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        基于物聯網背景下的環(huán)保數據報警功能優(yōu)化研究與應用

        2020-05-04 12:36:18張震坤
        儀器儀表用戶 2020年5期
        關鍵詞:排口煙囪測控

        李 輝,張震坤,陽 斌

        (華能安源發(fā)電有限責任公司,江西 萍鄉(xiāng) 337200)

        在“超低排放”背景下,國家對各火電企業(yè)煙囪總排口污染物排放要求越加嚴格,這就要求各企業(yè)不僅要保證脫硫、脫硝、除塵等環(huán)保設施的穩(wěn)定運行,確保環(huán)保數據不超排,也要保證煙囪總排口CEMS儀表正常工作,確保其準確測量。

        在各火電企業(yè)中,當機組煙囪總排口的環(huán)保數據出現超排時,如何使運行人員第一時間發(fā)現數據超排并及時調整工況;或者當CEMS儀表發(fā)生故障和CEMS儀表電源丟失的時候,如何第一時間告知運維人員并及時開展搶修工作,顯得尤為重要。

        1 傳統報警功能現狀分析

        針對“煙囪總排口環(huán)保數據超排”“煙囪總排口CEMS儀表故障”和“煙囪總排口CEMS儀表電源丟失”等一系列重要的環(huán)保報警信息,華能安源電廠原先通過DCS“光字牌報警”的方式,提醒運行人員。

        圖1 繁雜的脫硫系統“光字牌報警”畫面Fig.1 Miscellaneous picture of "light brand alarm"of desulfurization system

        但是,DCS“光字牌報警”報警畫面繁多、數據量龐大(如圖1所示),運行人員有時會因為注意力分散,出現“顧此失彼”的情況,從而導致環(huán)保數據長時間超排,或CEMS儀表長時間故障,或CEMS儀表電源長時間丟失而未被及時發(fā)現的安全隱患和被動局面,嚴重時甚至會使企業(yè)受到環(huán)保電價考核,給企業(yè)造成一定經濟損失。

        2 報警功能優(yōu)化策略研究

        本文在物聯網大背景下,研究開發(fā)了一種新型的環(huán)保數據報警功能[1](下文稱作物聯網無線遠程測控單元)。

        當環(huán)保數據出現超排或CEMS儀表發(fā)生故障,或CEMS儀表電源丟失時,該物聯網無線遠程測控單元會給指定專人發(fā)微信、發(fā)短信、打電話,第一時間提醒其異常情況的發(fā)生,并即時采取相應措施。當恢復正常后,該物聯網無線遠程測控單元會給指定專人發(fā)微信、發(fā)短信、打電話,第一時間告知其異常情況已經恢復正常。

        該物聯網無線遠程測控單元由無線智能測控終端、供電電源、SIM電話卡、吸盤天線、DI信號接線端子組成,如圖2所示。

        圖2 物聯網無線遠程測控單元示意圖Fig.2 Map of the Internet of things wireless remote measurement and control unit

        3 報警功能優(yōu)化方案研究

        3.1 新增DCS邏輯

        利用DCS組態(tài)軟件,分別對機組煙囪總排口環(huán)保數據超排、CEMS儀表故障信號、CEMS儀表電源丟失信號進行邏輯組態(tài)。

        當#1機組煙囪總排口SO2濃度大于35mg/m3或總排口NOx濃度大于50mg/m3,或總排口粉塵濃度大于5mg/m3時,延時20s,輸出總排口環(huán)保數據超排[2],對應#1機組26-1DCS控制柜BRANCH4的第1塊DO卡件的9通道;當#1機組煙囪總排口CEMS儀表故障時,對應#1機組26-1DCS控制柜BRANCH4的第1塊DO卡件的10通道;當#1機組煙囪總排口CEMS儀表電源丟失時,對應#1機組26-1DCS控制柜BRANCH4的第1塊DO卡件的11通道。具體的邏輯組態(tài),如圖3所示。

        圖3 DCS邏輯組態(tài)畫面示意圖Fig.3 DCS logical configuration diagram

        3.2 工控網絡安全技術保障[3]

        為了保證網絡安全性,除了DCS采用物理隔離的獨立網絡,未經授權的設備禁止接入DCS管理主機(從源頭阻止病毒感染主機)外,對于物聯網無線遠程測控單元,采用實時監(jiān)控綜合審計方案,及時審計、記錄生產網內部及外部對物聯網無線遠程測控單元的操作行為,以及來自外部的網絡攻擊威脅,并提供監(jiān)測與預警,確保事后的可追溯性。而對于物聯網無線遠程測控單元用戶,采用黑名單、IP-MAC地址相結合的防護機制,實時對網絡行為、流量進行監(jiān)控,有效防止非法訪問。

        圖4 物聯網無線遠程測控單元現場安裝示意圖Fig.4 Site installation diagram of the Internet of things wireless remote measurement and control unit

        3.3 物聯網無線遠程測控單元參數設置

        將無線智能測控終端送電,管理員通過個人手機微信平臺,成功關注“物聯應用聯盟”微信公眾號后,點擊右下角“用戶注冊”,注冊管理員賬號。登錄管理員賬戶,進入調試后臺:

        1)對無線智能測控終端的各個DI接線端子進行定義:

        ◇ 當#1機組煙囪總排口SO2濃度大于35mg/m3或總排口NOx濃度大于50mg/m3或總排口粉塵濃度大于5.0mg/m3時,總稱為總排口環(huán)保數據超排,對應無線智能測控終端的#1接線端子。

        ◇ 當#1機組煙囪總排口CEMS儀表故障時,對應無線智能測控終端的#2接線端子。

        ◇ 當#1機組煙囪總排口CEMS儀表電源丟失時,對應無線智能測控終端的#3接線端子。

        2)添加微信收信人用戶(一般選擇環(huán)保專工、運行專工、檢修專工、CEMS儀表運維人員,人數沒有上限)信息。

        3)添加短信收信人用戶(一般選擇環(huán)保專工、運行專工、檢修專工、CEMS儀表運維人員,人數沒有上限)信息。

        4)添加電話聯系人用戶(一般選擇環(huán)保專工、運行專工、檢修專工、CEMS儀表運維人員,人數沒有上限)信息。

        3.4 現場安裝接線

        選擇移動網絡信號較好的現場,在現場引入220VAC電源,將無線智能測控終端、吸盤天線固定牢固,如圖4所示。對DCS控制柜中DO卡件相應的通道進行接線,如圖5所示。

        圖5 DO卡件接線示意圖Fig.5 DO card wiring diagram

        圖6 微信用戶收信記錄示意圖 Fig.6 WeChat user credit record diagram

        將DO卡件輸出的開關量信號線,接入至無線智能測控終端對應的DI端子。

        完成上述工作后,將無線智能測控終端的“開關撥扭”,由“關”位撥至“開”位,此時,物聯網無線遠程測控單元進入正常工作狀態(tài)。

        圖7 短信用戶收信記錄示意圖 Fig.7 SMS user receipt record diagram

        3.5 調試試驗

        在DCS中強制相關信號,微信用戶收信記錄如圖6所示。

        在DCS中強制相關信號,短信用戶收信記錄如圖7所示。

        在DCS中強制相關信號,電話用戶接到通知記錄如圖8所示。

        4 結語

        華能安源電廠對傳統的環(huán)保數據報警功能優(yōu)化后,較大地減輕了運行人員和檢修人員的環(huán)保壓力。與此同時,該項基于“物聯網”背景下的研究成果,具有設計巧妙、創(chuàng)新性強[4]、安裝方便、調試簡單、零維護量等一系列特點,不僅可以用于火電企業(yè)氣態(tài)污染物排放指標的監(jiān)測報警,也可以推廣至火電企業(yè)的污水處理、氨泄漏、氫泄漏等其他重要參數的監(jiān)測報警。

        綜上所述,通過本次優(yōu)化研究,既為公司的環(huán)保安全工作起到了“保護傘”的作用,也進一步助推了“智能電廠”的發(fā)展建設。

        圖8 電話用戶接通知記錄示意圖Fig.8 A diagram of the phone user's notification record

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