天然氣分布式能源站自控部分自控設(shè)計(jì)范圍設(shè)計(jì)范圍主要包括如下內(nèi)容：就地儀表的選型及安裝；自控閥門的選型及安裝；PLC機(jī)柜的設(shè)計(jì)及安裝；監(jiān)控操作系統(tǒng)的硬件、軟件配置及安裝；自控電纜及橋架的敷設(shè)安裝；控制方案設(shè)計(jì)；通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；自動(dòng)化控制水平常規(guī)的自控系統(tǒng)功能以LCD、鍵盤、鼠標(biāo)為能源站PLC主要監(jiān)視和控制手段(包括檢測(cè)、控制、報(bào)警、聯(lián)鎖及事故處理等功能)，實(shí)現(xiàn)在少量巡檢人員的配合下，在控制室內(nèi)以能源站PLC操作員站為中心，完成能源站各系統(tǒng)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行的監(jiān)視和調(diào)整(包括負(fù)荷調(diào)整)、事故報(bào)警及處理、正常停機(jī)或緊急停機(jī)。常規(guī)的自控系統(tǒng)功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：高可靠性的控制單元及熱插拔功能；選用工業(yè)級(jí)高可靠性的PLC組成控制單元，控制單元的相關(guān)模塊優(yōu)先選用支持熱插拔功能的模塊，在個(gè)別模塊發(fā)生故障時(shí)，可在系統(tǒng)不停機(jī)的情況下進(jìn)行備件更換，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行無擾動(dòng)，方便系統(tǒng)的維護(hù)。系統(tǒng)構(gòu)成自控系統(tǒng)采用“集中管理，分散控制”的結(jié)構(gòu)，共分為三個(gè)層次。第一層次：能效優(yōu)化監(jiān)測(cè)管理層。主要包括操作員站、工程師站、泛能能效監(jiān)管平臺(tái)操作終端、數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器、交換機(jī)、打印機(jī)等；第二層次：設(shè)備運(yùn)行控制層。主要包括系統(tǒng)PLC控制主站、各成套裝置PLC控制從站等；第三層次：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及執(zhí)行層（下圖中未繪出）。主要包括各類現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表、閥門、水泵變頻器、冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器等；自控系統(tǒng)總體架構(gòu)如下圖。圖5.8-1能效平臺(tái)總體架構(gòu)圖PLC機(jī)柜、UPS電源機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器機(jī)柜等設(shè)置在電子設(shè)備間內(nèi)，并排安裝；優(yōu)化及管理平臺(tái)操作員站、監(jiān)控系統(tǒng)操作員站、工程師站、打印機(jī)等放置在控制室內(nèi)；安裝在現(xiàn)場(chǎng)的在線監(jiān)測(cè)儀表通過4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或Pt100信號(hào)與PLC的IO模塊進(jìn)行連接，進(jìn)行集中信號(hào)采集。能效優(yōu)化監(jiān)測(cè)管理層；a）系統(tǒng)構(gòu)成圖5.8-2能效優(yōu)化監(jiān)測(cè)管理層架構(gòu)圖b）系統(tǒng)具備功能能效優(yōu)化監(jiān)測(cè)管理層可細(xì)分為能效優(yōu)化、能效管理以及能效監(jiān)控三個(gè)子系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)的功能分別如下：（一）能效優(yōu)化子系統(tǒng)1）實(shí)時(shí)優(yōu)化功能系統(tǒng)整體能效最優(yōu)主設(shè)備能效最優(yōu)水泵機(jī)組整體電耗最優(yōu)控制策略。2）優(yōu)化方案管理功能預(yù)測(cè)優(yōu)化和運(yùn)行優(yōu)化方案按時(shí)間序列表查看或管理運(yùn)行優(yōu)化方案按權(quán)限手動(dòng)確認(rèn)或直接下發(fā)跟蹤優(yōu)化方案的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)（二）能效管理子系統(tǒng)優(yōu)化管理子系統(tǒng)管理模塊提供一套分布式能源匹配系統(tǒng)管理和決策的工具。1）區(qū)域信息管理功能區(qū)域信息管理建筑信息管理氣象信息管理2）設(shè)備資產(chǎn)管理設(shè)備資產(chǎn)出入庫管理設(shè)備的維修、檢修、故障管理設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理3）報(bào)表生成功能設(shè)備資產(chǎn)報(bào)表設(shè)備運(yùn)營(yíng)報(bào)表系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)報(bào)表環(huán)境指標(biāo)報(bào)表經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表能源供需報(bào)表自定義報(bào)表生成工具4）遠(yuǎn)程故障診斷等5）其它功能模塊搜索查詢；統(tǒng)計(jì)分析；信息查詢服務(wù)；服務(wù)報(bào)表管理。(三) 能效監(jiān)控子系統(tǒng)1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能通過自動(dòng)控制子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得單位時(shí)間熱、電等能源消耗量通過自動(dòng)控制子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取優(yōu)化所需的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過自動(dòng)控制子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取各設(shè)備、閥門的控制數(shù)據(jù)2）系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體運(yùn)行情況(主要是產(chǎn)能、耗能、環(huán)境指標(biāo))的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體能效實(shí)時(shí)評(píng)估設(shè)備運(yùn)行控制層；a）系統(tǒng)構(gòu)成圖6.8-3設(shè)備運(yùn)行控制層系統(tǒng)構(gòu)成b)系統(tǒng)配置主要包括工業(yè)級(jí)高可靠性的PLC主站，及各擴(kuò)展IO站、成套設(shè)備自帶的PLC系統(tǒng)等。在電子設(shè)備間設(shè)PLC主站及擴(kuò)展IO站，PLC主站與上位工控機(jī)進(jìn)行以太網(wǎng)通訊連接。現(xiàn)場(chǎng)安裝的在線監(jiān)測(cè)儀表（如工藝管線內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力、流量，存儲(chǔ)介質(zhì)的箱、罐的液位等）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)開關(guān)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥）等設(shè)備與擴(kuò)展IO站連接。成套裝置自帶的系統(tǒng)控制柜、智能儀表等通過總線方式接入擴(kuò)展IO站的通訊模塊。能源站內(nèi)各類成套設(shè)備主機(jī)均配備有PLC控制單元，能夠完全獨(dú)立遠(yuǎn)行,自成系統(tǒng)，并且具備與能源站主PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊接口，主PLC系統(tǒng)能夠?qū)ζ涑商椎膬x表、設(shè)備狀態(tài)等監(jiān)視，并可對(duì)其發(fā)出開、關(guān)機(jī)控制和調(diào)節(jié)的控制命令。安裝在現(xiàn)場(chǎng)的成套設(shè)備PLC控制單元，構(gòu)成分散式控制設(shè)備。在運(yùn)管中心設(shè)集中監(jiān)視控制的操作站及工程師站，總體監(jiān)視各類運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，最終組成完整的集散式控制系統(tǒng)。c）系統(tǒng)控制方案及功能能源站PLC控制系統(tǒng)的功能將覆蓋整個(gè)能源站主設(shè)備及其輔助系統(tǒng)的全部監(jiān)控功能，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)等。運(yùn)行人員在控制室通過操作員站LCD監(jiān)視器能夠?qū)δ茉凑具M(jìn)行管理和運(yùn)行的操作，除啟停階段的部分準(zhǔn)備工作需由運(yùn)行人員在就地進(jìn)行手動(dòng)輔助操作外，正常運(yùn)行和異常工況的處理均可根據(jù)操作員站監(jiān)視器上的操作指導(dǎo)，在控制室內(nèi)由運(yùn)行人員完成。本工程的能源站項(xiàng)目，包括如下表列出的成套設(shè)備。每套成套設(shè)備自帶PLC控制系統(tǒng)，能夠獨(dú)立運(yùn)行，以減少能源站主PLC控制系統(tǒng)故障時(shí)的影響范圍，提高運(yùn)行的靈活性和安全可靠性，方便系統(tǒng)維護(hù)與檢修。成套設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)能夠把運(yùn)行的工藝參數(shù)上傳給PLC，PLC也能夠設(shè)定成套設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，發(fā)出控制命令，如起動(dòng)、停止命令等?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及執(zhí)行層；主要包括就地在線儀表、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備,優(yōu)先選用帶通訊接口的智能設(shè)備，以現(xiàn)場(chǎng)總線通訊的方式接入PLC系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線一般為RS485接口，ModBusRTU通訊協(xié)議，各智能儀表及設(shè)備串接。如實(shí)際連線的距離超過能夠通訊的距離，則需增設(shè)中繼器設(shè)備。不帶通訊接口的儀表及設(shè)備，以4~20mA電流信號(hào)連接至電子設(shè)備間的擴(kuò)展IO站?？刂剖业牟贾每刂剖覂?nèi)設(shè)能效平臺(tái)的操作終端機(jī)1套，監(jiān)控子系統(tǒng)的工程師站1套（兼作操作員站），操作員站1套。每套操作終端機(jī)或操作員站配置一套操作臺(tái)及辦公座椅?？刂剖覂?nèi)的設(shè)備電源引自UPS電源柜。設(shè)置一套火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)控范圍包括控制和電子設(shè)備間的電纜通道、電纜橋架及設(shè)備機(jī)房等易燃易爆場(chǎng)所。該系統(tǒng)在控制室設(shè)置一臺(tái)主機(jī)報(bào)警顯示盤，在相關(guān)設(shè)備間設(shè)置區(qū)域報(bào)警顯示盤?？刂剖已b修時(shí)設(shè)防靜電地板，地板高度為300mm，通訊電纜在地板下敷設(shè)。電子設(shè)備間布置在電子設(shè)備間內(nèi)設(shè)有PLC機(jī)柜、服務(wù)器機(jī)柜和電源柜，各柜并排安裝在槽鋼底座上，柜體周圍各留出足夠的操作空間。電子設(shè)備間裝修時(shí)設(shè)防靜電地板，地板高度為300mm，儀表電纜、電源電纜、通訊電纜等在地板下敷設(shè)。設(shè)計(jì)原則能效平臺(tái)能有效地監(jiān)控能源站工藝設(shè)備的生產(chǎn)過程，確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，操作維護(hù)方便。在考慮先進(jìn)性的同時(shí)，以可靠性為主。所有聯(lián)鎖回路按ISA標(biāo)準(zhǔn)，采用失電安全的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證在失電狀態(tài)下的安全停機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝的戶外電子類儀表防護(hù)等級(jí)原則上采用IP65，滿足戶外安裝要求。主要儀表選型能站站的生產(chǎn)環(huán)境具有區(qū)域防爆、大型成套設(shè)備多等特點(diǎn)，具有一定的特殊性，儀表材質(zhì)及外特性的需具如下要求：防護(hù)等級(jí)IP55,防爆等級(jí)ExdIIBT4。所選儀表或設(shè)備在防護(hù)與防爆等級(jí)要優(yōu)于或等于規(guī)定等級(jí)。（1）壓力儀表的選型壓力、差壓變送器選用智能變送器，帶HART通訊功能，精度為≤±0.1%。帶現(xiàn)場(chǎng)顯示（指示）的全天候產(chǎn)品。就地壓力儀表采用彈簧管壓力表或者膜盒壓力表，φ100表面，測(cè)量元件為不銹鋼，防腐。（2）溫度儀表的選型溫度傳感器選用熱電阻的形式，分度號(hào)：Pt100。就地溫度儀表為雙金屬溫度計(jì)，φ100表面，精度≤±1.5%，防護(hù)等級(jí)高于IP55；溫度傳感器、現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)須采用帶套管安裝形式。（3）流量?jī)x表的選型工藝介質(zhì)為水的流量檢測(cè)，選用帶有累計(jì)功能及具備數(shù)據(jù)通訊功能的電磁流量計(jì)，管段式安裝，電源電壓為220VAC，精度為≤±0.5%。（4）冷/熱量表的選型冷/熱量表根據(jù)工程情況選用電磁式或超聲波式冷量表，管段式安裝，電源電壓為220VAC，精度≤±1.0%，帶RS485接口，支持ModBus通訊協(xié)議。其他系統(tǒng)配置（1）能源站設(shè)置一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，探測(cè)火災(zāi)早期特征，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)自動(dòng)滅火設(shè)備?；馂?zāi)報(bào)警控制盤布置在控制室內(nèi)。（2）在燃?xì)庠O(shè)備上方及其他可能的泄漏點(diǎn)處設(shè)置可燃?xì)怏w探頭，當(dāng)天然氣泄露，濃度達(dá)到報(bào)警器設(shè)置的報(bào)警值時(shí)，布置在控制室內(nèi)的可燃?xì)怏w報(bào)警器就會(huì)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，并聯(lián)鎖啟動(dòng)事故排風(fēng)風(fēng)機(jī)，關(guān)停設(shè)備建筑結(jié)構(gòu)部分建筑設(shè)計(jì)主廠房布置（1）布置原則分布式能源站的建設(shè)，應(yīng)滿足通風(fēng)、泄爆要求并符合消防安全距離的要求。從能源輸送的角度考慮應(yīng)盡量靠近變配電所和熱、電負(fù)荷中心，周邊供氣、供水、排水等市政設(shè)施齊全，外管線距離短。為便于運(yùn)行管理，機(jī)房最好獨(dú)立設(shè)置。但同時(shí)滿足上述條件比較困難，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目具體情況，選擇合適的廠址位置。（2）平面布置方案根據(jù)以上原則，本方案能源站擬建設(shè)在污水處理廠正東方向靠近公路旁，與巨龍熱電廠距離200米左右，距離冷渣機(jī)130米左右，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思路在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分考慮以下內(nèi)容：1）使結(jié)構(gòu)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑。2）具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。3）對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，擬采取措施提高抗震能力。工程地質(zhì)概況及地震烈度1）根據(jù)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2001年發(fā)布的《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，本工程地震基本烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組。2）因擬建場(chǎng)地?zé)o地質(zhì)資料，假定：場(chǎng)地?zé)o不良地質(zhì)構(gòu)造，場(chǎng)地為Ⅱ類建筑場(chǎng)地，屬中硬地基土，穩(wěn)定性較好，適宜建筑。3）假定能源站、構(gòu)筑物地基持力層承載力特征值Fak≥100Kpa。4）根據(jù)已有資料，場(chǎng)地不受洪水威脅。假定地下水對(duì)混凝土無腐蝕性。設(shè)計(jì)原則及主要建（構(gòu)）筑物形式1）地基基礎(chǔ)：因主體建筑屋面設(shè)置較重的工藝設(shè)備故暫定建筑物作預(yù)應(yīng)力管樁；埋置較深的并確定下無管道的構(gòu)筑物，以天然地基為持力層。具體基礎(chǔ)方案應(yīng)根據(jù)施工圖詳勘報(bào)告確定。2）主要構(gòu)（建）筑物結(jié)構(gòu)形式名稱結(jié)構(gòu)形式設(shè)備基礎(chǔ)素混凝土及鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)等主體結(jié)構(gòu)鋼框架基礎(chǔ)形式樁基礎(chǔ)采用的材料1）混凝土：墊層C15;主體結(jié)構(gòu)C30，基礎(chǔ)C35，地下室砼抗?jié)B等級(jí)為：P62）水泥：等級(jí)不低于32.5級(jí)3）鋼材：Q235；Q345。4）砂石：配置防水混凝土的砂應(yīng)采用中、粗砂，石子采用碎石或卵石，砂石級(jí)配和材質(zhì)應(yīng)符合混凝土施工規(guī)范要求；普通混凝土結(jié)構(gòu)的砂