全提出了更高的要求。为满足水处理厂设备安全、高效、稳定运行的智能化管理需要,需建立一套完整的电气安全监测系统。本文对电气安全监测系统的系统功能、系统架构、布置原则,及系统设计要点做了详细阐述,希望为设计同行提供参考与借鉴。


  【关键词水处理厂;电气设备控制;设备防护;安全监测;设备管理


水处理厂电气安全与设备控制管理

水处理厂电气安全与设备控制管理

  0引言


  现代化水处理厂中智能化、大数据等自动化技术的应用依托于现场电气设备、控制设备、智能检测元件。现场电气设备、控制设备、智能检测元件运行的好坏直接影响智能控制系统的运行,为此建立一套完备的设备管理、保护系统,解决设备运维和管理的困扰,保障系统运行是必要的。系统为解决设备安全运维需求,响应集约化发展策略,实现设备运维业务由“粗放式”向“精益化”“分散式”向“集约化”的转变,使设备稳定高效运行,解决设备被动维护、故障跟踪难、数据链路故障解决慢、故障点无法快速定位等问题,同时使管理人员实时、准确、全面科学地了解电气设备的实际运行状态,及时发现故障点,需要建立一套电气安全监测运维体系,以满足机房绿色、安全、高效、稳定的智能化管理需要。同时,在进行水处理厂电气设备的日常维护中,相关维护人员必须要详细了解设备的运行原理,对日常运行中容易出现故障隐患的部分进行详细排查,并做好故障问题的记录工作,并归纳到系统中,完善系统软件。对于某一种具有同类性故障问题,系统应能提示显示。例如,电气控制系统中的传感器故障率较高,而传感器出现问题的解决方法是相类似的,系统形成管理档案,故障时加以提示,以提高维修效率。电气控制设备中,对于较为特殊控制模块的设备进行单独维护和处理的提示,形成故障预防体系。


  1系统建设目标及功能


  1.1系统建设目标


  建设一套集智能化监测、控制、预警、运维为一体的智能化管理平台,此平台作为中控自动控制系统平台的一个子平台,把机房、MCC配电系统、环境系统、UPS、PLC、现场主要控制设备、门禁、视频等报警、管理集成到统一管理平台,用户可通过远程桌面或移动App访问系统。平台提供多元冗余报警机制,若出现越限或者变位等预警、告警信息,能及时准确地通知到相关人员且提供联动控制、统计查询、资产管理、日志管理、权限管理等增值服务。利用智能感知技术、数据通信技术、物联网和计算机技术,对水处理厂的动力、环境、网络设备、安防等实时运行状态、运行数据,采用动态画面,形象、准确地展示在控制系统中,并依托系统服务器,采用分布式体系架构、系统控制网络,将监控数据传至控制中心,实现设备智能化运维管理,保障系统无运维盲点。同时,一旦出现故障或设备有安全预警点,及时通过运维流程进行派单,控制人员可根据需要,灵活设置定向推送,根据报警级别、维护岗位,以多方式(如短信、语音、声光等)告知设备的运维人员。


  1.2系统实现功能


  1)与自控系统智能联动控制:系统支持联动设置,支持与自控系统相关的逻辑和算数自定义表达,形成各种智能逻辑的控制反馈。2)电气MCC与自控系统集中报警:系统支持通讯故障、设备配置错误、采集信号错误报警,支持故障信号采集、故障信号辨别、报警时间记录及设置、同类报警信号归类及分步报警等,支持故障解除、报警提示自动回复功能。3)数据归纳、保存及自动整理:建立关系型数据库,将每次报警、维修记录、故障原因分类列表,并形成事故处理索引,在同类故障发生时,自动生成处理提示,供维修人员参考。4)设备资产管理:建立设备分档、分类管理,包含各主要控制设备档案(如入库时间、安装时间、安装地点、维护周期、维护记录、故障记录、运行时间等),资产管理档案可自动生成列表,可导出、推送和打印。5)与视频监控系统联动:设备发生故障时,系统自动连接对应区域的视频监控摄像机进行画面录制,并回溯前10min的画面及保存后10min的画面,汇总成事故现场画面并推送到相应的报警应用程序,供事故分析所用。6)快速查询:支持复杂条件组态查询,数据查询速度不受存储数据量大小或系统运行时间影响,可对历史数据、报警数据、系统日志、资产管理等信息进行查询和统计,可按分钟、小时、天、月、年统计功能,支持导出EXCEL且直接打印功能,支持曲线、柱状、饼状等多种表现形式。


  2系统方案构架


  电气安全监测及设备管理系统包括:MCC动力配电监测系统、PLC系统配电监测系统、PLC系统I/O模块保护系统、仪表检测设备保护系统、视频监控系统、设备保护及联动系统、控制系统设备的联动与推送系统、事故仿真回放、运维管理、事故分析等,各部分功能及配置如图1所示。2.1MCC配电系统1)MCC主进线和重要回路馈线,安装智能检测仪表,实时采集电压、电流、开关状态、功率因数、谐波等信号,实时监控系统电源质量,并形成完整记录。2)应安装电缆感温、柜内感烟措施。3)应安装SPD、环境温度保护,对于SPD计数、损坏状态等应完整记录。4)MCC系统内设备控制检测信号的收集、归纳。


  2.2PLC系统配电


  PLC进线采用智能型UPS配电柜,智能电源安全系统包括以下供配电模块系统:1)精密柜体。2)配电模块、UPS模块、电池模块。支持过载告警及处理,维修旁路,支持LCD显示电池容量,市电模式、电池模式、旁路模式,故障指示灯。3)配置安全M。支持滤波处理,支持监测告警、故障告警、零地电压告警(可选)及1~5路浪涌故障告警,支持独立监控、集中监控方式。4)配置中控设备监控模块,并将数据上传。2.3PLC系统I/O模块的保护PLC柜的选用应有一定的电磁屏蔽保护措施,I/O板应进行以下保护:1)I/O输出模块应加装隔离输出继电器,以无源触点方式连接电气控制回路。2)I/O输入模块应加装光电隔离措施。3)室外信号输入应安装SPD保护,采集SPD损坏状态。


  2.4仪表检测设备的保护


  仪表检测设备应进行以下保护:1)仪表电源应安装SPD防护。2)仪表4mA~20mA信号输出应安装SPD防护。3)仪表应可靠接地保护。


  2.5视频监控系统设备的保护


  视频监控系统设备应进行以下保护:1)视频摄像机电源应安装SPD防护。2)视频摄像机信号输出应安装SPD防护。3)视频监控系统应可靠接地保护。4)视频监控系统的安装应能观察到车间各主要设备的运行情况。


  2.6控制系统设备档案


  1)用电设备(水泵、鼓风机等)电流、电压、功率等历史数据收集。2)建立用电设备采购时间、安装时间、安装地点、维护时间次数、故障等运维档案。3)系统自动完成设备归类、故障归类并形成表格。


  2.7控制系统设备的联动与推送


  设备运维管理系统与控制中心控制系统实现数据共享,作为系统联动控制的保障和参考,保障控制系统平稳运行,提高效率,减小设备折损率。根据设备管理方式、报警级别等,实现故障层级推送,所有故障在控制系统操作员画面显示。一般设备故障通过手机APP进行多形式(短信、语音等)推送至运维人员;重大故障通过手机APP进行多形式(短信、语音等)推送至运维人员及相关部门领导、公司领导等。在故障推送过程中,根据建立的各种档案信息(如事故级别、故障维护方案建议等),同时推送至运维人员,以降低维修时间。


  3结语


  随着水处理厂智能化程度逐步提高,如何保证水处理设备的高效、安全运行,显得尤为重要。相应地,根据不同建设单位对电气控制和设备防护、联动保护的要求,建立相关设备管理系统将是日后的一个重要环节。电气安全监测系统将动力系统、环境系统、UPS、PLC、现场主要控制设备、门禁、视频等报警、管理集成到统一管理平台,呈现了远程可视化管理功能,达到了提高水处理厂的工作效率,降低维护成本,确保出水水质的宗旨与目的。相信系统会随着工程的积累而继续完善,并与SCADA系统完美融合,该控制系统能够进一步降低水厂能源消耗及运行成本,保障水处理效果达到最佳。


  作者:刘忠祥 解存福 丁查明 刘杰


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