基于4G物联网技术的热工仪表伴热带监控系统开发与应用

摘要：北方地区冬季会由于室外仪表管路冻结造成热工保护系统动作，为了保证表计的正常运行，防止冻管威胁机组安全运行，利用成熟的4G物联网技术，对给水流量保温箱内的温度及伴热带的温度进行实时监测，同时将收集到的数据通过无线方式传送给手机App，实现对现场情况的实时监控及报警提醒功能。

关键词：物联网;仪表伴热带;温度监测;实时监控;保护可靠

0    引言

我公司2×350 MW机组为超臨界直流锅炉，没有汽包作为分界点，给水经过受热面直接加热生成过热蒸汽，所以保证给水流量与蒸汽流量的平衡关系至关重要，给水流量对机组安全的重要性也可见一斑。在冬季寒冷的环境下，汽水介质的测量管路必须设置加热用的伴热带并加敷保温棉，以保证测量管路中的介质不会因温度过低造成结冰，影响过程量的检测。我公司2017年初发生了一起因主给水流量测量表计（图1）冻管导致的锅炉MFT机组非停事故。为了保证表计的正常运行，防止冻管威胁机组安全运行，我们自行开发了一套基于4G物联网功能的温度监测系统，对给水流量保温箱内的温度及伴热带的温度进行实时监测，同时将收集到的数据通过无线方式传送给手机App，实现对现场情况的实时监控及报警提醒功能。

1    实施方案

（1）采用物联网技术，具有结构简单、价格低廉、安装方便、实用性较强等特点。

1）无线数据传输及控制模块（WM10WIFI-DTU）：无线传输及控制模块（图2）具有GPRS/Wi-Fi/RS232/RS485等多种通信模式便于选择，GPRS/Wi-Fi模式用于将采集到的数据及视频监控图像以4G技术传送至App中心平台供用户查看。

2）安装高清视频监控摄像头：采用独立可360°旋转的监控摄像头，用无线传输方式推送至中心平台，以便维护人员实时清晰观察和调取现场设备实际运行视频及60天内实时录像，有利于技术人员进行远程监控。

（2）利用远程智能控制设备加强设备远程控制功能。

1）设备控制组：控制系统主要由DTU控制I/O模块、DC24 V继电器等组成。软件系统可以由控制中心后台上设置点动、启停、联锁等控制功能，并在设备积灰或环境温度过高时及时进行吹扫，减轻维护人员现场巡检劳动强度。

2）控制中心App平台：App平台（图3）作为完整的物联网集合体具备数据传输/处理/存储/展示、用户管理、报警等功能（图4），从而轻松易举地实现工业设备远程监控。

（3）增加设备参数异常、故障报警和历史数据采集、记录功能。

该控制中心App平台支持电脑网页、苹果iOS/安卓App，具有App报警/微信报警推送、历史报表、历史曲线、视频监控等功能，监测到报警时驱动本装置蜂鸣器报警，同时会以平台通知或微信信息方式推送至用户移动端，便于维护人员随时查看设备参数异常信息、实时数据及历史数据。

2    运行现状及分析

原来采用的方式是人工一天4次现场对热控保温箱及伴热带进行检查，检查两台机组大约需要2 h，人员负担较重。现增加一套基于4G物联网功能的温度监测系统，独立于现场控制系统，对给水流量保温箱内的温度及伴热带的温度进行实时监测（图5），同时将收集到的数据通过无线方式传送给手机App，实现对现场情况的实时监控及报警提醒功能。这样就解放了检查人员，还可使其对热控重要测点的温度参数了如指掌（图6、7、8），且不会影响原有的现场系统，安全性高，经济可靠，为机组安全生产提供了又一道保障。

3    取得的效益

本方案的有益效果：冬季仪表伴热带投运后，维护人员可以实时监控伴热带运行情况，若有异常本装置将及时报警，提高了仪表伴热带运行安全可靠性，保证了表计投入率及测量准确性，避免了伴热带故障导致表计采样管路结冰，造成表计无法正常测量，从而引起保护动作。且维护人员还可通过本系统进行设备巡检，减轻劳动强度，做到既对热控重要测点的温度参数了如指掌，还不影响原有的现场系统，安全性高，经济可靠，为机组安全生产提供了又一道保障，避免了现场设备损坏带来的备件购买费用（30余万元）及机组非停对企业的经济处罚损失。

4    结语

电力事业和自动化技术的快速发展，要求发电设备实现高度自动化和智能化，控制系统的安全性、可靠性变得日益重要。物联网技术在热工保护系统的应用，可以大大提高热工保护的可靠性，从而提高运行机组的安全性和经济性。

收稿日期：2020-04-17

作者简介：姚文华（1980—），男，山西芮城人，助理工程师，山西漳电蒲洲热电有限公司设备维护部主任，研究方向：设备维护。