基于4G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱工儀表伴熱帶監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

摘要：北方地區(qū)冬季會由于室外儀表管路凍結(jié)造成熱工保護系統(tǒng)動作，為了保證表計的正常運行，防止凍管威脅機組安全運行，利用成熟的4G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對給水流量保溫箱內(nèi)的溫度及伴熱帶的溫度進行實時監(jiān)測，同時將收集到的數(shù)據(jù)通過無線方式傳送給手機App，實現(xiàn)對現(xiàn)場情況的實時監(jiān)控及報警提醒功能。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);儀表伴熱帶;溫度監(jiān)測;實時監(jiān)控;保護可靠

0? ? 引言

我公司2×350 MW機組為超臨界直流鍋爐，沒有汽包作為分界點，給水經(jīng)過受熱面直接加熱生成過熱蒸汽，所以保證給水流量與蒸汽流量的平衡關(guān)系至關(guān)重要，給水流量對機組安全的重要性也可見一斑。在冬季寒冷的環(huán)境下，汽水介質(zhì)的測量管路必須設(shè)置加熱用的伴熱帶并加敷保溫棉，以保證測量管路中的介質(zhì)不會因溫度過低造成結(jié)冰，影響過程量的檢測。我公司2017年初發(fā)生了一起因主給水流量測量表計（圖1）凍管導(dǎo)致的鍋爐MFT機組非停事故。為了保證表計的正常運行，防止凍管威脅機組安全運行，我們自行開發(fā)了一套基于4G物聯(lián)網(wǎng)功能的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，對給水流量保溫箱內(nèi)的溫度及伴熱帶的溫度進行實時監(jiān)測，同時將收集到的數(shù)據(jù)通過無線方式傳送給手機App，實現(xiàn)對現(xiàn)場情況的實時監(jiān)控及報警提醒功能。

1? ? 實施方案

（1）采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、安裝方便、實用性較強等特點。

1）無線數(shù)據(jù)傳輸及控制模塊（WM10WIFI-DTU）：無線傳輸及控制模塊（圖2）具有GPRS/Wi-Fi/RS232/RS485等多種通信模式便于選擇，GPRS/Wi-Fi模式用于將采集到的數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控圖像以4G技術(shù)傳送至App中心平臺供用戶查看。

2）安裝高清視頻監(jiān)控攝像頭：采用獨立可360°旋轉(zhuǎn)的監(jiān)控攝像頭，用無線傳輸方式推送至中心平臺，以便維護人員實時清晰觀察和調(diào)取現(xiàn)場設(shè)備實際運行視頻及60天內(nèi)實時錄像，有利于技術(shù)人員進行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（2）利用遠(yuǎn)程智能控制設(shè)備加強設(shè)備遠(yuǎn)程控制功能。

1）設(shè)備控制組：控制系統(tǒng)主要由DTU控制I/O模塊、DC24 V繼電器等組成。軟件系統(tǒng)可以由控制中心后臺上設(shè)置點動、啟停、聯(lián)鎖等控制功能，并在設(shè)備積灰或環(huán)境溫度過高時及時進行吹掃，減輕維護人員現(xiàn)場巡檢勞動強度。

2）控制中心App平臺：App平臺（圖3）作為完整的物聯(lián)網(wǎng)集合體具備數(shù)據(jù)傳輸/處理/存儲/展示、用戶管理、報警等功能（圖4），從而輕松易舉地實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（3）增加設(shè)備參數(shù)異常、故障報警和歷史數(shù)據(jù)采集、記錄功能。

該控制中心App平臺支持電腦網(wǎng)頁、蘋果iOS/安卓App，具有App報警/微信報警推送、歷史報表、歷史曲線、視頻監(jiān)控等功能，監(jiān)測到報警時驅(qū)動本裝置蜂鳴器報警，同時會以平臺通知或微信信息方式推送至用戶移動端，便于維護人員隨時查看設(shè)備參數(shù)異常信息、實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)。

2? ? 運行現(xiàn)狀及分析

原來采用的方式是人工一天4次現(xiàn)場對熱控保溫箱及伴熱帶進行檢查，檢查兩臺機組大約需要2 h，人員負(fù)擔(dān)較重。現(xiàn)增加一套基于4G物聯(lián)網(wǎng)功能的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，獨立于現(xiàn)場控制系統(tǒng)，對給水流量保溫箱內(nèi)的溫度及伴熱帶的溫度進行實時監(jiān)測（圖5），同時將收集到的數(shù)據(jù)通過無線方式傳送給手機App，實現(xiàn)對現(xiàn)場情況的實時監(jiān)控及報警提醒功能。這樣就解放了檢查人員，還可使其對熱控重要測點的溫度參數(shù)了如指掌（圖6、7、8），且不會影響原有的現(xiàn)場系統(tǒng)，安全性高，經(jīng)濟可靠，為機組安全生產(chǎn)提供了又一道保障。

3? ? 取得的效益

本方案的有益效果：冬季儀表伴熱帶投運后，維護人員可以實時監(jiān)控伴熱帶運行情況，若有異常本裝置將及時報警，提高了儀表伴熱帶運行安全可靠性，保證了表計投入率及測量準(zhǔn)確性，避免了伴熱帶故障導(dǎo)致表計采樣管路結(jié)冰，造成表計無法正常測量，從而引起保護動作。且維護人員還可通過本系統(tǒng)進行設(shè)備巡檢，減輕勞動強度，做到既對熱控重要測點的溫度參數(shù)了如指掌，還不影響原有的現(xiàn)場系統(tǒng)，安全性高，經(jīng)濟可靠，為機組安全生產(chǎn)提供了又一道保障，避免了現(xiàn)場設(shè)備損壞帶來的備件購買費用（30余萬元）及機組非停對企業(yè)的經(jīng)濟處罰損失。

4? ? 結(jié)語

電力事業(yè)和自動化技術(shù)的快速發(fā)展，要求發(fā)電設(shè)備實現(xiàn)高度自動化和智能化，控制系統(tǒng)的安全性、可靠性變得日益重要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在熱工保護系統(tǒng)的應(yīng)用，可以大大提高熱工保護的可靠性，從而提高運行機組的安全性和經(jīng)濟性。

收稿日期：2020-04-17

作者簡介：姚文華（1980—），男，山西芮城人，助理工程師，山西漳電蒲洲熱電有限公司設(shè)備維護部主任，研究方向：設(shè)備維護。