火电厂M1280D全数控远程监控装置的应用.pdf

78 EPEM 2023.7 下发电运维Power Operation火电厂M1280D全数控远程监控装置的应用上海电力安装第二工程有限公司 倪伟君 王国兴 向 平摘要：根据塔式起重机在火力发电厂吊装的工程特点，加装远程监控的施工方法，根据实际工作情况与用户的实际要求制定出一套符合火力发电吊装的施工程序。关键词：大型塔式起重机；全数字；USS通讯协议；WTAU-RMS系统；远程监控装置本文通过对本公司进口大型塔式起重机M1280D（直流）进行技术攻关与远程监控研发与应用，阐述了远程监控施工在火力发电厂进口塔式起重机衔接与应用，根据塔式起重机在火力发电厂吊装的工程特点，加装远程监控的施工方法，分析了塔式起重机的工作情况与设备年限考核的精准统计。根据实际工作情况与用户的实际要求制定出一套符合火力发电吊装的施工程序，为机具管理部门减少施工难度与统计的精准度、为相关技术人员提供量化数据参考和借鉴。1 成果的主要用途和技术原理1.1 主要用途远程监控主要作用。对系统信息采集源的处理以及控制输出；记录存储。吊机运行状态及故障信息进行实时记录并存储；显示报警。以图文方式对吊机运行状态进行显示，并有声光提示；自检止停。具有自检功能并在设备故障时止停；屏监控。危险区域及吊点的视频监控；远程传输（选配）。数据与后台的远程传输，实现技术人员远程监控。1.2 技术原理远程监控的基本原理为：首先要了解进口设备通讯原理（设备内部通讯是全数字通过西门子特殊USS 通讯协议来进行相互通讯），要利用本质设备通讯的特性把内部 PLC 程序输出至远程监控的内部处理器中，彼此都能兼容的目的。其次利用 PLC 输出模块传送出各种数据，通过 WTAU-RMS 进行分析与处理，最终通过 GPS 卫星传输至后台进行统计与检测。传输数据主要有两大内容：起重机整机的工作数据与图像数据。起重机工作数据主要有起重力矩、起升高度/下降深度、运行行程、幅度、风速、回转角度、操作指令、工作时间、累计工作时间、每次工作循环次数、抗风防滑状态；图像数据主要有吊点高清摄像头、主钩卷扬机、变幅卷扬机监控视频。本工程为福建罗源湾项目2100MW 燃煤工程，该设备（M1280D）安装在炉架扩建端，主要负责吊装炉架、大板梁、受热面等部件。该设备从澳大利亚引进，起重量最大回转半径满载140t，内部电气元件都是德国西门子和仑茨设备组成，总设计是丹麦工程师托马斯专项定制，对内部的控制系统掌控得尤为精细与封锁。所以首先要了解、攻克这套控制系统是当务之急，能让原先进口系统融入本套远程监控系统这是关键点，本公司也通过实践考察，选取了某微特电子设备公司作为合作伙伴来一起研发这套软与设备。2 施工工艺过程及方案的选择现场勘查设备制定方案开会审核现场实施现场工艺验收与评定工程结束。2.1 现场勘查设备首先对进口设备进行实体勘查，该塔式起重机是动臂式2500吨米的大型起重设备，传动机构都采用国内最先进与精密度最高的直流调速控制系统。通过对电气部件、传动部分进行分析，理解设备的运行模式。塔式起重机控制系统由西门子 S7-200可编程控制器来进行处理，内部电气原理由西门子通讯协议 USS 来进行控制，每一个部件都有独立的2023.7 下 EPEM 79发电运维Power Operation通讯地址（直流调速器 P796设定通讯地址）通过西门子 USS 通讯协议都汇总到可编程控制器中进行处理。设备上自带的力矩装置都是采用 ROBWAY 技术传感器、风速仪，速度与距离依靠编码器读数来进行支撑，限位器采用数字信号进行自动生存与设定，操作指令通过操作手柄电位器和触点开关（S102），传输小电流控制信号给西门子6RA7078直流调速器进行驱动，通过 USS 通讯传输至 PLC 可编程控制器与梯形图进行对接，从而得到通讯连接的目的。2.2 制定方案通过对现场的勘查，本公司与湖北宜昌威特联合体进行对进口起重机系统的连接功能与制定出一套响应国家要求、配套上海电建的完美系统。首先当务之急突破口是设备通讯这个难关必须解决，进口塔式起重机上的通讯是西门子 USS 通讯协议来完成，原先的力矩设备考虑都是完美的进口设备，考虑保留兼容这套远程监控软件。利用西门子 PLC 可编程控制器特殊通讯协议，通过说明书得出进口塔式起重机上使用的是西门子 S7-200可编程控制器。通过质量部门相关规定，列出强制要求采集起重机工作数据主要有：起重力矩、起升高度/下降深度、运行行程、幅度、风速、回转角度、操作指令、工作时间、累计工作时间、每次工作循环次数、抗风防滑状态、吊点高清摄像头、主钩卷扬机、变幅卷扬机监控视频；通过设备上自带数据的采集，起重力矩、起升高度/下降深度、运行行程、幅度、风速、回转角度、操作指令、工作时间这些数据原先有相应传感器，因此采集下来在 WTAU-RMS系统中做数据处理就可完成。累计工作时间：设定总启动开关开始后，塔式起重机做任何一个动作后开始计时，到最后一个动作结束关闭停止开关，依次循环累计工作时间；具体电气量数据：由设备上启动按钮 S1和主钩/变幅/回转 PLC 可编程控制输出指令2个串联输出信号为前提条件，进行计时至最后一个动作完毕和 STOP停止按钮输出信号为前提作为这次工作完成，循环累计下去。每次工作循环次数：对整部塔式起重机而言主要的目的就是吊装工作，取吊物重量为基准点来计算工作循环次数。跟随吊钩的重量传感器信号为前提，力矩重量超过归零为计时开始，最终到总量归零为止为一次工作循环。变幅、回转动作不作考虑；具体电气量数据：重量传感器 G1传送0140mA电流传送至西门子放大器 U10进行处理014V 电压进行处理，放大器小电压传输至 USS 通讯模块U101进行数据交换，最终转换成吨位显示，再有监控装置采集数据转换成同等重量进行数据比较，参数值大于0.5t 为计时开始（空钩上下动作，传感器会有微弱数据变化，故本案采用0.5t 为基准点）。抗风防滑装置：这套装置有2大部件组成，回转角度信号采集器和回转限位控制器，主要加装这两套设备的原理在于设备在吊装工程中，回转角度信号器发生位移模拟信号数据传输给监控装置，通过监控装置程序发出报警信号及控制信号给回转控制器，迫使回转机构停止工作。具体电气数据：由采用微特电子公司研发生产的 WFM-1型回转角度信号采集器。信号采用 RS485通讯方式介入安全监控系统。本传感器安装方便，精度高，测量范围720。安装在回转平台上，进行测量校验后归零与监控装置连接，内部编制程序以回转角度仪为前提条件，输出开关量使外部系统回转限位控制器进行工作监管。吊点高清摄像头、主钩卷扬机、变幅卷扬机摄像头：视频监视系统采用高清低照度带红外的一体化摄像机（不低于600线），对以上工作区域进行监控。采用硬盘录像机，具有高的抗震动性和稳定性。配备320G 硬盘能存储500h 视频数据，满足新国家标准中的72h 视频监控时间的要求。图1 摄像头实景照片综上监控数据分二部分组成：数字数据与图像数据组成，这两块数据都寄存在监控系统内存中进行储存，通过两种方式进行读取一是直接用移动硬盘进行对主机连接进行复制，导出数据放在电脑上80 EPEM 2023.7 下发电运维Power Operation读取相关内容。这种效果起到了黑匣子的作用，随时可以数据可查。二是通过 GPRS 模块，5G 网络可将数据直接发至网络服务器上，对设备的运行状态可实现远程网络监控。进一步实现远程传输、远程监控、远程管理、远程服务，数据、视频查询，数据、视频分析等功能。采用 GPRS 无线传输方式传送监控系统数据，需借3G 无线网络，数据由微特电子提供安装的 GPRS 无线传输模块发送，走 GPRS 无线网络后接入互联网系统，数据上传至微特电子服务器数据库保存。本公司用户自建自行维护系统，各个项目机具管理人员可在这平台上做数据统计与监管。2.3 方案审核对初步制定的上述方案，本公司组织相关专家、专业工程师及微特公司一道进行了评审，首先对保证塔机安全进行了分析，对此套方案首要满足国家质检部门的要求并完成做好形式试验出相应报告。其次结合电建单位特殊性的需求提出相应数据：要求后台显示超载报警与次数统计和载荷率显示。利用软件 WTAU-RMS 系统采集重量信号，通过起重机吊装回转半径工况特性编制力矩换算载荷率程序，符合90%预警、100%报警状态，由监控软件读取到这个数据就计数一次，进行累计循环下去，在现场操作室里发出报警文字与声音作为提醒。通过 GPS 通讯第一时间反馈至后监管人员，使得第一时间掌握有效的安全管控体系。2.4 现场实施通过方案确定和专业审核通过后进行现场实施：首先安装设备硬件设备（监视器、监控探头、PLC 输出模块、寄存器、GPS 远程发射器、限位、编码器装置、稳压电源等设备）通过专业工程师连接后，通电调试每个部件运行情况，安装 WTAU-RMS 系统软件，通过西门子 USS 通讯输出协议和西门子 PLC 可编程控制器进行连接，读取梯形图程序，进行 WTAU-RMS 系统软件处理，查看输出端显示器各种参数。搭建远程平台：通过西门子 USS 通讯输出协议和西门子 PLC 可编程控制器，进行连接和 WTAU-RMS 系统软件处理，采集了起重力矩、起升高度/下降深度、运行行程、幅度、风速、回转角度、操作指令、工作时间、累计工作时间、每次工作循环次数、抗风防滑状态、吊点高清摄像头、主钩卷扬机、变幅卷扬机监控视频。采用 GPRS 无线传输方式传送监控系统数据，借助4G 无线网络，数据由微特电子提供安装的GPRS 无线传输模块发送，走 GPRS 无线网络后接入互联网系统，数据上传至微特电子服务器数据库保存。通过 GPRS 信息采集模块，借助 GPRS 通讯至监控系统服务器和 GPRS 卫星定位系统，通过Internet 网络传送至后台安全设备售后、生产厂商、上海电建、租赁部门、安全监管部门，进行后台统计与监管。2.5 现场工艺验收与评定通过现场业主神华电力公司、当地质监部门、威特电子公司、上海电建共同对 M1280D 塔式起重机进行现场形式试验。由测量部门配合本次检测，进行现场试吊与监控与后台联动取样监控。3 结语远程监控系统在本工程中得到成功应用，为施工现场吊装安全、监控、统计得到了进一步提升，为项目安全有效地吊装工程顺利实施创造了良好的条件。目前，监控系统已在现场正式投入使用，操作人员、机具管理人员、安全监管部门都能第一时间获取塔式起重机精准数据，发生超载等情况都能第一时间报警，了解现场施工情况，通过电话等方式直接掌握第一手资料，从而减少了现场的事故率。通过机具管理人员统计，可时刻统计出设备的完好率与使用频率。可以用数字量来说明设备的使用年限与使用情况，较好地提升了机具管理的目的性。监管部门能第一时间查看到设备的运行安全情况，实时跟踪到设备拆装转场的归属地。当前，远程监控已得到了广泛的应用，但在火力发电工程中的应用尚刚刚开始。通过深入研究，本厂在进口法福克 M1280D 塔式起重机中首次顺利安装完成，攻克了与进口设备的西门子通讯协议达成，制定出火力发电厂吊装特殊性的要求进行监控与统计数据，通过远程监控方案很好地得以解决统计设备年限与报废依据，对工程整体进度、安全都带来可观的收获，未来远程监控方案在火力发电安装工程中将有广阔的应用前景。