浅谈烟气发电机远程在线监控系统的构建

白 涛

（中油国际（苏丹）炼油有限公司，北京 100101）

0 引言

某炼油厂为提高环保效益，增加能源利用能力，利用催化装置在生产过程中产生的高温废烟为介质带动发电机发电。该机组采用上海发电机厂生产的QF-20-2型发电机，容量为20 MW，利用催化装置尾气发电。无刷励磁电动机型号为ZLWS6-450×180，转速为3 000 r／min。高压开关柜采用西门子额定电压7.2 k V的真空开关柜，烟机励磁采用ABB的SFE型励磁装置，保护装置采用西门子7SJ5系列综合保护器，同期装置采用西门子7 VE系列继电器，转子监测采用上海发电机厂的GDS转子监测装置。通过烟气发电系统的构建，该炼油厂取得了极大的经济效益和环保效益。但在烟气发电机组的运行中，需要构建一套远程在线监控系统，以保障该机组的安全正常运行。下面本文就该机组在线监控系统的构建进行简要分析。

1 系统构建分析

1.1 系统分析

该炼油厂的烟气发电系统采用西门子7SJ5系列综合保护器及西门子7VE系列继电器，并由上海发电机厂的GDS转子监测装置进行转子监测。在整个烟气发电系统中，设有无人值守监控室和有人值守监控室，两室距离较远。远程在线监控系统的构建中，需将系统安装在有人值守监控室内，然后利用局域网与无人值守监控室进行数据通信。首先利用在线监控系统在无人值守监控室采集系统运行数据，再通过局域网将数据传输至有人值守监控室中。为此，决定采用DCOM技术来构建分布式在线监控系统，实现该炼油厂烟气发电机的远程在线监控。

1.2 DCOM技术分析

DCOM技术是利用一系列微软的概念和程序接口构建分布式组件对象模型的软件技术。利用DCOM技术，客户端程序对象能够请求来自网络中另一台计算机上的服务器程序对象，除了允许同一台计算机上的客户端和服务器之间进行通信，还支持2台不同机器上组件间的通信，无论在局域网、广域网还是Internet中都具有极高的适应性，能通过在客户端运行组件应用以适用于性能要求不同的客户，具有极高的灵活性和可扩展性。

在烟气发电机远程在线监控系统的构建中应用DCOM技术，不仅能实现各功能模块的互相定位及各组件之间的互相监视，还能利用各功能组件的相互通信来协同工作，通过网络协议来实现相当于本地进程间的相互通信，以实现对烟气发电机的远程在线监控。

2 系统构建设计

2.1 远程在线监控系统拓扑结构

远程监控包括远程监测和远程控制2部分，远程监测以获取设备信息为主，远程控制即通过网络进行远程操作。整个系统首先利用现场数据采集设备，如温度、湿度、速度、电流、电压等各种传感器，采集设备运行状态信息，并将这些信息转变为数字信号，再将这些数字信号通过网络传输至有人值守监控室的上位机，然后远程诊断工程师通过上位机获取相关状态信息，对设备运行状态进行分析评估，得出诊断结论并发出相关控制指令，最后这些指令通过网络返回到相关设备上，利用控制器对设备进行控制。整个系统利用信号采集器、网络、控制器来实现，工作人员并不需要到达设备现场，监测和操控不受时间和空间限制。系统拓扑结构如图1所示。

图1 系统拓扑结构示意图

整个系统共由现场执行层、网络通信层、组织协调层、远程监控决策层4层构成，最终形成分层阶梯式的远程在线监控体系。每一层从上一层接受命令并向上一层反馈信息，同时向下一层发布命令并接收下一层反馈信息。同时，每一层所承担的上层发布工作由本层进行横向协调来完成。整个系统的通信采用TCP／IP协议进行，利用局域网和无线传输网实现信号传输，最终完成整个烟气发电机的远程在线监控工作。

2.2 现场执行层

现场执行层包括多台烟气发电机组、各种信号采集器、各类现场控制器。每台发电机组均配置现场信号采集控制箱，利用PLC负责转速、温度、湿度、电流、电压等相关数据的采集和控制，并将现场采集的光电信号转化为数字信号，同时将接收到的数字控制信号转变为光电信号，传输至PLC控制器，实现对相关组件的远程控制。现场信号采集控制箱通过局域网与无人值守监控室进行数据通信，其结构如图2所示。

2.3 组织协调层

组织协调层主要完成整个系统的组织协调工作，包括数据传输、数据交换、数据处理等，是监控中心与现场执行层之间的桥梁，主要由监控中心服务器、数据处理器、网络交换机、数据传输光缆等组成。考虑到整个系统存在大量数据传输，且实时性、稳定性要求极高，本系统采用了支持冗余的环网拓扑结构，利用智能型以太网交换器执行数据交换。网络交换机配备功能模块扩展插槽，以便使用过程中根据需要进行功能扩展，从而提高系统的灵活性。组织协调层结构如图3所示。

图2 现场执行层结构示意图

图3 组织协调层结构示意图

2.4 远程监控决策层

远程监控决策层根据现场执行层所采集的数据，远程监控现场设备的工作状态，并跟踪其相关工作参数，通过所获取的参数评价现场设备工作状态是否正常，如果存在异常要判断所需发出的动作指令，并向现场执行层相关控制器发布，以实现现场设备的远程控制。

3 结语

开发实践证明，本系统能很好地实现烟气发电机工作参数的远程监测，并能通过所采集的数据进行现场设备工作状态的评估，发布相应的指令对现场工作设备进行远程控制。其数据传输系统能够承担庞大的数据传输交换任务，同时扩展功能模块能支撑良好的功能扩展任务，具有极高的实践应用价值。

［1］陈定永，胡志强，李尊龙.空压机远程在线监控系统的设计［J］.软件，2012（7）

［2］李谷，周玲.3G技术在远程在线监控系统中的应用研究［J］.南宁职业技术学院学报，2011（5）

［3］潘峥嵘，滕尚伟，尹晓霈，等.基于GPRS的油田抽油机远程在线监控系统设计与实现［J］.工业仪表与自动化装置，2008（2）