珠海西门子模块代理商交换机供应商

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一、概述
中国石油大庆石化公司，是中国石油气股份有限公司直属的地区分公司，从事炼油、化工、化肥、化纤生产的特大型石油化工联合企业。现有6个生产厂，2个辅助生产厂。公司拥有生产装置131套，年加工能力600万吨，年产乙烯48万吨，聚乙烯36万吨，腈纶纤维6万吨，合成氨33万吨，尿素56万吨，可生产60种151个牌号的石油化工产品。 大庆石化公司的前身大庆石油化工总厂，是我国较早的石油化工企业之一，也是我国重要的石油化工基地。大庆石化公司在紧抓生产建设的同时，也非常注重信息化建设。
信息技术飞速发展,尤其是因特网的出现和应用的普及,使得信息技术得以渗透到经济社会的各个领域,标志着人类进入了信息化时代。信息资源已成为与材料和能源同等重要的战略资源；信息技术正以其广泛的渗透性和的性与传统产业结合；信息产业已发展为世界范围内的朝阳产业和新的经济增长点；信息化水平已经成为现代化企业水平和综合实力的重要标志。大庆石化公司经过多年的努力，在信息化建设中已了很大进步，如办公自动化，电子商务。尤其是生产过程自动化，经过多年努力，大庆石化公司实现了DCS自动化改造。但是在实现全厂信息化建设之前，还存在如下问题：
1）生产数据没有有效共享，因而对影响生产过程的主要因素缺乏有效的监控手段。虽然公司的主要生产装置都安装了DCS，但绝大部分装置的数据只能显示在装置的操作站上，而没有采集到公司或分厂的办公系统中。这样我们只有到各生产装置的控制室，才能观察到生产数据，在分厂的调度室，办公室，或公司，都无法直接看到现场的生产数据。如果出差在外，想了解一下生产情况就是无能为力了。在当今互联网把大千世界联在一起的今天，不能不说是一种遗憾！
2）分散的“信息孤岛”无法进行集中化管理。由于各装置信息封闭，即使在同一分厂，由于采用的是不同厂家，或同一厂家不同型号的DCS，彼此间没有数据通讯手段。这致使生产管理的各个环节脱节，生产管理部门不能及时、有效地了解生产状况，指导组织生产，造成了一定的浪费。
3）没有长期的历史数据存储。随着存储介质价格不断下降，保存历史数据不但是必要的，而且是现实的。而DCS本身的历史数据存储能力一般都比较有限，而长期的历史数据有助于事故诊断。
4）质量信息反馈滞后，导致加工成本增加。化验数据直接反映生产的质量情况，对指导生产具有非常重要的意义。先前这些数据主要通过手工报表形式报送生产管理部门，造成信息迟滞，并且不利于对比分析。因此及时准确地将质量数据反馈给装置操作人员和生产调度人员，可以保证有效地控制生产质量、降低生产成本。
5）无法实现全厂信息浏览。如何让公司用统一平台直观的看到各分厂的生产报表，统计数据，对于决策非常重要。
通过上面的分析，我们不难看出，如何将分散的“信息孤岛”有效地连接起来，实行网络化、集中化，将生产过程数据与生产管理系统连接起来；把生产过程信息、原料消耗、过程产品产量、产品产量、能源消耗、设备状态等科学地分类，提供给管理层数据库，从而减少人工操作，提高管理层数据库的准确性，提高公司的控制力和控制质量。同时也能够使企业的控制、优化计算，流程模拟等加方便。

二、实施方案
公司信息化内容很多，如装置达标，LIMS，质量统计，价格管理，成本核算，生产信息化。其中生产信息化是整个系统的基础，由于篇幅的限制，这里着重对其进行介绍。
实时数据库是整个信息系统的，实时数据库软件采用大庆紫金桥公司自己开发的 “紫金桥实时数据库”。该实时数据库在公司多个分厂有过成功应用。关系库采用的是SQL Server。整体结构如下图所示：

整体结构图

由上图可见，整个结构分为四层，层为公司级实时数据库；二层为分厂级实时数据库，每个分厂一台；三层为分厂的数采机；底层为过程控制计算机。下面对各层计算机功能予以说明。

过程控制计算机：完成控制监视功能。大庆石化公司控制计算机种类较多，可分为DCS、ESD、PLC、智能表等，但主要是DCS。

数采机：进行数据采集，与过程控制计算机通信，将数据缓存并传送给分厂级实时数据库。数采机将各种类型的过程控制计算机的实时数据汇总，通过以太网统一送往分厂级实时数据库，也可以在上游网络故障时，暂存一段时间的历史数据，当网络恢复时，将数据转存到分厂级实时数据库。

分厂级实时数据库：用于分厂生产数据缓存、历史存储、数据计算等。具体包括：
1、在这里可以对实时数据进行校正、补偿、累计、统计等计算。
2、可以对各车间数据进行横向比较分析。
3、也可以在此完成设备运行情况统计，装置物料平衡计算，生成质量分析报告，或其他统计报表等。
4、分厂内的其他计算机可以通过该服务器对装置的实时数据、历史数据、统计数据进行查看。
5、通过该服务器上的Web服务器，可以直接通过IE浏览器浏览各种生产数据。
6、与公司级实时数据库通信。将公司关心的重要生产数据上传到公司级实时数据库中。
7、该服务器还要作为用户登录服务器。只有有相关权限的用户才能访问该服务器中受保护的数据。用户登录要在该服务器上验。

公司级实时数据库：分厂重要生产参数缓存、历史存储等。另外还包括如下功能：
1）分厂数据横向比较、统计、分析。
2）作为Web服务器，该机器有固定IP，可以在互联网上通过IE浏览器访问该服务器的实时数据、历史数据等。
3）该服务器可以作为分厂服务器的代理Web服务器，通过该服务器可以在互联网上间接访问分厂数据。
作为登录服务器。访问该服务器数据的用户要经过该登录服务器的验。访问分厂数据还要经过分厂级数据库用户验证。
三、数采方案
1、概述
数据采集是实时数据库的重要组成部分，它负责将现场数据实时传送给数据库，将操作数据下送到现场，是数据库服务器与生产控制系统连接的桥梁。如果没有稳定、、丰富的数采接口，实时数据库只能是空中楼阁。
紫金桥软件具有丰富的I/O接口，能够与各种DCS，PLC，智能仪表通过多种连接方式，如以太网、串口、拨号等。并支持DDE、OPC、设备专有通信协议等。同一数据库可以同时与任意多种驱动程序进行通讯。下图为数采结构图。

数采结构图

图中的I/O驱动就是各种数采接口。
本项目的关键是实现各分厂生产装置的数据采集。由于大庆石化公司分厂很多，自控装置种类繁多，有大量的DCS、PLC、智能表等。通信方式多种多样。如有的通过OPC，有的通过DDE，有的是厂家专有协议；网络连接方式也很多，如以太网、串口、现场总线等。
2、关键问题
办公网与控制网隔离
保证自控装置的是致关重要的。为了保证控制网的立性，办公网与控制网间是隔离的。实时数据库运行在办公网一侧，为了的与控制设备通信，我们采取了多种措施。
1）在控制网与办公网分别设置数采机，数采机间通过串口相连，这样能够有效的防止网络病毒侵入。

串口通讯防病毒

为了提高串口的通信速度可以将两台前置数采机器放的很近，这样可以将串口通信速度设的很高如112K。对于较远的可以采用485方式通信。
2）机器配置两块网卡，一块网卡与控制网相连，一块与办公网相连，而且两块网卡处于不同网段。除了数据通信用到的端口号，其余通信端口都禁止掉。并且装好防火墙，保持防病毒软件及时自动新。

双网讯防病毒

3）数据集中到VAX/ALPHA机，以VAX/ALPHA为桥梁实现办公网与控制网相连。VAX/ALPHA运行的是VMS操作系统，性较高。并且很多装置的上位机是VAX/ALPHA，所以通过VAX/ALPHA为中转，是比较方便的。
断线数据自动恢复
由于大庆石化公司装置很多，距离较远，再加上现场干扰多，所以网络通信并不是十分，网络故障时而发生。紫金桥实时数据库具有断线后数据自动恢复功能，即当网络出现故障时，数采机能够自动将数据保存起来，当网络恢复时将历史数据插入到远程实时数据库。利用该功能，就不必担心历史数据缺失了。
手工数据录入
为化验人员化验数据计算处理和录入界面，以便将生产化验数据收集到实时数据库。紫金桥实时数据库有专门的人工录入记录点和操作界面，能够保证用户在合理的时间范围内录入数据，并将数据按照填写的时间插入到历史数据库中。对于期没有录入的数据给出报警。
四、生产管理信息系统带来的好处
1)及时了解生产动态。分厂级管理人员随时了解生产装置、公用工程运行状况，包括监控点的温度、压力、流量等实时数据；物料和能消耗数据、产品产量和质量数据。各级人员及时准确掌握生产动态，对生产过程中出现的问题及时做出处理，以保生产安稳运行。
2)实时数据库作为控制系统和上层管理系统的中间层，起到承上启下的作用。其将各控制系统的数据集中起来，以统一的形式存放，实现了有效的数据共享。由于实时数据库支持各种开放接口，如OPC、DDE、OLE等，因此保存在实时数据库中的数据可直接为控制、优化控制、流程模拟的数据源。另外、也可以将与上层管理系统相关的数据，转储到关系数据库中，以实现高层次的生产记录管理。
3)实现长期历史存储。一般DCS中历史数据保存时间较短，尤其是早期投用的DCS，外存较小，无法长期保存大量的，快速变化的历史数据。而通用的实时数据库具有的存储策略，再加上廉价的大容量的存储介质，可以将重要的生产参数长期保存，现在各装置历史数据可以保存10年。
4)提供多种数据查询、分析手段。通过查询工具可以快速查询生产实时数据、历史数据；分析工具可以对产品的生产质量进行评定，给管理者决策提供帮助；统计工具，可以对数据进行横向比较，也可以对数据的历史情况进行分析。
5)与桌面工具集成。可以将生产数据引入办公软件，如Excel，Word等，可利用办公软件的图表、分析工具对生产数据进行统计、分析、报表等。
6)实现了Web浏览。无论何时何地，只要有互联网，就可以随时查看各装置的实时生产数据，历史趋势，统计报表等。而且在机器中不必预先安装实时数据库软件。
7) 通过数据库浏览器，可以对分厂的数据、报表、流程图、趋势进行查看。只要分厂的数据库是开放的，有权限的用户都可以访问，并且将组态内容复制到本地，紫金桥数据库具有自动搜索功能，能够自动找到网内的所有实时数据库。
8）只要权限允许，可以在客户端浏览数据的同时，在线修改点组态、画面、报表、趋势，并能上传到实时数据库。
五． 结论
通过信息系统的集成，实现整个公司作为一个整体意义上的信息系统，使得各个分公司实现信息共享，减少重复工作，信息孤岛现象，提高了工作效率。
紫金桥实时数据库自投用以来，运行稳定，采集速度快，历史保存时间长，是信息化建设中的好帮手。

一、 概述
    长期以来，我国对节能工作十分重视，我国能源节约与资源综合利用“十五”规划提出高压大功率变频调速作为发展的节电技术之一，要求大力推动高压大功率变频调速工程。
在工业领域，火力发电厂的节能是非常重要的一部分。目前，在我国的能源结构中，火电约占74%(发电量占80%)。因此，如何提高和改进火电机组及其辅助设备的节能工作十分重要。我国的电力设备中，大容量，高参数的火电机组所占的比重小，整个火电发电能耗高。据统计，我国火电厂供电煤耗在400-420克/千瓦时，比国外国家高80-90克/千瓦时。火电厂的水耗也比较高，一般二次循环水的电厂，每百万千瓦耗水为1立方米/秒，而国外水平只有0.6-0.7立方米/秒。此外，火电厂的送风机，引风机，给水泵，循环水泵，凝升泵，灰浆泵等设备由于种种原因造成大马拉小车现象严重。而且发电机组的运行状态跟随电网负荷需求的变化而不断调节。因此，需要相应地调节上述辅助设备的运行状态，比如利用变频调速技术改变设备的运行速度，以调节给水量，给风量的大小，可以既满足生产要求，又达到节约电能，同时减少因调节挡板阀门而造成挡板阀门和管道的磨损及经常停机检修所造成的经济损失。因此，在火电厂的主要辅助设备上推广采用变频调速技术，能提高火电厂运行和供电的性，节约大量能源，为火电厂带来较大的经济效益和社会效益。
火电厂厂用电设备主要包括：锅炉送引风机、锅炉给水泵、循环水泵、磨煤机等四大辅机和其它的厂用电设备。发电能源、系统构成和机组配置不同，造成厂用电率的差异。一般机组容量大，机组参数高则厂用电率低。风机和水泵是发电厂中耗电量多的设备，在火电厂中，风机和水泵的耗电量约占厂用电量的65%左右。对厂用风机、水泵等设备进行变频调速，可以显著降低厂用电率。根据具体情况，风机、水泵采用变频调速后，节电率在30%-50%范围内，通常1年半到2年左右内可收回变频器的设备投资。
二、 传统挡板阀门调节存在的问题
    风机水泵传统的调节方式是调节入口或出口的挡板阀门开度，以此来调节流量和压力，是一种经济效益差、能耗大、设备损坏严重、维修难度大、运行费用高的落后办法。主要存在以下问题：
1.采用挡板阀门调节时，大量的能量损耗在挡板阀门的截流过程中。对风机，水泵而言，有效的节能措施是采用调速来调节流量。由于风机水泵大都为平方转矩负载，轴功率则与转速大致成立方关系，所以当风机水泵转速下降时，消耗的功率大大下降。图1表示了风机采用各种调节方法时消耗功率与风量关系曲线。其中曲线1为输出端风门控制时电机消耗的功率，2为输入端风门控制时电机消耗的功率，3为转差调速控制(采用滑差电机，液力耦合器)时电动机消耗的功率，4为变频调速控制时电动机消耗的功率，下面一条曲线为调速控制时风机实际所需轴功率（即电机轴输出功率）。可见，在众多的调节方式中，节能效果的是变频调速。
2.介质对挡板阀门和管道冲击较大，设备损坏严重。
3.挡板阀门动作迟缓，手动时人员不易操作，而且操作不当会造成风机震动。挡板阀门执行机构一般为大力矩的电动执行器，故障较多，不能适应长期频繁调节，调节线性度差，构成闭环自动控制较难，且动态性能不理想。
4.异步电动机在直接起动时起动电流一般达到电机额定电流的6-8倍，对电网冲击较大，也会引起电机发热，强大的冲击转矩对电机和风机的机械寿命存在很多不利的影响。
过去也有电厂采用液力耦合器进行调速。液力耦合装置缺点是体积大、噪声大、调速范围窄、效率低、油系统维护复杂。

三、采用变频调速的优点
1.变频调速能节约原来损耗在挡板阀门截流过程中的大量能量，大大提高了经济效益。
2.采用变频调速后，可实现软起动，对电网的冲击和机械负载的冲击都不存在了，同时延长了电机和风机水泵的寿命。同时，采用变频调速后，电机的无功功率通过变频器直流环节的滤波电容进行了瞬时补偿，变频器的输入功率因数可大0.95以上。相对电机直接工频运行而言，功率因数大大改善，对低速电机效果尤为明显。实现变频调速后，风机和水泵经常在额定转速以下运行，介质对水泵叶轮，风机风扇的磨损，轴承的磨损，密封的损坏都大大降低。同时，烟气对烟道挡板的冲击磨损大大降低，延长了烟道挡板的检修周期，减少了维护工作量。电机运行的振动和噪声也明显降低。
3.采用变频调速后，可以很方便地构成闭环控制，进行自动调节，调节器输出的4-20mA信号输到变频器(或通过通信接口进行控制)，通过变频器调节电机转速，可以平稳地调节风量，流量，且线形度较好，动态响应快，使机组在经济的状态下稳定运行。
四、 艾帕高压变频器原理及特点
    上海艾帕电力电子有限公司的Innovert系列高压变频器(单元串联多电平PWM电压源型变频器)是一种直接高压输出电压源型变频器。它采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器具有对电网谐波污染小，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音，输出du/dt，共模电压等问题，不必设置输出滤波器，就可以使用普通的异步电机。
Innovert系列采用无速度传感器矢量控制技术（国内），全数字控制，具有起动力矩大，转速精度高，抗电网波动和负载扰动能力强的特点。
其原理如图2所示（以3KV高压变频器为例）。

a) 主电路拓扑结构
b)功率单元结构
                    图2 单元串联多电平变频器原理
    电网电压(如6KV)经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交直交PWM电压源型逆变器结构，相邻功率单元的输出端串接起来，点相联，形成Y接结构，另外三端实现变压变频的高压输出，供给电动机。3KV输出电压等级变频器每相由3个额定电压为690V的功率单元串联而成。改变每相功率单元的串联个数，就可实现不同电压等级的高压输出。6KV变频器每相由5个功率单元串联而成，10KV变频器每相由8个功率单元串联而成。
    每个功率单元分别由输入变压器的一组副边绕组供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。对于6KV电压等级变频器而言，给15个功率单元供电的15个二次绕组每3个一组，分为5个不同的相位组，互差12º电角度，形成30脉冲的整流电路结构，输入电流波形接近正弦波，总的谐波电流失真可达到1%左右，由于输入电流谐波失真很低，而且采用二管整流方式，变频器输入的综合功率因数可达到0.95以上。图3为该变频器的输入电压电流波形。
    逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但串联各单元的载波之间互相错开一定电角度，实现多电平PWM，输出电压非常接近正弦波。输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以du/dt很小。功率单元采用相对较低的开关频率，以降低开关损耗，提率，变频器额定效率可大98.5%,考虑输入变压器后的总体效率仍在97%以上。由于采用移相式PWM，电机电压的等效开关频率大大提高，且输出电平数增加，以6KV输出变频器为例，输出相电压为11电平，线电压为21电平，输出等效开关频率为6KHZ，电平数和等效开关频率的增加有利于改善输出波形，降低输出谐波，由谐波引起的电机发热，噪音和转矩脉动都大大降低，所以这种变频器对电机没有特殊要求，可直接用于普通异步电机。图4为此类变频器的输出电压，电流波形。

    图3 单元串联多电平变频器输入波形       图4 单元串联多电平变频器的输出波形
    与普通采用高压器件直接串联的电流源型变频器及三电平电压源型变频器相比，由于采用功率单元串联，器件承受的电压为单元内直流母线的电压，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。功率单元中采用常规IGBT功率模块，驱动电路简单，技术成熟。
    功率单元采用模块化结构，同一变频器内的所有功率单元可以互换，维修也非常方便。由于采用功率单元串联结构，所以可以采取功率单元旁路选件，当功率单元故障时，控制系统可以将故障单元自动旁路，变频器仍可降额继续运行，大大提高了系统的性。
图5为6KV/1000KVA高压变频器的外形照片。

                    图5 Innovert高压变频器外形照片
五、应用实例
    北方某电厂于2005年10月在200MW机组锅炉二台1250KW/6KV引风机电机上采用上海艾帕电力电子有限公司生产的Innovert系列高压变频调速装置。到目前为止运行良好，节能显著。
锅炉引风机铭牌参数：型号Y4-2X73-2 冷却方式：水冷 风量：723780立米/小时 风压：53779 Pa 叶轮直径：2650mm 配用功率：1250KW
    引风机电动机参数：型号：YKK6304-8 额定功率：1250KW 频率：50HZ 额定电压：6000V 接线：Y接法 额定电流：154A 转速：743rpm 功率因数：0.86 绝缘等级：F 防护等级：IP44
变频器型号：Innovert 6/6-140,额定电压6KV,额定电流140A。用户考虑到实际运行负载电流不可能过140A，为了降低投资，选择变频器额定电流140A。
    有关部门对节能效果进行了测试考核。试验用双功率表法测量有功功率，试验中每个工况稳定运行3个小时，试验数据见表1。电厂在变频器经过一个月运行后，将变频改造前后的月耗电量进行比较，见表2。
月平均节电率达到35.93%，按照每年运行5500小时，电价0.36元/KWh计算，年节电费为47.3379/720*5500*0.36=130.2万元。

表1 采用变频前后消耗功率比较
表2 月耗电量比较
    安装变频器后，电动机实现了软起动，电机转速从零按照设定的加速时间缓慢升速至运行转速，减少了冲击力矩对电机和风机的损害。安装变频器后，由于正常工作时风机的转速比额定转速低，当机组负荷在200MW时，采用变频器调速后，电机转速比额定转速低150rpm，大大减少了风机叶轮的磨损。
六、采用变频调速应该注意的问题
1.性方面的考虑。电厂的性质决定了用于电厂用的高压变频器需要有很高的性，保证电厂的生产。Innovert系列采用主流的功率单元串联技术方案，而不是功率器件直接串联，避免了器件直接串联带来的均压问题，本质上保证了系统的性。同时，产品特有的无速度传感器矢量控制技术在提高起动力矩和转速精度的同时，提高了抗电网波动和负载扰动能力，大大提高了性。
2.变频器输入谐波对电力系统的影响。如果变频器输入电流谐波较大(比如传统的电流源型变频器)，对火电厂的电力系统会产生如下危害：供电系统的继电保护装置误动作，可能导致大面积停电。测量仪器仪表误差增大，影响计量精度和控制性能。影响其它电力电子装置，电子计算机系统及通信设备的正常工作。谐波使电机，变压器和电容器等用电设备损耗增大，严重时会过热或烧损。Innovert系列高压变频器输入电流谐波失真小，对电网基本不产生谐波污染，满足IEEE满足IEEE519-1992和GB/T14549-93标准。大，中型火电厂自动化水平高，大多数采用自动化仪表和计算机控制系统，对用电系统的谐波要求很高，Innovert变频器在方面有很大的优势。
3.变频器输出波形对电机的影响。由于火电厂应用变频调速很大部分是旧有设备的改造，原有的普通电机是设计成为电网直接运行的，而电网电压波形基本为正弦波。如果变频器输出波形质量不好的话，会对电机产生不良影响。变频器输出谐波会引起的电机附加发热和转矩脉动，噪音增加，输出dv/dt和共模电压会影响电机的绝缘。Innovert系列高压变频器由于输出波形质量好，不必设置输出滤波器，就可以使用原有的普通异步电机。
七、结论
    我国火电厂大多数为中、小型机组，数量多 ，单机容量小。不仅发电机组陈旧，其所属的主要辅助设备也较落后，效率低，设备选型不当，大马拉小车。风机水泵的流量压力调节方式基本为进出口闸门的调节，耗能大，经济效益差，设备损坏严重，急需采用的高压变频调速进行技术改造，以降低火电厂的厂用电率，节约电能，提高企业的经济效益。
火电厂辅机采用高压变频调速技术，通过上海艾帕电力电子有限公司高压变频器的应用实践证明是必要的、可能的，且经济效益显著。
    Innovert系列高压变频器性高，输入输出波形质量好，适合于火电厂辅机的变频调速，能提高火电厂运行和供电的性，节约大量能源，为火电厂带来较大的经济效益和社会效益。