燃气仪控及SCADA系统培训

2011年02月燃气仪控及SCADA系统培训目录安全区域划分1防爆防护基础2燃气SCADA系统3SCADA系统组成4SCADA系统软件5数据通讯系统6下位站控系统7爆炸原理1.1危险场所定义1.2区域划分1.3防止爆炸方法1.4安全区域划分1发生爆炸三角形原理：危险场所：任何具有潜在爆炸危险的场所。爆炸极限：当可燃性物质与空气的混合浓度介于爆炸极限范围内时，遇点火源就会产生爆炸。爆炸下限(LEL)爆炸上限(UEL)可燃性物质与空气混合物的爆炸极限范围各不相同：丙烷[2.0,9.5]乙烯[2.7,3.4]氢气[4.0,75.6]泄漏探测器的报警值：爆炸下限(LEL)的5%~25%OABRSCPQ图1-1爆炸三角形原理图OA表示0～20.93%的氧气即0～100%的空气OB表示含量为0～100%的燃气A点代表100%纯空气B点代表100%纯燃气线段AB则代表燃气和氧气不同混合比例的混合体OC为充分燃烧线P点代表燃气在空气中的爆炸下限Q点代表爆炸上限1.1爆炸原理安全区域划分11.2危险场所定义：GB/T2900.35-1998《电工术语爆炸性气体环境用电气设备》定义中国IEC欧洲标准说明北美标准危险程度0区(zone0)连续或长期出现爆炸性气体环境的区域Division1高低1区(zone1)正常运行时可能出现爆炸性气体环境的区域2区(zone2)正常运行时不大可能出现爆炸性气体环境的区域，如果出现，只是存在时间很短Division21.3GB50028-2006《城镇燃气设计规范》中爆炸危险区域等级和范围划分附录D相对密度不大于0.75的燃气附录E相对密度大于0.75的燃气安全区域划分11.4防止爆炸发生的基本方法避免形成爆炸性环境－－理想的方法如零泄漏(很难实现或代价极高)；排除、消除可能的点火源－－实际的方法(如隔离防爆、严禁烟火等)；限制其中一个或几个要素，都可以达到防爆要求。如制造正压、爆炸气体浓度监控、限制点燃源(主要手段)保护方式、区域类别、气体组别、表面温度序号防爆型式代号国家标准防爆措施适用区域常见仪表1隔爆型dGB3836.2隔离存在的点火源1区,2区压力变送器2增安型eGB3836.3设法防止产生点火源1区,2区接线箱3本安型iaGB3836.4限制点火源的能量0区,1区,2区EK260本安型ibGB3836.4限制点火源的能量1区,2区4正压型pGB3836.5危险物质与点火源隔开1区,2区5充油型oGB3836.6危险物质与点火源隔开1区,2区6无火花型nGB3836.8设法防止产生点火源2区防爆灯电气设备防标志的表达方法：ExdIIBT4安全区域划分1区域类别及气体组别2.1表面温度及保护方式2.2防爆类型2.3IP防护等级2.4防爆防护基础22.1区域类别及气体组别中国(欧洲)将爆炸性危险物质分为三类：1.I类：矿井甲烷;2.II类：爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾;）3.III类：爆炸性粉尘和纤维。北美将爆炸性危险物质分为三类(级)：1.CLASSI：爆炸性气体；2.CLASSII：爆炸性粉尘；3.CLASSIII：纤维。典型气体中国IEC欧洲北美爆炸(GROUP)点燃特性甲烷ID难易乙烷/丙烷/COIIA乙烯/民用煤气IIBC氢气IICB乙炔/水煤气A爆炸性危险气体分级A、B、C三级仅指隔爆、本安设备相应的，爆炸性气体环境用电气设备分为2类：I类：煤矿用II类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用防爆防护基础2中国IEC欧洲标准北美标准II类电气设备的最高表面温度t(℃)点燃特性T1T1450难易T2T2450≧t300T2A300≧t280T2B280≧t260T2C260≧t230T2D230≧t215T3T3215≧t200T3A200≧t180T3B180≧t165T3C165≧t160T4T4160≧t135T4A135≧t120T5T5120≧t100T6T6100≧t852.2表面温度及保护方式防爆标志：ExdIIBT4符号：Ex表示电气设备符合防爆规定保护方式：d隔爆型区域类别：II类气体组别：B组爆炸性气体温度组别：T4。也可标最高表面温度或都都标出ExdIIB(125℃)；ExdIIB125℃(T4)；ExdIIB氢只允许一种爆炸性气体，可不标注温度组别ExdIIBT4B如果防爆标志温度组别后面还有字母：表示该电气设备限定使用的气体名称，就象左表中北美标准那样Ex(ib)IICT5本安关联设备，IIC类本质安全型ib等级关联设备T5组防爆防护基础2•隔爆，外壳能承受内部爆炸压力，并能阻止向外壳传播•允许危险气体进入隔爆外壳，外壳内可能产生爆炸•间隙防爆技术，外壳接合面必须具有足够长的啮合长度和足够小的间隙，在内部爆炸时不会穿过隔爆接合面而导致外部环境爆炸•本质安全型：正常工作和故障条件下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路•抑止点火源能量的“安全”技术，实际上是一种低功率设计技术•增安型：对在正常运行条件不会产生电弧或火花的电气设备采取进一步措施，提高其安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和电火花的可能性•要求设备在正常工作和认可的过载条件下不会产生危险温度、电弧和危险温度防爆与防护是两个概念！户外用电气设备最低IP54的基本(环境适应性)要求2.3防爆类型防爆防护基础2保护和外来物保护等级(第一个数字)防水保护等级(第二个数字)0无防护0无防护1防护50mm直径和更大的固体外来体探测器，球体直径为50mm,不应完全进入1水滴防护垂直落下的水滴不应引起损害2防护12.5mm直径和更大的固体外来体探测器，球体直径为12.5mm,不应完全进入2柜体倾斜15度时，防护水滴柜体向任何一侧倾斜15度角时，垂直落下的水滴不应引起损害3防护2.5mm直径和更大的固体外来体探测器，球体直径为2.5mm,不应完全进入3防护溅出的水以60度角从垂直线两侧溅出的水不应引起损害4防护1.0mm直径和更大的固体外来体探测器，球体直径为1.0mm,不应完全进入4防护喷水从每个方向对准柜体的喷水都不应引起损害5防护灰尘不可能完全阻止灰尘进入，但灰尘进入的数量不会对设备造成伤害5防护射水从每个方向对准柜体的射水都不应引起损害6灰尘封闭柜体内在20毫巴的低压时不应进入灰尘6防护强射水从每个方向对准柜体的强射水都不应引起损害注：探测器的直径不应穿过柜体的孔7防护短时浸水柜体在标准压力下短时浸入水中时，不应有能引起损害的水量浸入8防护长期浸水可以在特定的条件下浸入水中，不应有能引起损害的水量浸2.4IP防护：GB4208-1993《外壳防护等级（IP代码）》SCADA（SupervisorControlAndDataAcquisition）燃气监控及数据采集系统，是集测量技术、计算机技术、通讯技术于一体的综合性集成控制系统,可实现燃气管网的实时中央监控和管理调度。SCADA系统定义燃气SCADA系统3输配的优化调度、故障分析、辅助决策提供科学的手段，它的应用将使燃气生产、输配管理更加安全、准确、高效。SCADA系统融合了先进的PLC技术、RTU技术、现场总线技术、网络通信技术、数据库技术、SCADA/HMI技术、客户/服务器技术等，能实现对燃气系统的进气、计量、输配、调压全过程的监控、管理和调度，能实现生产信息、管网状况的自动化收集、分类、传送、整理、分析、和存储，为管网燃气SCADA系统3SCADA系统简介SCADA系统由三部分组成：第一部分：数据采集系统，亦称站控系统；第二部分：过程监控与管理系统，即调度中心（MCC）；第三部分：数据通信系统，包括上位机网络系统、下位机网络系统及将上、下位机系统连接的通信网络。燃气SCADA系统组成4门站主控中心备份中心专用调压站或区域调压站中/低压调压站管网不利点有线或无线通讯高/中压调压站(含阀室)远程站控系统主控中心网络通讯SCADA天然气利用工程SCADA系统方案站控系统站控系统由现场仪表、控制器及应用软件组成。燃气SCADA系统组成4现场仪表现场仪表主要包括传感器、变送器、就地显示仪表、智能仪表及执行机构，主要负责检测、测量现场站点的运行参数并控制现场设备。燃气SCADA系统组成4站控器控制器一般由通信模块、电源模块、CPU模块、IO模块及附件组成，控制器有可编程逻辑控制器(PLC)和远程控制模块（RTU）。常用的小型PLC产品有SIEMENSS7-200、ABFLEXLOGIX、施耐德Premium等；中型PLC产品有SIEMENSS7-300，ABSLC500、施耐德M340等；大型PLC产品有SIEMENSS7-400,ABControllogix5000,施耐德的Quantum等。常用的RTU有美国SIXNET公司系列产品、美国爱默生过程管理公司ROC800产品、北京安控SUPER系列产品。燃气SCADA系统组成4下述情况易引起设备雷击损坏：电阻耦合引起的感应雷：直击雷经过接闪器（如避雷针、带）直接泄放入地，导致防雷接地网电位急剧上升，对附近的其他低电位地网、设备产生反击电流；电感耦合引起的感应雷：雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生强大的磁场，引下线周围的各种金属管（线）上经感应而产生过电压、过电流；电容耦合引起的感应雷：进出大楼的电源线和信号线，受直击雷或感应雷影响而加载的过压过流；空气开关动作，大型用电设备，如电焊机、马达工作，其产生的电磁干扰在附近电源、信号回路中产生过电压、过电流。防雷系统燃气SCADA系统组成4•与电信公网的连接处；•供电系统的连接处；•与其他系统的通信接口；•站场内的模拟量及开关量；•ESD系统的所有I/O点。防雷安装位置燃气SCADA系统组成4数据通信系统通信系统实现了SCADA系统的数据通信，燃气SCADA系统特点是监控站点分布分散，通信多样性，包括无线GPRS\CDMA、卫星通信、有线有光纤、专线等。调度中心（MCC）MCC负责对整个燃气管网进行输配调度管理、安全监控、数据分析等功能。MCC由硬件和软件组成。MCC硬件：服务器、工作站、网络设备、打印设备等MCC软件：操作系统、SCADA软件、数据库软件、报表分析软件等燃气SCADA系统组成4SCADA系统软件5定义SCADA系统及其他控制系统的人机界面的开发平台，为用户提供快速地构建数据采集和实时监控功能服务。通用组态软件结构工艺画面组态流程控制设计报警系统组态趋势曲线组态事件系统组态I/O设备组态报表及数据分析组态开发环境实时（报警、事件）数据库运行环境实时数据显示工艺流程显示报警、历史事件显示历史/实时曲线显示报表预览、打印I/O设备想用用户管理SCADA系统软件5SCADA软件平台选择目前主要SCADA系统软件根据运行平台的不同分为两大类：一类是运行于UNIX/LINUX平台的SCADA系统软件，该类软件目前在燃气行业应用的主要有美国TRANSDYNCDYNAC软件、加拿大TELVENT平台软件。另一类是运行于WINDOWS平台的SCADA软件，该类软件目前在燃气行业主要有SIEMENSWINCC、GE、IFIX。该两类SCADA系统平台软件各有特点，以下就从其价格、性能、维护等几个方面进行比较：价格方面：运行于UNIX/LINUX上平台软件价格一般比WINDOWS平台软件贵很多；SCADA系统软件5性能方面：运行于UNIX/LINUX平台软件一般稳定性能比较好，其很少受到病毒或黑客的攻击，因此运行一般都很稳定，尤其是服务器端，而运行于WINDOWS平台软件无论是服务器端还是客户端都易受到病毒或外界的影响。因此UNIX/LINUX平台软件安全性、稳定性、可靠性要高。维护方面：由于WINDOWS操作系统一般比UNIX/LINUX容易掌握，因此对于用户来说基于WINDOWS平台软件比UNIX/LINUX平台软件好维护。通过以上比较，大的燃气SCADA监控系统，由于对系统安全性、稳定性要求高，建议采用基于UNIX/LINUXSCADA平台软件。而对于小的燃气SCADA系统采用基于WINDO