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关键词:自动化系统;应用分析;分散控制系统
中图分类号:TQ172文献标识码: A
前言
现代水泥生产工艺设备的单机容量相对于较大,生产连续性较强,在生产的过程中对于快速性和协调性的要求也相对于较高。为了提高企业的竞争力,自动控制的实施就显得尤为重要。在新型的干法水泥生产过程中,自动化控制生产起着非常重要的作用,它能保证生产稳定、降低耗能和成本、提高产品的质量。
1.水泥厂控制系统的发展
1.1可编程逻辑控制器在水泥厂的应用
60年代末,随着可编程逻辑控制器的出现,在水泥厂的控制中获得了广泛的应用,可编程逻辑控制器是一种数字控专用电子计算机,它使用了可编程序存储器储存指令,执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能,并通过模拟和数字输入、输出等组件,控制各种机械和工作程序,目的是取代传统的继电逻辑控制,建立柔性控制系统。80年代初,随着新型干法生产线的引进,其生产控制要求设立中央控制室,把过去分散的车间控制集中到中央控制室进行集中操作与监督,电机开停逻辑控制广泛采用可编程逻辑控制器进行控制,过程变量则在中控室采用张型仪表盘,实现集中监控。
1.2分散控制系统
80年代开始,随着计算机的发展,在水泥厂控制的系统中也有分散控制系统,分散控制系统主要就是集分散控制和集中操作管理的控制的系统于一体。分散控制系统是以分散的控制设备来适应分散的过程,并且将他们通过数据高度公路和基于阳极放射冠的显示器操作相互连接,一起实施对整个工程过程的控制和监督。水泥厂在采取分散控制系统之后,取代了传统的二次模拟表,大型仪表屏及用于设备控制之间联锁用的大量继电器和电缆,中央控制室的面积与原来的相比也缩小了几倍,此时工程设计、接线、线路检查简单,方便,输入、输出量仅划分为两类,省去了二次仪表的维护。
传统分散控制系统各过程控制站和数据采集站的物理分布在很大程度上仍然是集中的,即系统的过程I/O部份是以板卡的形式集中在机柜内,通过并行总线同主CPU进行通信。过程控制站的这种结构形式造成了危险的集中,同时,一对一的信号接线方式导致了工程周期长,安装费用高等,另外,分散控制系统软件的关键部份―组态软件都有是分散控制系统厂商自己开发的,开放程度差,很难与第三方软件兼容。
1.3现场总线控制系统
现场总线是一个计算机网络,是用于现场仪表或控制装置与控制室控制系统之间的一种全数字化、双向、多站的通信系统。由于在网上传输的是数字信号,因此,提高了信号的传输精度及可靠性,传统的通信是基于模拟或离散技术,只能一个方向传输参数,而现场总线支持双向多变量通信,因此,大大地降低了信号传输的成本。
现场总线的核心是总线协议,基础为智能现场装置,多功能智能化现场装置具备以下功能:①与自动控制装置之间的双向数字通信功能;②信息差错检测功能;③控制器功能。
2.水泥厂自动化系统和互联网的结合
过程控制自动化经历了由简单计算机控制到综合网络化控制的发展历程。这主要分为两点:①直接数字控制系统用计算机控制取代操作指导系统,提升了工业控制的自动化水平;②分布式集中智能分散控制系统采用分布式网络化控制,提升了企业综合自动化的水平。可以预见的是,物联网作为新的技术革命必然在过程自动化领域具有重要的意义,它将提升企业的综合智能化水平。现有水泥厂自动化系统多采用分布式集中智能,这种智能的实现是自上而下的,一般处于金字塔模型的上层。究其原因,主要是由于仪器或设备缺乏主动交互的能力。 物联网的架构下,故障诊断是自下而上进行的,故障仪器将主动与维修人员取得联系并汇报故障的类型和时间地点,因而形成一种分布式地自下而上的智能模式。
3.Ethernet/IP和现场总线技术的分散控制系统设计的结合
照传统的分散控制系统,我们设计了一套基于Ethernet/IP和现场总线技术的集散控制系统,该系统继承了传统的分散控制系统冗余结构,引人了当前较新的方案和现场总线技术。在软件的设计上,我们选用市场上已成熟的组态软件,进一步提高了系统的开放性和可靠性,缩短了开发时间。这种形式的分散控制系统有效的克服了传统分散控制系统的不足,使分散控制系统成为了一个全开放,全分布的工业过程控制系统。
3.1控制结构
(1)现场级
现场级由常规仪表和现场总线仪表构成,现场级设备是各类传感器、变送器和执行器,它们将生产过程中的各种物理量转换为电信号, 送往控制站和数据采集站,或者将控制站输出的控制量送至执行机构,实现对生产过程的控制。
(2)控制级
控制级主要由过程控制站和数据采集站构成,在水泥厂中,把几个控制站设在不同的控制室中,过程控制站接收由现场设备送来的信号,按照一定的控制策略计算出所需的控制量,并送回到现场的执行器中去。过程控制站完成连接控制,顺序控制或逻辑控制功能。
监控级的主要设备有运行员操作站人机界面,工程师工作站电子商务作业平台和计算站。工程师工作站电子商务作业平台是为了控制工程师对分散控制系统进行配置、组态、调试、维护所设置的工作站。计算机站的主要任务是实现对生产过程的监督控制,完成复杂的数据处理和运算功能。
(3)管理级
管理级管理信息系统系统包括厂级管理计算机,过程控制组的管理计算机,它所面向的使用者是厂长、经理、总工程师、值班长等行政管理或运行管理人员。厂级管理系统的主要任务是监测企业各部份的运行情况,利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况,从企业全局利益出发辅助企业管理人员进行决策,帮助企业实现规划目标。
3.2系统硬件结构的设计
分散控制系统系统在硬件上可以得出,这种系统与传统分散控制系统在结构上的最大差别在于I/O部分从分散处理单元控制柜中分离了出来,形成了进一步分散的结构。过程控制站和分散处理单元由多个基本控制单元BCU组成,基本控制单元包括CPU、离散I/O、远程I/O、模拟量I/O、通信模块、电源模块、现场总线模块等构成。
3.3系统软件设计
(1)软件的功能
人机界面由其相应的组态软件在工程师站组态,下载到操作员站并在其上运行,它提供了友好的流量图显示,实时历史趋势报告、报表、时间管理等功能。其基本功能如下:①图形画面显示功能:能够使画面目标移动、整形、旋转、组合、分割、缩放等等,能够利用和编辑内部的动态符号库,并且可以模拟传统仪表进行画面设计,各画面之间可任意交换有关图形。②动态图形:能模拟现场工艺流程,使画面处于动态显示状态,并可设置所有参数。③报警:报警提供时间、报警描述、报警类型、报警时现场数据及相关的工艺操作画面的高级和易于理解的信息,并能形成报警历史库,供用户查证。
(2)逻辑控制
在水泥厂自动化控制的过程中的控制逻辑完全符合国际电工学会的要求。在国际电工学会的编程要求中,定义了几种语言:两种文本语言指令表和结构化文本,两种图形语言功能,块图和梯形图。维护MAC表格是分散控制系统中最常用的一种语言,因为它的编辑是通过搭接基本的功能块来完成的,其功能块可以封装适于过程控制的复杂的控制算法等。组织语言图形化了整个控制过程,它将整个程序分散成若干逻辑控制块以对应于过程的相应步骤单元,并提供了控制块间的转移和连接,这种面向流程的功能使程序员更为结构化地进行控制程序的编写。系统支持用户自定义控制算法,用C语言定义的控制算法可以在控制逻辑组态环境中以功能块的形式封装起来,从而大大扩展了系统的控制能力。
结束语
要全面的设计好水泥厂的自动系统,本文结合了当前工业控制中的新技术和方案,充分将Ethernet/IP和现场总线技术应用到分散控制系统中,使得分散控制系统可以在物理上得到充分的分散。充分在系统中使用国际电工学会编程的标准,进一步提高了分散控制系统的开放性。随着计算机行业的发展,在水泥厂自动化系统中的应用也是越来越广泛。
文章将对用电采集系统的基本内容进行介绍,同时对其基础的计量异常监控与分析进行讨论。
【关键词】用电采集系统 计量异常 监测 分析
随着科技的不断发展,用电采集系统已经凭借其自身所具有的优势广泛应用于电力企业中,其所具有的主要功能包扩采集电量,统计分析电力数据以及对电力进行考核等,此外,在电力管理方面也发挥了巨大的作用,其可以对计量异常进行有效的监测分析,确保电力系统的正常运行。
1 用电采集系统
用电采集系统是对采集于用户的用电信息进行分析处理,以及对完整数据进行实时监控,以对电力用户的用电情况进行良好的管理、分析,其在监测计量是否出现异常以及电能质量好坏方面有着非常重要的作用,这也极大的促进了电网向着智能化方向不断发展。大多数用电采集系统主要包括采集设备、通信通道以及主站三个组成部分。用电采集系统的信息底层即为采集设备,其主要对整个系统的原始用电信息进行收集,而通信通道则为主站与采集设备的通道。“全覆盖、全采集”是这个系统的基本建设目标,在建设系统过程中要求必须要对所有电力客户进行覆盖,确保能够全面采集用户在用电过程中的所有信息,同时对于电力用户在各个时段的电压、电流、功率因数、功率、剩余电量、剩余电费以及电能值等数据也要进行采集,对于一些大用户,该系统的采集频率为十五分钟每次,而对于一般的居民用户则要求相对要低一些,每天早晚冻结的数据是需要采集的,因此该系统每天所需要采集的数据量是非常大的。如果该系统成功建立,利用其就可以对计量出现的异常现象进行监测以及分析。
2 计量异常监测与分析
计量异常监测分析是针对电能计量数据信息所进行的过程监测与分析,对采集数据进行综合分析,统计形成监测数据,然后以监测数据为基础,对计量装置以及用户设备的运行状况进行分析,对电能计量设备运行状态的正常与否进行判断,并且据此进行相适应的故障处理方案的制定。
2.1 异常数据的来源
随着我国智能电能表的技术不断发展,其事件记录功能也得到了良好的提高。第一,存储容量得到了提升,事件记录的总数次得到了有效的提高;第二是对电表异常事件进行了添加并对其进行了规范,对断相、失压、失流、逆相序以及开盖记录等异常事件进行了字段上的统一,实现了来自由各个厂家的电表的事件记录格式不兼容现象的有效避免,为采集系统对计量异常进行判断提供了技术保障。此外,采集系统所具有的计算功能还可以分析遥测数据,进而有效判断计量设备出现的基本故障及异常,实现计量异常监测水平的有效提升。
2.2 异常数据的监测
对互感器和电能表的在线状态进行监测分析、对电能计量线路与母线的平衡进行监测分析,提供应该追加的电量数据与合理的解决方案给对存在有问题的监测数据,并通过SVG图形进行展示,以对设备的状态进行查询和对数据进行浏览,上述内容均属于异常数据监测所要实现的功能任务。
2.2.1 互感器和电能表的在线状态监测分析
其主要是根据电压与电流的监测数据以及事件记录,对每个计量点设备的运行情况进行判断。实现对二者的监测原理是:
(1)终端遥测量分析判断法,该方法是预判断采集到的数据;
(2)电表事件记录判断法,其是依据电能表出现的一些异常事件如断相、失压、失流、过流或过压等,对电流以及电压回路出现的异常与其出现异常的过程中电能的有功、无功总电能值进行分析,此方法要充分判断电表的各种事件的门槛阈值,实现导致事件误判等现象出现的有效避免。
2.2.2 电能计量线路与母线的平衡监测分析
根据相关要求,正负百分之二是三十五千伏以及以下母线电量的不平衡率的控制范围,而一百一十千伏以及以上母线电量的不平衡率的控制范围则应为正负百分之一。所以,用电采集系统则根据母线电量不平衡公式对各级电网母线的供入模型以及供出模型进行维护,依据系统电量检测数据对母线电量不平衡进行检测以及分析。
2.2.3 SVG图形展示
SVG即可缩放矢量图形,其是在可扩展标记语言的基础上对二维矢量进行描述的一种格式。在对图像内容进行描述的过程中,其必须严格按照XML语法进行并且其描述语言采用文本格式。而由于用电采集系统是属于非实时系统,因此设备是不能对实际现场的设备状态进行同步显示的,这也就导致了SVG图形的展示效果大大降低,因此电力企业则进行了GIS平台的建立,其采用CIM/SVG的格式对站内的一次接线图进行传输,通过总线将其传送到营销用电采集系统中,之后采集系统利用服务调用相应数据进行传送,进而实现电网模型实时、可视的展示。
3 用电采集系统存在的问题及其应对措施
3.1 事件记录功效发挥的全面性
在对互感器与电能表的在线状态进行监测分析的过程中,事件记录功能是必不可少的关键手段,电能表的规约对于电表事件记录的采集是非常重要的,一些扩展兼容性相对较差的规约会导致事件记录对计量设备的监测能力大大降低。因此对电能表的规约进行改善,以实现电能表事件记录的采集能力最大限度的发挥,进而提高其对计量异常的监测、分析能力。
3.2 加大用电采集系统的深化应用
用电采集系统对计量异常的监测与分析进行描述后,发现用电采集系统在设计过程中没及时对需求定义进行征求,进而导致用电采集系统的深化应用没有方向可循。所以在对用电采集系统进行进一步的应用过程中,应该首先对需求定义进行征求,进而对其进行分析以整理得到需求模型,并将此作为进行用电采集系统深化的根据,从而实现用电采集系统应用范围的有效扩大。
4 总结
用电采集系统为计量异常的监测与分析提供了有效的手段,然而其功能在各方面还是具有一定缺陷的,因此相关单位应加大对用电采集系统的研究力度,对现场实际经验进行不断总结,以实现用电采集系统在计量异常的监测和分析上发挥更强的作用。
参考文献
[1]范洁,陈霄,周玉.基于用电信息采集系统的电能计量装置异常智能分析方法研究[J].电测与仪表,2013(11).
[2]张勇勤,丁春香.用电信息采集系统电能计量数据异常原因分析[J].电子制作,2015(02).
[3]周B.用电信息采集系统在电能质量在线监测中的应用与评价[J].华东电力,2011(12).
关键词 DCS;系统;热工自动化;应用
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0176-01
1 系统概述
DCS系统(集散控制系统)是新型的控制技术之一,它是通过应用计算机技术,集中的对生产过程进行操作、管理和监测,分散进行控制的技术。DCS系统有处理数据方便、通用性强、安装简单并且非常规范、控制功能完善、调试方便、运行稳定安全等特点,提高管理水平和生产的自动化水平,降低了原材料消耗和能源消耗,保证生产安全,提高劳动的生产效率。现在的大型发电机组分散控制系统DCS已是一种标准模式。近年来DCS系统控制功能已不仅仅局限于热机系统的监视、控制及大联锁等,发电机、变压器组、厂用电系统乃至开关场的控制也纳入DCS 中甚至像自动同期、励磁等指标、可靠性要求很高的专用设备,也有人尝试用 DCS(设计专用智能板件)来实现其功能。
2 DCS系统与PLC、现场总线之间的关系
2.1 DCS系统与PLC之间的关系
火力发电厂的热工控制系统已经广泛的应用DCS系统和PLC。目前,许多的PLC系统可以实现DCS系统能实现的功能,为了使PLC系统同DCS有相同的功能,还需要在下面几个方面下足功夫。
1)CPU的处理功能需加强,除了实现对顺序逻辑关系的处理功能,通过利用多任务的实时操作系统,PLC的CPU还能实现复杂回路计算和模拟回路调节等功能;
2)可以实现关键部件的冗余配置,如控制器;
3)网络具有确定性和实时性,如令牌环和令牌总线总线。与此同时,PLC的功能也逐渐的被DCS系统所包容,如可利用PLC编程语言来进行编程。
2.2 DCS系统同现场总线之间的关系
生产总线简化了系统结构,在设计、安装、正常生产运行的投运及维护检修各方面,都具有优越性。
1)节省硬件的数量和初投资。现场总线系统低级了变送器的使用数量,因为通过安装在设备前段的智能设备,它能直接执行多种计算机功能和传感控制报警,它的操作站可以采用工控PC机,这样就能大大降低硬件投资费用和控制室面积。同传统意义上的DCS系统相比,因为现场的快速总线通信已经能被PLC所支持,所以现场总线技术的采用可以减少大量I/O卡。
2)节省安装材料和费用。对于现场总线系统,其接线十分简单,因为一根电缆和一对双绞线上可容许挂接多个设备,这样就大大减少桥架、端子、电缆的用量,接头校对与连线的设计的工作量也相应的减少,投资也节省了,现场总线系统的采用可减少1/3电缆的使用量。
3)节省了用户费用,掌握高度的系统集成的主动权。原来,一旦DCS的某些功能出现损坏,用户就需要采用同一家的模板行,因为若要再采用其他厂家的模板会存在不兼容的问题。目前的现场总线遵循这同样的协议,系统集成的主动权就掌握在用户手里。
3 DCS系统在运行过程中故障分析
3.1 低压下DCS 系统失控分析
1)电源系统故障分析。电源系统卡指示灯变红,需要更换系统电源卡件。指示灯变绿是由于直流转换过电流引起,信号瞬间接地以及I/O卡件内短路造成电源卡损坏。
现场电源模件在速熔熔丝的作用下一般不会引起电源过流。但是当模件老化和保安电源波动时,会出现红色故障警报。
电源监视模件会在机箱高温、热敏电阻损坏时产生误警报。另外如果PFI功能设置不当,PCU供电电压瞬间的波动,信号瞬间接地,会使PCU柜严重故障,甚至使机组跳闸。为了避免这样的故障发生,需使PCU柜稳定供电,屏蔽电源故障中断PFI功能。
2)模件故障分析。MFP03状态指示灯变红,需要按复位按钮,复位无效的话要进行模件初始化,仍无效的话需要更换卡件。
控制总线和I/O扩展总线故障一般是由于上下机架之间的扁平连接线松动导致,部分I/O模件与主模件无法通讯。改善方法为大修时变扁平链接为紧固插槽式。
NPM/NIS通讯模件使用过程中无法无扰切换到备用的时候,PCU柜参数会消失,控制窗口变白,此时应马上利用M/A硬手操站操作以及监视相关参数。仪控人员应立即恢复PCU柜的NPM/NIS通讯模件运行。检修时最好安排NPM/NIS通讯模件冗余切换的试验。
3)部分模拟量信号漂移问题。系统抗无线电干扰的能力较差,在隔离器的影响下,热电偶和热电阻通道易引起电荷积累,使发送到系统的温度信号产生漂移。解决方法是,漂移信号在端子板上拆线然后再重新接上往往就能恢复正常。
4)卡件受环境影响。卡件对灰尘、静电较为敏感,对环境温度以及湿度要求较高,因此电子室应严格控制室温和湿度。尽量安排停机的时候对卡件的清灰工作,在清灰过程中,应使用绝缘垫、防静电护腕,以防不必要的卡件损坏。
3.2 解决电机失控的对策
1)合适的二极管加装在低压电气开关装置中的分闸继电器处,这样继电器在断开时所放出来的能量就能被吸收,从而可以降低干扰源。对同一电缆中的自身干扰,这种方法有较显著的效果,但对于外界的干扰,这种方法却不能消除自启动现象。
2)220VDC强电驱动的中间继电器加装在电气装置控制回路与DCS系统的低压电气开关装置侧。虽然交流感应电压在电气装置控制回路与DCS系统干扰中产生了,但该类中间继电器是由能量驱动的器件,产生的感应电压不能让该类继电器动作。此外,它也不易受到电磁的干扰,因为,这种中间继电器安装在电气低压开关装置侧,那么它与延时中间继电器(BZS-17型)之间回路就非常短。
上述的提到的技术措施采用后,系统自身的干扰源不仅被大幅度降低外,电气装置控制回路与DCS系统的抗干扰能力增强。
4 结论
DCS的系统构成使整个系统损害的概率降到比较低的水平,加上各种软硬件技术的不断走向成熟,极大地提高了系统的可靠性,因此DCS成为了当今工业自动控制系统地主流。与此同时,我们需要与时俱进的关注以及学习现场总线系统,网络技术, 无线连接技术,软件技术的新发展,使得DCS在应用中体现出更高的社会效益以及经济效益。
参考文献
[1]贾胜海,刘明东.DCS在锅炉控制系统的应用[J].应用能源技术,2003,2.
【关键词】水厂升级改造;超滤系统;中试;应用
随着《生活饮用水卫生标准》的正式施行,净水企业面临着巨大的挑战和机遇,在新标准的要求下改善水厂工艺,使其符合新标准要求是当前面临的挑战。
1、水污染现状
近年来,随着工业化的进一步推广,工业中心和乡镇企业发展有了一定的变化,水污染逐渐呈现出由城市向农村,由沿海向内地,由地表向地下水污染的趋势转移。目前,国内大部分湖泊呈现出营养化、缩小化、近海水域污染化的趋势。相关资料指出,淮河流域的省份工厂排放废水,导致淮河水质变差,污水团下溯,最终导致水厂关门,饮用水出现了前所未有的问题。
我国是世界上最缺水的国家之一,淡水资源人均占有量仅有世界人均占有量的四分之一,加之,近年来,石油化工、有机化工、农药、医药、杀虫剂、除草剂等生产工业的飞速发展,污水排放量猛增,导致我国80%以上的水域受到污染[1]。国内饮用水污染问题日益凸显,常见的主要污染物有氨氮和有机物,这使得我国饮用水源受到严重污染。随着水质标准的提高,人们对水质标准检测认识有所提高,在这个基础上,采用新技术补充常规工艺已成为人们关注的重点。
2、超滤系统在饮用水方面的应用
常规的净水方法有沉淀、混凝、澄清、氯消毒或砂率,这些常规净水方法目前为多数国家采用,这些常规净水方法能有效除去水中的悬浮物、浊度、色度、胶体以及微生物等,对消除水中病原菌、澄清水质有着明显的作用,但不可忽视的是,传统净水方法存在一定的局限性,主要表现在以下几方面:①不能有效消除水中微量有机污染物:一些水中微量有机物是污染物,这些污染物的存在很大程度上增大了水消毒中三卤甲烷消毒副产物生成量,同时也增大了引用水化学污染风险。相关研究表明,传统的净水工艺只能消除20%至30%的水中有机物,加之,溶解性有机物在一定程度上破坏了胶体稳定性,因此,常规净水工艺不能有效去除水源中的微量有机污染物;②对地面水源中的氨氮问题不能有效解决:传统的净水工艺不能有效解决氨氮问题,这为异养菌的生长提供了可能,从而导致水中未被氯消毒杀死的菌类重新生长,从而增大了水生疾病传播的可能性[2];③对病原微生物去除能力有限:二十世纪九十年代,多个国家出现了病原微生物传染事件,这些污染事件指出传统的净水工艺不能确保日常饮用水的安全。病原微生物多是微米数量级,传统净水工艺不能有效过滤到这些极小的病原微生物,从而导致致病微生物进入饮用水,对饮用水的安全构成了威胁。
传统净水工艺不能有效确保饮用水质量,在这种情形下,超滤技术有了快速的发展,并于二十世纪八十年代应用于饮用水的处理过程中。经过多年的研究发展,超滤系统有极强的去除水中污染物的能力。超滤是将溶液分离、净化、浓缩的一种膜透过法分离技术,是一种有广阔发展前景的膜法分离技术[3]。超滤技术能有效去除饮用水中的颗粒物质和浊度,有效出去水中微生物,对饮用水中的有机物有一定的去除效果,对饮用水中絮体或胶体存在的铝铁等也有一定的去除效果。
3、水厂升级改造中超滤系统的中试和应用
以某市地表水厂升级改造为例,简述水厂升级改造中超滤系统的中试和应用。水源厂位于某市某河边,占地2.8亩,地处平坦。该水厂
超滤系统对浊度、颗粒物、藻类及其它因素明显的效果。该市气温较低,这给水厂升级改造中超滤处理带来了困难,一般情况下,低温会导致混凝不充分,絮凝体的形成较慢,且絮凝颗粒松散、细小不容易出现沉淀,出水效果不好。然而,超滤膜去除浊度通过机械截留能较好地实现,试验结果表明,超滤膜工艺在低温或低浊的情况下也具有良好的去除效果,超滤膜的出水浊度不会随着水质波动或变化而变化。但因为超滤膜孔径有一定的不均匀性,因此,超滤膜水中依旧会存在极少量的颗粒物。相对于较小的尺寸,超滤膜对相对大尺寸的颗粒物节流效果较好,超滤膜依靠机械筛分的作用去除颗粒物。该水库中磷或氮含量超标,水体营养指数较高,在温度气候允许的情况下,会出现水体富营养化,促使藻类繁殖。超滤系统依靠筛分机理除去藻类,不会对藻体细胞造成损害,同时,也不会引起细胞内藻毒素释放,进而降低水体中有害有毒溶解性物质的出现。水厂升级改造中超滤系统的中试试验研究中膜污染是最重要的障碍,膜污染是在膜分离的时候尽可能选择适当的操作条件,长时间运行的时候会导致膜污染物质富集和微生物滋生,进而超滤中试试验阻力会增大。一旦出现这种情况,要进行有效的化学清洗,从而帮助超滤系统正常运行。
4、结语
采用超滤系统进行中试试验可控制出水水质,确保出水质量。本文研究表明,超滤膜出水浊度较小,膜系统能较好地除去颗粒物,在藻类繁殖水质恶化的环境下,依然能确保出水水质,基本去除藻细胞。另外,本文研究结果表明,将超滤系统运用到该市地表水水厂实施升级改造方法可行。
参考文献
[1]康宏,徐涛,安海燕等.乌鲁木齐市地表水源水厂升级改造中超滤技术的试验研究[J].2011,34(6):529-533.
[2]Wei Gao,Heng Liang,Jun Ma,et al.Menbrane fouling control in ultrafiltration technologyfordringkwater production:A review[J].Desalination,2011,,221(1-3):1-8.
关键词:继电保护;六统一;应用分析
作者简介:马彦伟(1981-),男,四川乐山人,成都电业局检修试验工区,工程师。(四川 成都 610021)
中图分类号:TM58 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)05-0206-01
一、“六统一”标准出台的背景及现状
随着电网的迅猛发展,变电站工程量与日俱增,这就要求从设计、施工到维护一系列工程过程要有统一的标准。现场调试及维护人员面临众多厂家和回路,要求各装置、各回路、各设计环节尽量统一,以节约调试及维护成本。
而目前从厂家到设计人员在执行“六统一”过程中仍存在很多明统暗不统一的方面,这就势必会对现场的继电保护工作造成影响,引起工作效率降低、工作流程及后期设备维护的不统一。
以下笔者就以现场工作中遇到的“六统一”方面的不统一点进行分析说明,期待“六统一”能有更全面的覆盖性。
二、“六统一”与“四统一”的内容解读
六统一:功能配置统一、回路设计统一、端子排布置统一、接口标准统一、屏柜压板统一和保护定值、报告格式统一。
老版四统一:设计技术条件统一、接线回路统一、元件符号统一和端子排编号统一。
从新“六统一”与旧“四统一”的对比可以看出,新的“六统一”规范对装置的配线、内部保护与测控功能以及程序设计、装置通讯等方面都进行了更为细致的规定,从而使厂家和设计单位有据可依,更有利于设计、接线、调试、维护与事故分析等。
三、目前在设计单位“六统一”规范执行方面存在的问题
由于各设计院设计经验的差别以及对现场实际情况了解程度的不同,在设计出来的二次图纸中常会出现以下一些分歧:
1.大开关“运行/检修”与“远方/就地”的设计理念有区别
从保证保护可靠性方面考虑,保护回路中的断点越少越好,同时为了让一次设备能随时处于保护之中,相关人员应将一次设备本体上的切换把手宜设置为“远方/就地”,即使开关柜把手打到“就地”,保护也能跳开开关而只是远方不能遥控开关;而从保证检修人员人身安全方面考虑,在一次设备检修时保护也不应该能跳合开关,因此相关人员应将一次设备本体上的切换把手宜设置为“运行/检修”。不同设计人员在面临此种情况时考虑的着重点不一样,就会设计出不同的回路。
2.35kV及以下电压等级计量电压二次回路
按计量规程,此时电压回路应只经空开不经刀闸(手车)辅助接点,而从检修安全性方面考虑,经刀闸辅助接点相当于在计量二次电压回路中多了一个断开点,检修工作中不容易引起二次电压反充电,因此也是一个设计分歧的方面。
3.防跃采用机构防跃还是操作板防跃
国网公司规定宜采用机构防跃,但设计单位在该回路的设计上还是没有统一,尤其是在一些个别间隔的改造站上,为了保证全站的统一,设计单位往往将该回路设计成与其余运行设备一致。
4.主变闭锁有载调压的回路
若采用保护装置常闭接点串在调压回路中进行闭锁,如果侧重于考虑当保护装置异常时仍能实现调压,回路中压板就应与常闭接点进行并联并命名为“解除闭锁有载调压”,在保护装置异常时投入仍能进行调压;如果侧重于考虑回路的常规性,压板就应与接点串联,并命名为“闭锁有载调压”。
以上列举的一些设计不统一的问题,一方面需要各设计单位对设计规范及“六统一”内容进行更深层次地解读,另一方面设计单位与电力二次部门应该加强沟通,尤其是继保现场工作人员应该及时反馈相关问题给设计人员,就这一问题达成共识。
三、厂家目前在“六统一”规范执行方面存在的问题
各二次设备厂家在装置设计过程中,也会由于习惯原因或者从不同逻辑着眼点方面加以考虑,从而导致在目前二次设备出厂时就会有诸多不一致:
1.二次设备外观上的不统一
部分二次厂家的保护/测控屏前门是往左开,而有些是往右开,这就会导致整体外观效果的不一致,同时若相邻两屏需同时开前门时会很不方便;目前在端子排上,大多厂家除电流电压等模拟量回路采用电流连片以外,连出口回路(含失灵启动与闭锁、联切等回路)也是采用电流连片,使用电流连片的好处在于连接功能更好,同时使试验或检修做安措时更方便,但也有部分厂家在出口回路上还是采用普通端子。
2.录波开入量电源的问题
录波装置采集的开入量有主控室内的,也有可能有场地或高压室内的,因此其开入量电源应采用强电,而目前仍有一些厂家发到现场的货为24V的开入量电源。
3.母差保护装置中的分歧
所有厂家都有母联/分段的跳位外部开入,也有专门的“母联跳位”硬压板,部分厂家(如南瑞继保)为了可靠性采取两个开入量的“或”逻辑进行母联跳位的判定,而部分厂家(如南自与四方)从安全性上考虑,采用的是两个开入量的“与”逻辑,这样的差异也会引起调试以及运行维护方面的不统一,如容易引起运行人员操作时的漏项从而给保护运行留下隐患。
4.应对断路器机构弹簧未储能时的分歧
当断路器机构弹簧未储能时应闭锁开关的再次合闸/重合闸。如果某厂家将保护装置的“弹簧未储能”接点串在防跃回路中时,会造成防跃回路的失灵,因此该接点一般应直接接到保护装置的闭锁重合闸开入量或接到操作板压力降低闭锁重合闸开入点上。
5.主变本体的过流继电器接点设置分歧
主变本体的过流继电器接点一般用于闭锁有载调压和启动风冷,不同的主变厂家在该继电器的配置上选型也不一致,有些继电器可以灵活整定电流启动值和返回值,有些则只能设置启动值,前者的好处在于电流值处于启动边界时依靠设置返回值可以有效避免继电器频繁启动,应推荐使用。
6.主变闭锁有载调压的问题
有些主变厂家在主变本体端子箱安装了过流继电器,就地实现闭锁有载调压的功能,而有些主变厂家就地则无此类继电器,只有通过保护装置接点进行闭锁,就算是通过保护装置接点进行闭锁,也存在采用保护装置常闭接点串在调档回路中和采用常开接点去启动主变调压继电器以达到断开调压电源的方式。同样部分主变保护厂家将闭锁有载调压的过流接点引出而有些则没有引出,这就导致一二次设备在接口时可能出现该功能重复或者该功能无法实现的问题。
以上列举的厂家在“六统一”方面存在的问题,一方面需要厂家对二次回路典型设计和标准化配置等相关专业文件进行深入分析,另外厂家之间以及厂家与现场二次工作人员之间也应进行必要的沟通,力争让装置在最符合“六统一”标准的规定下也能最符合现场实际工作需要。
【关键词】喷煤;防爆;气体分析仪;故障排除
0.概述
高炉喷吹煤粉是减少焦炭消耗、降低生产成本的有效途径,现已在各大钢铁企业得到广泛应用。临钢高炉喷煤系统始建于2002年,随着近几年钢铁市场疲软以及原材料价格的持续上涨,公司利润空间越来越低。为了进一步降本增效,在原喷吹低挥发份煤种的基础上,经对比分析,新增性价比更高的高挥发份煤种。但是高挥发份的烟煤存在易爆炸性,除了温度以外,促使烟煤发生爆炸的一个重要因素就是制粉系统中O2的含量,为了确保制粉系统的安全,加强安全检测系统检查和维护,增加安全报警装置,并与系统的安全紧急充氮连锁控制,成为首要任务。而在线气体分析仪正是实现在线连续监测、分析、预警的重要装置。
临钢炼铁厂在高炉喷煤系统采用的是南京某公司的两套气体分析仪,1#机组三个采点,分别位于中速磨入口、出口、收粉器出口;2#机组2个采点,分别位于A、B两个煤粉仓顶部。机组的核心部件氧气—一氧化碳分析仪采用的是西门子U23分析系统 。
1.在线气体分析仪的工作原理
分析仪主要由取样单元、气源净化单元、输气单元、预处理单元、分析单元、控制单元、标定单元组成,具备单点取样分析、多点取样双路切换分析的控制技术,达到循环检测各个测点的CO、O2等气体成分含量。系统具有安全可靠、取样真实、响应快、分析精度高、配置和选型最佳等诸多特色,系统不仅考虑了适应危险环境场所问题,也考虑了避免系统内部的不安全因素的产生,因此是解决烟煤制备过程中安全防控的有效设施。
临钢喷煤的分析仪采样点设置在制粉系统的中速磨入口、中速磨出口、制粉布袋出口、及两个煤粉仓等处,主要分析制粉过程系统中关键点的CO、O2等气体浓度,为一柜多点取样多路切换式,全天候在线运行。
1.1气体流程原理(见图一)。
以流路1为例进行分析:手动球阀1V1、1V3开,V5、V4调节到一定流量。样气经过探头过滤器2m1, 进入1SE2(KLTL301陶瓷过滤器),经分析电磁阀1YV1、m3(KLTL302)硫过滤后进入PU(抽气泵),进入CG(KLCG11-A)除湿器、然后通过切换阀V6、m4(KLTL309)膜式过滤器,通过L3流量计的调节进入分析仪表,分析完成后经过H(KLTL406)排空缓冲器排出。其中L调节分析流量, V4调节旁路流量,V5调节小排空流量,并将除湿器中的冷凝水带出进入缓冲器H。此时流路2进行反吹置换及排水,反吹时间为3分钟。
当流路一进行分析时,流路二进行反吹置换,2YV4、2YV5在反吹的前20秒的后10秒自动排液;流路二进行分析时,流路三进行反吹置换;流路三进行分析时,流路一进行反吹置换。如此构成一个循环,保证分析的连续性。
系统每一流路分析完后,该探头过滤器反吹3分钟。对于本分析系统,一般为分析5分钟,反吹3分钟并进行置换及排水。
系统校对应在手动状态下,此时按下校对键,切换手动阀V6切换到校对位置,使相应的标准气进入仪器,可进行仪器零点和量程的校验。
1.2电气控制原理
电气控制原理见电气原理图(图二)。
预处理部份的所有阀和泵及电动元件均由PLC(西门子S7—200)自动控制,同时所有的外部控制信号和报警信号都输入给PLC,或由PLC传送给主控室。
所有阀和泵的驱动元件为固态继电器,无触点,零相位触发。可靠性高,无电压尖峰干扰。
探头过滤器由双金属温控器恒定伴热温度。
1.3系统自动控制功能
PLC控制系统具有自动和手动两大控制状态,并且有单点取样分析和多点取样双路切换连续不间断分析方式。系统处于手动状态时、不受外部自动信号控制,可以进行手动反吹,手动分析、校对仪器和系统试漏等各项工作。
手动状态下可以全面检查系统是否正常并具备工业运行条件。此状态用于开机和定期检修。生产运行时,系统处于自动状态。这时系统发出“自动”触点闭合信息,说明分析系统已具备投入生产运行条件。在此状态下,系统进行采样、分析。此时气体浓度上、下限报警时,发出相应的开关量报警信号。对于本取样分析系统:当流路一分析时,流路二进行排水反吹,当流路二分析时,流路三进行排水反吹,当流路三进行分析时,流路一进行排水。以此类推,以保证分析数据的连续性。
2.分析仪的使用及维护
2.1定期巡检
定期巡检应由专人负责,维护、巡检的主要内容为检查分析仪分析流量是否正常,反吹压力够不够,KLTL309膜式过滤器的滤芯是否需要更换,KLCG11-A(除湿器)温度是否正常(5℃±0.5)等。
2.2分析仪器定期校验
正常运行中的分析仪器应定期进行“零点校正”和“量程校正”,校正方式为手动校正:
(1)CO零点、O2量程校正,首先,分析仪设置为手动分析状态,调节分析仪表的流量在1.2L/min左右即可。按下分析仪面板上的CAL按钮观察时间及数据,仪表进行自动校准。自动返回主画面并且CO浓度显示为“0%”;O2浓度显示为“20.95%”方可确定为CO零点、O2量程已校正完成。
(2)CO量程校正,首先,按下“手动”“校正”按钮,将设备设置为手动校正状态,再将面板上“切换阀”打在校对位置。再松开钢瓶气减压阀再打开约9800ppmCO气瓶总阀,然后再慢慢打开钢瓶气减压阀并观察出口压力表压力应
(3)O2零点校正,先松开钢瓶气减压阀再打开N2气瓶总阀,然后再慢慢打开钢瓶气减压阀并观察出口压力表压力应
(4)O2内部量程校正,先松开钢瓶气减压阀再打开约20.9%O2气瓶总阀,然后再慢慢打开钢瓶气减压阀并观察出口压力表压力应
(5)校正完成后,将切换阀从新设置在分析位置。按下“复位”按钮,设备继续投入工业运行状态。
3.故障分析与排除
3.1分析值准确性判断
若系统不漏气,分析仪器工作条件正常,分析值准确性判断的唯一办法是用标准气校对仪器,仪器校准零点和量程后,应相信分析仪器的准确性。对待异常数据,还需要通过生产系统全方位分析,查找数据异常的真正原因。
3.2测量误差超标
原因可能是系统总流量或分析流量过小导致,重点检查探头过滤器,陶瓷过滤器KLTL301是否堵塞,并及时清理干净。
3.3测量O2值偏高
原因1:探头安装法兰漏气。紧固探头法兰、接头,或更换密封垫。
原因2:系统泵前负压部分漏气:先关闭手动阀1V1,使系统处于内控试漏,再充气1分钟,然后关掉气源阀2V2,在各接头及焊接处涂抹皂液确认漏点并排除泄漏。
3.4 仪表内部进水
紧急处理措施:立即将仪表拆下,马上用N2吹。先把仪表内部管道水汽吹干,保护仪表,然后再找原因和采取处理方法。
3.5 KLCG11-A电子除湿器致冷效果差;主要表现为KLCG11-A的显示温度高
处理方法:更换KLCG11-A。
3.6经过KLCG11-A的总流量大
判断及处理方法:在保证分析流量的情况下,调节V4,V7及KLCG11-A下V5,减小经过KLCG11-A的流量,将多余的流量均通过手动阀V4,V7的旁路管道排出。使流量满足1.2~1.5L/min。
3.7 KLTL309膜式过滤器堵塞失灵
判断及处理方法:检查膜式过滤器滤芯是否潮湿,若已潮湿而没有报警,需要更换膜式过滤器滤芯;若没有潮湿,则不是该问题。当通过膜式过滤器观察窗看到以下情况时需要及时更换膜式过滤器滤芯:①:滤芯变脏,②:滤芯发黄,③:滤芯变湿。
3.8 除湿器下端排水不畅
判断及处理方法:液位报警器报警,说明排水不畅,拔开针阀V5的出水管观察有没有水流出,如果有,则需要调整针阀V5,加大排水量,系统就可以恢复正常;如果无,则可能是针阀堵塞,处理针阀堵塞问题,系统可以恢复正常。
3.9 探头堵塞的原因及处理方法
原因1:反吹气源压力低
处理方法:提高反吹压力,反吹压力应保证0.4~0.7MPa,若压力不够,则需加储气罐或加压泵。
原因2:探头加热器坏
处理方法:若检查发现确实是探头加热器坏,需更换加热器。
4.结束语
在线气体分析仪是用来分析气体混合物中CO、O2浓度的仪表,在冶金行业中使用领域很广,用量也较多,尤其在高炉制粉系统中,是高炉制粉系统中一个重要的、必不可少的安全环保设备。在线气体分析仪自2002年在我高炉制粉系统投用以来,设备运行稳定、可靠,检测精度高。在日常维护中,除了更换过硫过滤器、抽气泵和薄壁过滤器堵塞的故障以外,分析仪整体运行可靠,检测数据准确;为我公司制粉系统的安全运行提供了可靠的保障。
【参考文献】
[1]南京智达分析仪器有限公司产品使用说明书.
关键词:高速铁路防灾系统;长吉城际铁路;运用故障分析
中图分类号:U298 文献标识码:A
0.引言
高速铁路防灾安全监控系统(以下简称:高铁防灾系统)作为高速铁路安全保障的一部分,在高速铁路的行车保障体系中起着重要的作用。防灾系统主要是对危及列车运行安全的大风、暴雨、暴雪、地震等自然灾害以及突发异物侵限等进行监测报警,提供经处理后的灾害预警、限速、停运等信息,为运营调度所进行列车运行计划调整,下达相应行车管制、抢险救援、维修管理等命令提供依据,通过信号连锁及列控系统或行车调度命令实现自动或人工控制行车速度,保证高速列车的行驶安全。
我国在高铁防灾系统研究和应用方面,较日本、法国和德国起步晚,在与其相配套的运营维护技术研究上也略显滞后,目前还没有完备的运营维护技术手段来保障防灾系统的良好运行。特别是在严寒地区,极低的气温、极大的昼夜温差变化对防灾系统的传感器以及其他部件提出了更高的特性和技术要求,保证各部分的工作状况正常,进而保证防灾系统运行的可靠性、准确性和及时性,安全意义重大。
我们对国内高铁防灾系统应用现状进行了调研,并以严寒地区的长吉城际铁路防灾系统为调研对象,重点对其系统构成、工作原理、基本功能及布设方案进行了分析研究,为项目的进一步研究奠定了坚实的理论基础。
1.长吉城际铁路防灾系统结构介绍
长吉城际铁路起点为长春站、终点为吉林站。正线全长112.499km。全线设长春、龙嘉、九台南、双吉、吉林5个车站。桥梁60座,累计长度34.362km,占正线总长度的31.2%;路基总长度70.156km,占正线总长度63.76%;隧道6座,累计长度5.51km,占正线总长度的5%;涵渠147座3337横延长米;全线以有砟轨道为主,龙嘉站隧道为无砟轨道。于2011年1月11日正式运营开通。设计时速250km/h,运营速度200km/h。西与杨家粉房线路所、长春西站相连,接入哈大客运专线。
长吉城际防灾系统是风监测子系统、雨量监测子系统、雪深监测子系统以及异物侵限监控子系统、地震监测子系统的集成系统。长吉城际铁路沿线设置了15处监控单元,风监测点10处,雨监测点6处,雪深监测点3处,异物侵限监测点13处,地震监测点4处。监控数据处理设备设在吉林站,工务监控终端设在长春、吉林工务段调度。
2.长吉城际铁路防灾系统运用现状调研
当防灾系统发出风速、雨量、雪深报警信息时,列车调度员须立即确认报警地点,并根据限速提示向相关动车组列车限速运行的调度命令。对来不及调度命令的动车组列车,应立即通知动车组司机限速运行。动车组司机接到调度命令或通知后,应立即采取措施。
列车调度员接到异物侵限子系统异物侵限灾害报警信息后,应立即通知区间内已进入报警地点及尚未经过报警地点的列车立即停车,不再向该区间放行列车,同时向调度所值班主任(值班副主任)汇报,值班主任(值班副主任)应立即通知设备管理单位赶赴现场检查处理。
当双电网的一路电网断线时,异物侵限子系统发出异物侵限传感器故障报警信息,自然灾害及异物侵限监控系统不向列控系统发送灾害报警信息,不影响正常行车。列车调度员接到异物侵限子系统一路电网断线报警信息后,应按正常组织行车,并立即通知设备管理单位检查处理。
因地震监控子系统与牵引供电和列控信号接口未连通,现阶段仅具备工务段、工务处、调度所监测终端报警显示、测试、查询功能,尚不具备控车、控电功能。发生地震后各部门要及时启动地震报警应急处置。
高铁防灾系统的监控终端是重要的人机交互平台。调度所通过调度监控终端获悉灾害报警、预警信息,指挥行车;工务处、电务处通过监控终端既可以获悉灾害报警信息,还可以查看系统设备的状态信息,指导设备维护、维修及抢险救援等;工务段、电务段、通信段通过监控终端除具有以上监测功能外,还具有下发异物侵限试验命令的功能。
3.长吉城际铁路防灾系统运用故障分析
我们对长吉城际铁路故障情况进行了重点统计和分析,自开通运营以来,发生故障并处置共151件,故障类型可大致分为5类:现场采集设备故障、监控单元设备故障、中心及终端设备故障、配线故障和电气设备故障,各类运行故障饼状图统计如图1所示。
由图1的各类设备故障饼状图分析可以看出,监控单元设备故障所占的比例最高,占故障总数49%,其次是现场采集设备故障,占故障总数32%。建议维保单位对监控单元设备、现场采集设备的加大功能改善力度,以保障高铁防灾系统的稳定性和可靠性。
4.严寒地区高铁防灾系统运用管理办法的实施
根据铁路总公司、铁路局有关规定,为加强高铁防灾系统的运用管理,有效发挥其在自然灾害条件下灾害预警和防灾安全功能,确保动车组列车安全运行,结合路局实际,我们提出了《沈阳铁路局高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统运用管理办法》,并以沈铁工〔2013〕324号文件的形式下发并实施,在沈阳局管内的哈大、盘营高铁及长吉城际铁路防灾系统的运用管理中实际应用,取得了很好的实际效果,有效地保障了高铁防灾系统的稳定、可靠运行,有利于高铁列车的行车安全。
结语
由于高铁防灾系统,特别是严寒地区高铁防灾系统在我国建成运行的时间尚短,相关研究仍然是一个长期的探索过程。例如,地震监测子系统的相关研究,怎样才能提高高铁沿线地震监测的准确性、稳定性和可靠性;高铁防灾系统能否实现对洪水、泥石流、山体滑坡等自然灾害的监测,并采用什么样的技术方案;严寒地区能否将路基冻胀监测纳入高铁防灾系统,能否将冻雨监测纳入高铁防灾系统,该采用什么样的监测手段等等。因此,对于高铁防灾系统的研究需要长期跟踪调研,以实现对防灾系统的不断补充和完善,充分发挥高铁防灾系统的防灾减灾作用,从而保障高速铁路列车的安全运行。
参考文献
关键词:长沙市劳动路;过江通道;交通桥梁;隧道
中图分类号:U448.1/5;U451
文献标识码:A
文章编号:1008-0422(2006)04―0051―04
收稿日期:2006―05―30
作者简介:黄孝玲,女(汉族),湖南岳阳人,工程师;周鸿翔,男(汉族),湖南安乡人,高级工程师。
1 引言
长沙市城区沿湘江两岸发展,跨湘江通道对城市的开发建设有着非常大的影响,已建成的五一路湘江大桥、伍家岭大桥、猴子石大桥等城市中心区的桥梁,对缓解过江交通压力,促进城市发展做出了巨大的贡献,极大地改善了长沙城市环境质量,方便人民群众的生产和生活。但是,随着长沙市城市的日益扩张,城市规模的不断增大,以及其他方面因素带来的交通量增长,过江交通面临巨大的压力,现有过江通道难以满通发展的需要,特别是五一路桥,已处于超负荷运行状态,交通拥挤阻塞现象十分突出,必须寻求新的过江通道来改善城市中心区的过江交通。根据交通需求发生源集中在五一路及其南侧的现状,以及技术、经济、景观等方面的分析比较,目前已基本形成了在劳动路一牌楼口位置建设过江通道的共识,而且长沙市政府已将其纳入近期建设规划。但由于过江通道处在横跨桔子洲,背靠岳麓山的特殊地理位置(图1),采用桥梁方式还是隧道方式过江的争论一直不断,并且仍在继续。
2 劳动路过江通道的交通作用
2.1劳动路过江通道是构筑长沙市合理城市结构的需要。
根据城市总体规划,长沙市将形成“一主、两次、四组团”的城市空间结构。长沙市中心区包含了行政、办公、文化、商业、商务、教育、居住等几乎所有的功能,但同时中心城区的空间资源非常有限,两者之间的;中突导致中心区高密度、高强度开发,产生了中心城区路网难以承担的巨量交通需求。因此,调整城市空间结构是缓解城市交通及其他城市环境压力的根本途径。目前除主城区外,只有星马、河西新城两个次中心城市基础设施相对比较完善。因此应通过各种政策支持,提高两个次中心对各类开发项目的吸引力,在星马、河西新城集中连片开发,尽快形成功能完善的两个次中心,有效疏解主城区压力,使近、中期内形成一主、两次的城市结构。
交通建设适度超前,是引导城市空间拓展的最有效手段之一。劳动路过江通道的建设将有利于加强河西新城与主城区的交通联系,极大地促进河西新城的快速发展,以有效疏解城市中心的人口、交通等压力,同时带动高星、含浦两个组团的发展。
2.2劳动路过江通道是缓解过江交通压力的需要
近年来与城市道路交通有关的一系列规划为近年来大规模的城市道路建设提供了较好的指导,使长沙市城市道路交通基本上呈现较好的发展态势。从道路规划指标来看,长沙市各级城市道路的面积率、道路密度两项主要指标均符合国家规范规定,道路等级配置基本合理。从实际交通状况来看,与全国特大城市比较,长沙市交通状况也是比较好的。
但应该看到,长沙市刚进入轿车化中期阶段及快速增长阶段,小汽车拥有比例较低,北京的为1/4,深圳的1/3。在汽车拥有量相对较低的情况下,长沙市目前高峰时段中心区内多数城市干路交通拥堵,而且拥堵时间逐步增长。如2005年4月23日及6月17日,城区局部地段因强降雨引起渍水,导致城区交通几乎瘫痪达数小时之久。另一方面,道路规划建设中车本位思想未能根本转变,行人和自行车通行的空间受到机动车挤压。根据国外发展经验,轿车化中期阶段将持续20年左右,届时轿车拥有量将达到约200辆/千人。可以毫不夸张的说,按照目前城市交通发展趋势,如不及时更新观念,调整城市交通规划建设和管理思路,长沙市将很快重蹈国内外其他特大城市严重拥堵、环境恶化的覆辙。
1999年进行的交通调查显示湘江一桥和二桥高峰交通流量已达到饱和,目前更是经常处于超饱和状态。根据交通预测的结果,如不建设新的跨江通道,至2010年,湘江一桥、二桥和南大桥日交通流量都将超过6万辆(接近目前芙蓉路的交通流量),将长时间处于超饱和状态。
2.3劳动路过江通道是湘江两岸均衡发展需要
江河是城市发展的源泉,但也给城市空间拓展带来一定的障碍,桥梁和隧道则是跨越障碍、连接两岸的纽带。
一般来说,城市过江(河)通道的数量与城市经济发展水平成正比。从国内外沿江河两岸的城市发展过程来看,城市过江(河)通道从无到有,从少到多。尤其在经济快速发展阶段,城市桥梁(或隧道)建设速度明显加快。
上海20世纪80年代末至90年代,随着浦东地区的大发展,以平均每两年一座大桥(隧道)的速度,相继建造了5座过江桥隧。上海市城市总体规划(1999-2020年)中,在外环线以内黄浦江上已有4处桥梁和隧道基础上,规划新建10座跨江桥梁或隧道,使外环线内过黄浦江通道达到15条,平均间距约不到3km。其中在徐浦大桥至复兴岛尾之间两岸开发程度较高的约28km长江段上,过江通道达到13条,平均间距约2.3km。
广州市环城高速公路以内现有14座过珠江桥隧,平均间距约7.9km,其中解放桥与海珠桥相距仅两百余米。环线高速公路以内还将新建5座过珠江桥隧,平均间距仅1.4km。
长江在重庆市主城区段长度约40km,规划了9座城市道路桥梁和2座铁路桥,平均间距约4km。铜圆局码头至五唐路之间约11km江面上,规划6座桥梁,平均间距约2km。
沿江(河)两岸均衡发展的国外发达城市更是呈现出同样的特点,即过江通道数量多、间距小。
湘江长沙段平均宽度约为1km,根据城市总体规划,在冯家洲至暮云约48km长河段上,将形成12处过湘江通道,平均间距约4.3kin。其中环线以内24kin长河段上有9处过江通道,平均间距3km。
与上述城市比较,长沙市目前规划?2座过湘江桥隧,规划标;隹是比较合适的。因此,应该保留劳动路、营盘路过江通道的规划并适时实施,如有可能还应保留在人民路、北站路等处建设过湘江桥隧的可能性。
2.4促进旧城改造与岳麓山大学城及河西新城开发建设的需要
随跨江通道工程建设,沟通河东河西极为便捷,缩短了城市中心区与其他城区的时空联系,加强各片区的地域优势,必将加快旧城改造的步伐,改善城区环境,提高城市品位,同时对大学城与河西新城的建设具有十分重要的促进作用,成为城市经济的增长点,拉动城市经济的快速发展。
3 劳动路过江通道建设的紧迫性
3.1交通需求增长迅猛
随着人口和经济的增长,长沙市交通的需求也出现迅猛增长。市区居民交通出行总量到2004年已达到379万人次/日;全市民用机动车保有量由?996年的?5.4万辆增加到2004年40.8万辆,增加了165%,年平均增长约?2%,近几年平均增长率达15.8%。交通供给虽然也有显著的增长,但仍远不能满通需求的增长。近几年长沙市区道路面积年平均增长率为7.5%。交通需求与道路供给之间的矛盾日渐加大。
3.2尽快形成城市中心区综合体系的需要
1999年中日合作的《长沙市道路整治计划调查报告》从交通需求、投资效率、城市开发效果、社会环境影响、城市防灾效果几个方面综合评分,再从道路系统连续性来综合评判,从建成区道路中优选出4个项目群作为优先项目,其中劳动路大桥及其关连道路位居第2。优先顺序中第?(沿江道路东岸及西岸道路)和第3(八一路整改、人民路东延、雨花大道新建等)都已经实施,排名第4的是北站路(湘江大道一车站路)和书院路等。由此可见,劳动路跨江通道建设在长沙中心区综合体系中的地位是十分重要的,也是十分明显的。
4.3旧城提质改造的需要
“十一五”期间,“一江两岸、旧城提质”将是长沙城市建设的重点,实实在在地打造长沙标志性景观空间。劳动路跨江通道建设就尤显紧迫,它关系到市中心区整个环境体系的构建。
4 劳动路过江通道桥梁或隧道方式的可行性
劳动路过江通道建设酝酿已久,曾有多家设计单位编制过多个可行性研究报告,提出过多种桥梁或隧道方案,几次研究对过江通道从桥梁隧道的选址、型式、造价、景观、水文、通航等方面都进行了论证比较,目前已基本形成了在劳动路一牌楼口位置建设过江通道的共识。
劳动路跨江通道位于劳动路与牌楼口的连线上,越过桔子洲,横跨湘江,距湘江一桥约7.9km,距桔子洲头约1.5km。轴线与东西河岸斜交较为明显,与桔子洲河岸略成斜交,对于水文流向来说,则基本正交。
通道处地貌成因为河流侵蚀堆积地貌,湘江河流在此江心洲十分发育,久负盛名的桔子洲在此处将江流分隔为东、西两条河道。河流两岸为I级阶地过渡部位,江心洲则为漫滩堆积物,地面标高在35m左右。河东岸地势平坦,地面标高在34~36m,河西岸南侧有天马山、北侧有桃子湖。
据水文部门统计,长沙最高洪水位通常出现在每年的4-8月,一次洪水期一个月左右,通道处最高洪水位39.18m(?998年)。枯水位为23.0~23.30m,通道处河床断面为复式河槽,河床稳定,河道基本顺直。东边河道为主河道,岸洲间河宽601m,主航道偏东岸,水深3.50~5.00m, 水面流速约0.100-0.125m/s,河底标高?9N20m。西侧河道标高在26.0m左右,江水面受漫滩影响,多不规则,江水深也由于采砂影响而深浅不一,岸洲间河宽673m。通道处桔子洲宽125m。
勘察表明,场地中覆盖层组成为砂类土,主要为细砂和圆砾,底部多混卵石。覆盖层厚度变化大;湘江两岸和桔子洲上厚7-17m、河道中厚0.50~5.20m,总体表现为西部河床中松散层较东部厚。场地下伏基岩以白垩系红色砾岩(夹泥质粉砂岩)为主,其次为肉红色、浅灰白色灰岩,据区域资料,二者呈角度不整合接触。
通道处未发现新构造迹象,结合区域地质资料可判定本区场地稳定。基岩埋深浅,顶板标高在17.00-22.00m,较为平整。从工程地质角度出发,是比较理想的桥位或隧址。
长沙市区地震基本烈度为6。劳动路过江通道如果采用隧道形式,只宜为矿山法隧道,上、下行分离的两个独立隧洞形式。沉埋隧道虽然埋深较浅,但隧管预制需要建大型船坞,隧管安装需要深水浮运,隧管基础需要水中处理等原因不适应象湘江这样的水位涨落较大,水流速度较快的内河。
劳动路过江通道采用桥梁或隧道形式,从工程技术上来说都是可行的。现就桥梁方案和隧道方案比较如下:
4.1两岸接线
长沙市的丘陵地形决定了两岸地面高度要远高于河床高度,如东边劳动广场标高为43.50m,西边牌楼口与麓山南路交点标高为40.25m,东方红广场前麓山南路标高为47.42m, 桥面最高处标高为50.60m,由20年一遇洪水位加Ⅲ级航道通航净空和结构高度控制;隧道内路面标高最低处为-3.80m, 由主航道下隧道顶 板基岩最小厚度15.Om控制。桥梁与两岸上述地点的高差分别仅为7.10m、10.35m、3.18m,而隧道分别低于两岸上述地点47.30m、44.05m,51.22m。
桥梁在河东岸跨湘江大道,并沿劳动路设17m宽高架桥至劳动广场前下地,桥梁还在湘江大道与书院路间设8.5m宽上、下桥匝道,其间的劳动路可利用桥下空间设置地面道路,联系湘江大道与书院路,使湘江大道交通能顺利进入桥梁。桥梁西岸接牌楼口,考虑保护校区环境,需限制其直行交通进入湖南大学校区,为此,桥梁在此处跨越潇湘大道后,设水滴形立交桥回转接入潇湘大道。
由于高差较大,隧道在东岸不能于劳动广场前出地面,拟采用分层次方法疏解交通,在书院路设置右转进出匝道,匝道在隧道内分岔,通过支路与书院路、湘江大道相衔接,形成放大的匝道效果。在劳动广场丁字路口设置埋置式全互通立交。立交隧道采用框架截面,洞口分散设置于各路口,现状地面层交通可基本保留。隧道在西岸可于楚山南路前出地面,通过远引式回转匝道及牌楼口立交桥与潇湘大道联系。
隧道与周边路网的联系不如桥梁直接,特别是与湘江大道、潇湘大道两条沿江城市主干道的衔接相当困难,几乎难以形成有效的交通分流作用,进而降低了整个路网的综合效率,对解决核心区交通压力、特别是近期的交通压力效果相对较差。
隧道西岸交通疏解主要通过麓山南路,而麓山南路是湖南大学校区内道路及湖南大学与中南大学校际间联络道路,仅宽30m,同时麓山南路在东方红广场前路段线型非常不顺,通行能力有限,大量过江交通的引入将带给本已相当繁忙的麓山南路相当大的交通压力,交通对周边环境和周边环境对交通的影响都很大。
4.2用地拆迁
桥梁用地基本在路幅范围内,拆迁量较小。隧道看似在一段范围内“销声匿迹”,实际上隧道出口处用地的矛盾很大,河东岸劳动广场周边需拓宽10-30m,相交道路也需拓宽;河西岸牌楼口路、麓山南路规划路幅宽30m,从潇湘大道到东方红广场前路段的路幅需拓宽到80~100m。河东岸是中心城区的商住区,河西岸是湖南大学校区,房屋质量都较好、建筑密度都较高。如若拆迁,拆
迁量较大,拆迁费较大。
4.3技术标;隹
桥梁技术标;隹较高,满足城市主干道级标;隹,设计车速:60km/h,桥面宽阔,有机动车六车道和人行道,纵坡平缓。隧道宽度相对狭小,单洞净宽?2m,双洞可做机动车六车道,由于通风、噪声、照明等原因,隧道内不宜设人行道。隧道主线最大纵坡4.5%,匝道最大纵坡6.5%,有点偏大。《公路隧道设计规范》规定,隧道纵坡不宜大于3.0%,因为纵坡大于3.0%,汽车尾气的CO浓度将大大增加,而且影响运输效率。
4.4施工影响
此处河床地质、水文条件较好,桥梁施工采用常规方法,施工技术很成熟、工期短,施工对环境、防洪、航运、两岸交通等影响较小。隧道主线暗挖部分采用矿山法施工,虽然施工技术很成熟,但也存在一定的风险,且工期较长;隧道匝道部分采用明挖法施工,施工对环境、交通等影响较大,对工期要求高。
4.5尾气污染
桥梁的汽车尾气能迅速排放到大气中,而隧道的汽车尾气需通过通风口集中排放,容易造成通风口附近污染。
4.6造价与运营成本
桥梁工程造价估计为4.6亿元,隧道工程造价估计为7.8亿元。桥梁工程造价远低于隧道工程造价。桥梁建设属于一劳永逸,维护和运营成本很低,隧道由于通风、照明,维护和运营成本相对较高。
4.7景观适应性
劳动路跨江通道处在横跨桔子洲,背靠岳麓山的特殊地理位置,建设桥梁或隧道争议的焦点基本集中在桥梁或隧道的景观环境适应性上。人们担心在此建桥会破坏橘子洲的原有风貌。建隧道当然不会影响橘子洲的景观,但隧道的出口东边在劳动广场前,西边在东方红广场前,均处在人流集中的市中心,狭长的沟槽和遮光挡雨棚也影。向景观。实际上,跨江通道处距著名的桔子洲头尚有1.5km之远,周边没有视觉中心,其广阔的视域需要桥梁作为景观环境的表达重点,使桥梁景观成为大地环境乃至城市的视觉识别要点。此外,桥梁相对于高大的岳麓山、宽阔的湘江水、狭长的桔子洲还是较小。造型优美的桥梁能做到既不破坏橘子洲的秀美婀娜,又使之成为橘子洲一个新的景点,使得碧江、绿洲、虹桥相映成辉。
5 结束语
笔者认为劳动路过江通道的建设,是一个非常必要、切实可行而又十分紧迫的大事。同时从各方面比较,桥梁方式更具可行性和可实施性,宜修建劳动路湘江大桥。
笔者相信经过精心设计的劳动路湘江大桥,无论是远观的轮廓,还是近看的细部,无论是从俯、仰、正、斜各个角度,还是在山、水、洲、城各个位置,都将展现优美的桥姿,并将为风光旖旎的橘子洲增光添彩。
参考文献:
[1]长沙市人民政府.长沙市总体规划(2003―2020).2003年12月.
[2]中日合编.长沙市道路整治计划调查报告[K].1999年.
关键词:燃煤电厂 除灰监控系统 PLC技术 应用
中图分类号:TP31 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)01(a)-0032-01
PLC是一种专门在工业环境下运行的电子装置,这种装置体积较小,但具有很强的抗干扰能力、比较高的可靠性、比较低廉的价格等优点,应用范围比较广泛。在燃煤电厂的除灰监控系统中,PLC技术更是得到了普遍应用。
1 PLC控制系统概述
在除灰监控系统中,系统应当具有切换和程序控制的功能,还必须要有进行成组或者单组的操作功能。除此之外,系统还必须具备跳步、闭锁等功能。
1.1 控制
在燃煤电厂的除灰监控系统中,受PLC程序控制的主要设备有各电厂除灰装置灰斗下的锁气器、搅拌器和入口电动门。此外,PLC还可以实现对三级灰浆泵转速的自动控制,一般说来,当灰浆池的液位处于低的状态下,PLC可以自动闭锁它的转速;PLC可以按设置条件对三级灰浆泵和它的进出口阀门进行自动投切;PLC程序还可以控制水泵及其阀门的运行。
1.2 联锁保护
在燃煤电厂的除灰监控系统中,当遇到运行泵出现事故跳闸的时候,运行泵的运行会受到限制,这个时候运行泵的备用泵就会自己启动,同时会关闭运行泵出口的电动门;当三级泵中的某一级出现问题的时候,除灰系统就会关闭其他的两级泵,并进行自动报警。
2 硬件配置
一般情况下,燃煤电厂的除灰监控系统使用两台工控机对除灰工作进行监控,监控系统能够实现双机热备用,每一台工控机都可以实现控制两台炉的除灰系统。两台炉都可以分别独立设置PLC,他们的CPU模块以及通讯模块都是双机热的备用部分,以此来确保除灰系统运行的可靠性。
2.1 网络系统
操作员工作站通过RSlinx这种通讯软件和PLC的CPU进行通讯,操作员工作站通过管理信息系统网与主控室的工作站进行通讯,管理信息系统网采用的通用协议就是互联网采用的TCP/IP协议,因此,操作员工的工作站就完全可以和互联网组网,但是要想在互联网的任一位置看到监控系统监控的画面,还必须获得高级管理员的权限。
2.2 监控计算机
操作员工作站不但需要和PLC的CPU保持实时通讯,还必须和主控室的工作站进行数据交换。这就对工控机的CPU和内存的配置提出了更高的要求,内存配置和CPU必须达到一定的标准,如果配置较低的话,在工作过程中会出现死机现象,造成严重的后果。
2.3 PLC系统
PLC系统采用的是美国AB公司的PLC5系列,该系列无论是从可靠性、抗干扰性、扫描速度上还是从上位接口、远程通讯、联网等多个方面都具有一定的优势。系统主要模块的选型有以下几种情况:
(1)CPU模块类型是1785L80C
CPU模块上的开关由三种模式组成,分别是运行模式、编程模式和远程模式。在运行模式状态下,系统不能创建数据文件,也不能删除数据文件,但是输出有效;在编程模式状态下,情况与运行模式相反,系统可以创建、修改或者删除数据文件,但是输出无效;当开关处于远程模式状态下,系统可以通过一定的软件对远程编程、测试和运行状态进行一系列的改变。
(2)电源模块类型是1771P6S和1771P7
第一种类型是220 V(AC)、8 A电源,它在本地的PLC柜中进行安装,第二种类型是220 V(AC)、16 A,可以在远程的I/O柜中进行安装。
(3)适配器模块类型是1785BCM和1771ASB两种
第一种模块类型是热备通讯模块;第二种模块类型是远程适配器模块。
(4)开关量输入和输出模块
输入模块类型是1771IMD(220V(AC), 16点输入)。输出模块类型是1771OW16B (16点继电器输出模块)。
(5)模拟量输入和输出模块类型
输入模块类型是1771IFE(12位、8路差分/16路单端),但是在插入机架之前需要做的工作是跳线;输出模块类型是1771OFE2(12位、4路、电流型),在插入机架之前需要做的也是跳线。
2.4 电气柜及就地仪表
在整个监控系统中,总共有六台电气柜,这六台电器柜的分配情况:一台是电源柜,一台是PLC柜,一台是三级泵本地控制柜,一台是远程控制柜,剩下的两台是灰斗远程控制柜。在整个监控系统的运行中,为了维持系统运行的稳定性,专门在电源柜内配备了两台不间断电源,其中的一台为监控系统供电,另外一台为地仪表供电。
3 软件设计
在整个系统之中,该系统的软件主要是由通讯软件、下位软件和上位软件三部分组成。
3.1 通讯软件
要想保证通讯软件的正常运行,必须把AB公司的通讯软件安装到操作员工作站的工控机上,完成这步之后,PLC的CPU以及其他工作站才能保证被检测到,然后需要做的就是对工作站进行编号。
3.2 上位监控软件
(1)上位监控软件的特性
第一,监控软件可以快捷的开启标签数据库进行浏览,而不需要将整个数据库导入;第二,监控软件支持多个标准的图形格式,因此可以利用原有的各中图形文件,而不需要对它们进行重建;第三,该监控软件拥有强大的图形库,还可以上网随时更新数据库;第四,可以快捷的对软件进行点数的扩展和升级;第五,上位机监控软件装载有资源工具箱,能够有效地提高效率。
(2)本控制系统的功能
第一,通过运行参数进行实时监测;第二,一旦设备出现故障,或者是模拟量超过限制,监测网络就会显示出故障设备的名称,并进行报警,服务器还会把该故障信息储存到数据库中。第三,可以进行历史数据查询;第四,该监控系统可以对所有的数据进行记录试分析燃煤电厂除灰监控系统中PLC技术的应用
张连国
(新疆天富热电股份公司热电厂热控分场 新疆维吾尔自治区石河子 832000)
摘 要:为了减轻燃煤电厂对环境造成的严重影响,在燃煤电厂的信息化进程中,建立一整套的除灰监控系统,是有效解决燃煤电厂环境污染的必要措施。该文主要分析燃煤电厂除灰监控系统中PLC技术的特点和应用。
关键词:燃煤电厂 除灰监控系统 PLC技术 应用
中图分类号:TP31 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)01(a)-0032-01。
3.3 编程软件
利用编程软件在软件开发时的程序步骤是:第一,先要设置好PLC的CPU类型;第二,对远程站点进行扫描;第三,为远程站配备模块;第四,编写梯形图;第五,进行程序的下载,储存在PLC的CPU中。
4 结语
该系统在投入运行过程中,系统比较稳定,运行良好,功能完善可靠,操作相对简单,维护量较小,得到了用户的一致好评。但是在平时的运行过程中,还需要对PLC技术进行进一步的探究,建立一套完善的控制系统网络化,增强系统之间的互联性。
参考文献