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智慧燃气管网

城市级地下燃气管道主要以PE材质为主,PE管材为国内最早一批,使用时间较长。燃气管线地埋深度多为浅土层,且维护控制管井较少。供排水和通信管网纵横交错与之共同埋于地下。燃气管线使用环境经常出现市政或建筑施工情况。

燃气管线经常会出现管道泄漏情况,面对如此庞大的地下燃气管网,如何监测管线泄漏,如何及时控制泄漏是全国各大城市燃气公司面临的非常重要的课题。管道泄漏一般由下列因素引起:管材的缺陷或管道腐蚀;施工质量差,验收把关不严;道路下面的管道长期承受交通压力、或地层沉降塌陷致使管道接口错位断裂或开焊;其它挖掘机械意外损害等。

管线的压力、流量是调度系统中重要的监测内容,为进一步强化安全生产工作,准确把握管网的运行状况,迫切需要建立“管网监控系统”,以防因泄漏造成财产损失和人员伤害。同时提高综合信息数据可视化能力,为平衡压力、调度生产工作提供高效、及时、准确、充分的数据依据,以提高工作效率和科学管理水平,增强管网运行安全性。 

针对燃气集团现阶段城市级燃气管网情况和实际需求,结合我公司的产品特点及技术优势,提出如下建议方案。

(1)燃气管网监测控制管理系统建设

燃气管网监测控制管理系统应用到佛山燃气管网,可以实时监测管道内部数据的同时,达到远程无线控制现场阀门,且阀门控制部分电源为DC24V,安装方便、安全可靠。此方案是对燃气管线智能化程度低、燃气管线无监测控制手段、燃气管道多发性泄漏事故等现象做出针对性方案。

2燃气管网监测控制管理系统简介

燃气管网监测控制管理系统设备包括流量计、远程控制阀、压力变送器、采集器系统采用GPRS方式通讯, 可以把管道内部的压力、温度、瞬时流量、累积流量和阀门开关状态实时上传到智能管理平台,平台进行数据存储、计算、统计、分析、查询等功能,同时可以分别远程实时调控不同位置的阀门,进行流量调节操作。还可以通过分析出的结果,对各管道进行泄漏报警设置,一旦有管道泄漏爆管情况,可及时发现及时控制

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以“智能化管理、流量平衡调节、实时监测、实时控制”为目标,以现代信息技术为主导,全面提升燃气管道信息采集和处理的效率和能力,以信息化带动燃气管道安全管理的现代化与科学化。通过对管道内流量、温度、阀门状态、压力等关键数据信息采集,实时监控和智能分析,实现事故发生提前预警、报警、有效控制,并为应急救援提供准确信息。可通过硬件设备监测管道的实时运行动态,智能判别管线异常情况;对管道异常情况以多方式多层级同步报警,远程异地实时处置,减少因管道泄漏造成的能源损失和危害;通过软件平台对管线状况进行智能化统计分析,科学调配管线流量压力;精确查找细小漏点。智能管控燃气系统,实现手动、自动、半自动处理机制,达到多手段安全、稳定、可靠运行。最终可达到智能化管理、管网监控、节约能源。

3  燃气管网监测控制管理系统实施方案

燃气管网监测控制管理系统建设,拟定两种实施方案。

方案一:在主要燃气管网分支处(如二级网、三级网、政府、学校、地铁、工厂等)安装整套管网监测控制管理系统设备,实时监测管道运行情况,一旦有泄漏和爆管情况,系统管理软件提示报警,及时控制现场事故端阀门,实现安全防控、应急保障。

方案二:选择一小片供气区域,进行小规模安装管网监测控制管理系统设备,在主分支及次分支安装成套设备进行区域性监控,安装后运行结果进行评估,判断此系统是否可以达到实时监测管道运行情况,一旦有泄漏和爆管情况,系统管理软件是否提示报警,及时控制现场事故端阀门,实现安全防控、应急保障。

(4) 燃气管网监测控制管理系统实现目标

完成对燃气管道进行实时流量、温度和压力数据监测,同时可以实时控制现场阀门开关。

完成对燃气管道内流量、温度和压力数据实时采集、存储、统计和分析,形成智能化燃气管理系统。可通过异常数据判断管道是否有破损、泄漏情况。

完成对燃气管线上的远程控制阀门设备开关和调节操作,达到流量调节功能。

所有智能采集和控制设备使用安全电压供电及通信,保证现场设备安全、稳定运行。

完成对燃气管道异常运行情况多种手段预警和报警提示,包括软件报警、主控室警灯报警、短信报警操作。

完成对历史监测数据查询,并可对比和导出相关数据,以数据表和曲线图形式体现出来。

完成对操作人员历史操作的查询,实现数据可追溯功能。

远程控制阀门可以指令电动控制,也可以现场手动控制,保证系统多种控制手段。

系统管理软件需要简单、易懂、方便操作,使复杂的操作简单化,提高整体工作效率。

(5)  燃气管网监测控制管理系统组成

燃气管网监测控制管理系统(以下简称 管网监控系统由硬件和软件两大部门组成。硬件设备包括流量采集设备(流量计)、压力采集设备(压力变送器)、管道阀门控制设备(远程控制阀)、供电设备(DC24V电源)、数据采集设备(采集器),软件由服务器软件、数据库、客户端软件组成。

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流量计1-191130105452621.png压力变送器1-191130105456396.png远程控制阀1-1911301055035A.png采集器1-191130105512A8.png

(6)  系统设备结构

    流量计用来采集管道内的流量、温度相关数据并通过数据线上传给数据采集器。

远程控制阀由DC24V电源线供电,通过数据线上给出的指令完成控制阀门开关操作,调节管道内介质的流量,并通过数据线将压力变送器采集的压力值存储,再经数据线把数据上传给数据采集器。

压力变送器完成管道内压力的数据采集,通过数据线把压力数据发送给远程控制阀。

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数据采集器由DC24V电源线供电,通过数据线采集流量计、远程控制阀、压力变送器的数据,以有线或GPRS无线方式发送给服务器,也可以接收服务器发出的指令,向流量计、远程控制阀、压力变送器实时采集相应数据,或者控制远程控制阀。

监控管理用户通过internet网络访问服务器数据,同时也可以通过网络及服务器向终端设备发送指令,可以达到双向通信功能。

在整个解决方案中,利用完整的闭环软件控制及对阀门的简约性设计完成了全方位测量、控制、数据管理等的一系列操控。可以对每个控制阀进行精细调节,并根据对流量及压力的监测对管道泄漏、爆管等状况进行报警,自动或手动对故障部位管道进行关闭等操作。实现了现场机、电、仪和执行器等设备的虚拟化、智能化、多功能化和网络化。同时将它们和管理者有机的结合起来,做到自动有效控制和及时结果展现。

管网监控系统是由硬件和软件组成,兼监测、控制、管理为一体的新型技术。不仅可以利用硬件设备监测管线实时动态,还可以通过监测到的管线实时动态判断异常情况,包括管线爆管、管线泄漏、阀门开关异常等,并对异常情况及时反馈,以软件警示、警灯提醒、短信提示等方式告知管理人,管理或操作人对异常情况及时处理,把安全及损失及时控制在最低,通过软件平台对数据进行统计分析合理调配管线流量,使管网安全可靠的运行。

(7)  系统特点

燃气管网监测控制系统直接作用到管道上,对管道内的数据实时监测,对现场阀门实时控制;远程控制阀直流低电压DC24V控制,高智能、可调节、小功率电控阀门;采用GPRS无线通信技术,无需繁琐布线,安装方便简单;智能查询、分析、统计、判断、管理,集成管理效率高;数据可追溯,防止误操作。

(7.1)  实时性高

管网监控系统平台采用集中管理、分散控制、资源共享的集成性系统平台,可实现现场管、控、仪、机电设备管控一体化,利用GPRS无线网络与调度中心通信,当出现泄漏及爆管时,1分钟内能够实施远程无线控制关闭事故端阀门操作,杜绝重大事故发生。损失大小其实是在和时间赛跑。

(7.2) 低电压远程智能阀门

市场常规的电动阀门,主要以AC220V供电电源操控,而且非智能控制操作,安装仅限于有市电的室内,需要笨重的配套机柜实现控制,不能调节阀门开度,实时性不高。远程无线控制阀使用DC24V作为电源,同时具备智能、小功率、远程、实时开关和调节操作。

(7.3)  安装方便灵活

系统中不同规格(DN50-DN1200)远程无线控制阀与GPRS采集器均为低功耗设备,DC24V电源供电,在不方便取市电的地方,使用太阳能、风能、电池等便携式电源进行供电,完全可保证现场设备操作的可靠性,而且系统电量可监测,有电量低报警功能,保障系统的稳定性,方便灵活,不受地域影响。

(7.4) 智能化管理

系统软件完成对管网的监测、管理、控制和分析。将现场管道设备的流量、压力、开关状态、电源状态、通信状态实时采集并存储。并能够查询不同时期设备节点的历史数据,以图表形式显示,直观清晰。

(7.5)  安全可控

系统为了保证管网操控的安全性、可靠性,管理软件可以设定不同用户的不同资源权限和操作权限,对不同权限人员的操作记录和管理记录可查询、可追溯、可分析,使管网监控系统更具可控性。