淺談煙氣發(fā)電機遠程在線監(jiān)控系統的構建

白 濤

（中油國際（蘇丹）煉油有限公司，北京 100101）

0 引言

某煉油廠為提高環(huán)保效益，增加能源利用能力，利用催化裝置在生產過程中產生的高溫廢煙為介質帶動發(fā)電機發(fā)電。該機組采用上海發(fā)電機廠生產的QF-20-2型發(fā)電機，容量為20 MW，利用催化裝置尾氣發(fā)電。無刷勵磁電動機型號為ZLWS6-450×180，轉速為3 000 r／min。高壓開關柜采用西門子額定電壓7.2 k V的真空開關柜，煙機勵磁采用ABB的SFE型勵磁裝置，保護裝置采用西門子7SJ5系列綜合保護器，同期裝置采用西門子7 VE系列繼電器，轉子監(jiān)測采用上海發(fā)電機廠的GDS轉子監(jiān)測裝置。通過煙氣發(fā)電系統的構建，該煉油廠取得了極大的經濟效益和環(huán)保效益。但在煙氣發(fā)電機組的運行中，需要構建一套遠程在線監(jiān)控系統，以保障該機組的安全正常運行。下面本文就該機組在線監(jiān)控系統的構建進行簡要分析。

1 系統構建分析

1.1 系統分析

該煉油廠的煙氣發(fā)電系統采用西門子7SJ5系列綜合保護器及西門子7VE系列繼電器，并由上海發(fā)電機廠的GDS轉子監(jiān)測裝置進行轉子監(jiān)測。在整個煙氣發(fā)電系統中，設有無人值守監(jiān)控室和有人值守監(jiān)控室，兩室距離較遠。遠程在線監(jiān)控系統的構建中，需將系統安裝在有人值守監(jiān)控室內，然后利用局域網與無人值守監(jiān)控室進行數據通信。首先利用在線監(jiān)控系統在無人值守監(jiān)控室采集系統運行數據，再通過局域網將數據傳輸至有人值守監(jiān)控室中。為此，決定采用DCOM技術來構建分布式在線監(jiān)控系統，實現該煉油廠煙氣發(fā)電機的遠程在線監(jiān)控。

1.2 DCOM技術分析

DCOM技術是利用一系列微軟的概念和程序接口構建分布式組件對象模型的軟件技術。利用DCOM技術，客戶端程序對象能夠請求來自網絡中另一臺計算機上的服務器程序對象，除了允許同一臺計算機上的客戶端和服務器之間進行通信，還支持2臺不同機器上組件間的通信，無論在局域網、廣域網還是Internet中都具有極高的適應性，能通過在客戶端運行組件應用以適用于性能要求不同的客戶，具有極高的靈活性和可擴展性。

在煙氣發(fā)電機遠程在線監(jiān)控系統的構建中應用DCOM技術，不僅能實現各功能模塊的互相定位及各組件之間的互相監(jiān)視，還能利用各功能組件的相互通信來協同工作，通過網絡協議來實現相當于本地進程間的相互通信，以實現對煙氣發(fā)電機的遠程在線監(jiān)控。

2 系統構建設計

2.1 遠程在線監(jiān)控系統拓撲結構

遠程監(jiān)控包括遠程監(jiān)測和遠程控制2部分，遠程監(jiān)測以獲取設備信息為主，遠程控制即通過網絡進行遠程操作。整個系統首先利用現場數據采集設備，如溫度、濕度、速度、電流、電壓等各種傳感器，采集設備運行狀態(tài)信息，并將這些信息轉變?yōu)閿底中盘枺賹⑦@些數字信號通過網絡傳輸至有人值守監(jiān)控室的上位機，然后遠程診斷工程師通過上位機獲取相關狀態(tài)信息，對設備運行狀態(tài)進行分析評估，得出診斷結論并發(fā)出相關控制指令，最后這些指令通過網絡返回到相關設備上，利用控制器對設備進行控制。整個系統利用信號采集器、網絡、控制器來實現，工作人員并不需要到達設備現場，監(jiān)測和操控不受時間和空間限制。系統拓撲結構如圖1所示。

圖1 系統拓撲結構示意圖

整個系統共由現場執(zhí)行層、網絡通信層、組織協調層、遠程監(jiān)控決策層4層構成，最終形成分層階梯式的遠程在線監(jiān)控體系。每一層從上一層接受命令并向上一層反饋信息，同時向下一層發(fā)布命令并接收下一層反饋信息。同時，每一層所承擔的上層發(fā)布工作由本層進行橫向協調來完成。整個系統的通信采用TCP／IP協議進行，利用局域網和無線傳輸網實現信號傳輸，最終完成整個煙氣發(fā)電機的遠程在線監(jiān)控工作。

2.2 現場執(zhí)行層

現場執(zhí)行層包括多臺煙氣發(fā)電機組、各種信號采集器、各類現場控制器。每臺發(fā)電機組均配置現場信號采集控制箱，利用PLC負責轉速、溫度、濕度、電流、電壓等相關數據的采集和控制，并將現場采集的光電信號轉化為數字信號，同時將接收到的數字控制信號轉變?yōu)楣怆娦盘枺瑐鬏斨罰LC控制器，實現對相關組件的遠程控制。現場信號采集控制箱通過局域網與無人值守監(jiān)控室進行數據通信，其結構如圖2所示。

2.3 組織協調層

組織協調層主要完成整個系統的組織協調工作，包括數據傳輸、數據交換、數據處理等，是監(jiān)控中心與現場執(zhí)行層之間的橋梁，主要由監(jiān)控中心服務器、數據處理器、網絡交換機、數據傳輸光纜等組成。考慮到整個系統存在大量數據傳輸，且實時性、穩(wěn)定性要求極高，本系統采用了支持冗余的環(huán)網拓撲結構，利用智能型以太網交換器執(zhí)行數據交換。網絡交換機配備功能模塊擴展插槽，以便使用過程中根據需要進行功能擴展，從而提高系統的靈活性。組織協調層結構如圖3所示。

圖2 現場執(zhí)行層結構示意圖

圖3 組織協調層結構示意圖

2.4 遠程監(jiān)控決策層

遠程監(jiān)控決策層根據現場執(zhí)行層所采集的數據，遠程監(jiān)控現場設備的工作狀態(tài)，并跟蹤其相關工作參數，通過所獲取的參數評價現場設備工作狀態(tài)是否正常，如果存在異常要判斷所需發(fā)出的動作指令，并向現場執(zhí)行層相關控制器發(fā)布，以實現現場設備的遠程控制。

3 結語

開發(fā)實踐證明，本系統能很好地實現煙氣發(fā)電機工作參數的遠程監(jiān)測，并能通過所采集的數據進行現場設備工作狀態(tài)的評估，發(fā)布相應的指令對現場工作設備進行遠程控制。其數據傳輸系統能夠承擔龐大的數據傳輸交換任務，同時擴展功能模塊能支撐良好的功能擴展任務，具有極高的實踐應用價值。

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