該案例入選由中國經濟信息社與無錫市政府聯(lián)合評選、發(fā)布的“無錫物聯(lián)網(wǎng)應用2016年度十大案例”。
智能調壓，“遠程控制”實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守
走進無錫市濱湖區(qū)蘇錫路的高中壓調壓站，位于場站東西兩角安裝著2個360度旋轉高清攝像頭，在四面圍墻上方布置了4對光電探測器時刻注視著場站內的一切。
“天然氣具有易燃易爆特性，場站安全管理至關重要。高清攝像頭的可視化監(jiān)控與光電探測器的紅外線感知報警為場站安全監(jiān)管設置雙重防線。”無錫華潤燃氣技術部李龍俊說，當我們走進場站大門，光電探測器的感知信號會第一時間傳回調控中心后臺，周界報警立即響起提醒工作人員場內發(fā)生異常情況，同時高清攝像頭捕捉的圖像為場站提供可視化管理，我們的一舉一動都在工作人員監(jiān)控范圍內。
在場站中央豎立著直徑約40cm的黃色進氣管道，一端接著上游管線，另一端在經過過濾器后通向調壓室。在面積不足20平方米的高中壓調壓室內，雙路管線橫向并列擺放。“每個調壓站都配置雙路管線，但只有單路運行，主路管道運行時，副路管道就處于備用狀態(tài)，在主路管道進行巡檢維修、突發(fā)障礙情況下，副路管道可立即啟用，以確保供氣的連續(xù)性。”李龍俊說。
在主路管線上順次連接著進氣壓力傳感器、調流閥、過濾器、調壓器、流量計、出氣壓力傳感器等幾大關鍵部件，所有設備均處于正常運轉狀態(tài)。在主路高壓管道的進口處，壓力表顯示當前進氣壓力為2.2MPa，電動球閥的閥位處于98％開度，經調壓器降壓后，中壓管道上流量計顯示當前出氣的流量為17296Nm3／h，出口壓力表顯示當前的出氣壓力為0.34MPa，實現(xiàn)從高壓到中壓的成功降壓。
在調壓室旁邊的小屋內，靠墻而立擺放著兩個高約2米的機柜，其中一個是動力柜，另一個是遠程終端RTU。“RTU主要由CPU模塊、模擬量I／O模塊、數(shù)字量I／O模塊、通信模塊等幾大板塊組成，管線上的壓力、流量、閥位開度等參數(shù)通過有線傳輸方式，以模擬或數(shù)字量信號傳輸?shù)絉TU上，然后再利用GPRS通信技術將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能供氣平臺。”李龍俊說。
在調控中心的電腦顯示屏上，一幅城市燃氣管網(wǎng)覆蓋全景圖展示著各主要節(jié)點的進出氣壓力、瞬時流量數(shù)據(jù)。點進蘇錫路高中壓調壓站，集管線工藝流程、設備配置、數(shù)據(jù)監(jiān)測三要素為一體的工程圖清晰地勾勒出調壓站設備結構和運行狀態(tài)。點擊工程圖上的每項設備都能查看其設備屬性和工作狀況。該平臺實現(xiàn)集場站安全防護、管線運行實時監(jiān)測、危險預警和報警、遠程在線調控等多種功能，為調壓站提供了全方位、全天候、全流程的監(jiān)管服務。
走出場站鎖上大門，整個調壓站又重歸一片寂靜。無錫華潤燃氣基于物聯(lián)網(wǎng)技術構建的調壓站智能監(jiān)測與輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)調壓站真正意義上的“無人值守”。
“天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)是一個大通道，任意一個調壓站的壓力發(fā)生變化后，可能會帶來周邊多個調壓站壓力的連鎖反應，牽一發(fā)而動全身。因此，壓力的調節(jié)通常需經多個調壓站合作完成，由于不同調壓站之間的距離相隔遠，以人工為主的傳統(tǒng)壓力管控方式，持續(xù)周期長，耗時耗力，又無法實現(xiàn)快速反應。”無錫華潤燃氣技術部經理朱大令說。
據(jù)朱大令介紹，以前公司調壓班組的20名工作人員主要負責9個高中壓站的管護工作，包括壓力調節(jié)、故障處理、設備檢修等，現(xiàn)在基于物聯(lián)網(wǎng)技術，將傳統(tǒng)意義上的調壓設備自動化，實現(xiàn)自我感知、自我判斷與人工決策、遠程控制相結合，工作人員可遠程調節(jié)壓力，工作效率有效提升。
系統(tǒng)集成，“多級聯(lián)動”智能優(yōu)化供氣方案
一座城市的天然氣管網(wǎng)輸配系統(tǒng)主要由門站、各級調壓站和管網(wǎng)三部分組成，調壓站作為天然氣管網(wǎng)體系的核心和樞紐，具有匯集氣源、調節(jié)壓力、分配流量的作用，其運行狀態(tài)的變化，直接關系到整個天然氣輸配系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。
目前，華潤燃氣在無錫的管網(wǎng)總長6000多公里，其中2個門站分別接受西氣東輸、川氣東送的氣源；各級調壓站包括2座高高壓調壓站、9座高中壓調壓站、3座中中壓調壓站、500多座中低壓調壓站，其中工業(yè)用戶333戶，民用區(qū)域調壓柜200多個；在130公里的高壓管線上，每隔8公里建有一座高壓閥室，共計17座。
“一座座調壓站就像一個個武裝完備的戰(zhàn)士，隨時都能投入到戰(zhàn)爭中去，但他們缺乏一位領軍作戰(zhàn)的元帥，孤軍奮戰(zhàn)只能降低整個天然氣管網(wǎng)輸配系統(tǒng)的效率。主帥出征，全營聯(lián)動才能克敵制勝。”朱大令所說的領軍元帥，就是無錫華潤燃氣正在探索建立的“自適應智能供氣系統(tǒng)”。
無錫華潤燃氣副總經理張紅琴說，“智能監(jiān)管與輔助控制系統(tǒng)雖實現(xiàn)了燃氣管線壓力數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，危險預警和及時報警等功能，但壓力調節(jié)仍然是工作人員通過網(wǎng)絡遠程對流量閥的閥位控制實現(xiàn)的，調節(jié)的幅度完全憑借操作人員的工作經驗，且各調壓站之間未能實現(xiàn)有效聯(lián)動，只能由工作人員單獨分開操作。讓整個天然氣管網(wǎng)輸配系統(tǒng)從自動化向智能化轉型，關鍵是在系統(tǒng)集成，“自適應智能供氣系統(tǒng)”是“智能監(jiān)管與輔助控制系統(tǒng)”的升級版，真正實現(xiàn)自我感知、自我判斷、自我決策和自我調節(jié)，最終形成最優(yōu)化供氣方案。”
2016年6月，“無錫華潤燃氣自適應智能供氣系統(tǒng)”作為企業(yè)科技項目在華潤集團總部獲批立項，自適應智能供氣系統(tǒng)軟件開發(fā)與硬件提升同步展開，無錫市鳳翔路高中壓站作為第一個改造試點已進入全面施工階段，蘇錫路高中壓站、錢橋高中壓站等改造工作預計將在2016年底完工。
張紅琴說，“自適應智能供氣系統(tǒng)”在整個無錫市天然氣管網(wǎng)體系上的運用將是一個龐大的系統(tǒng)工程，需要在多個方面進行突破。目前，無錫華潤燃氣的落腳點主要放在增加覆蓋率、加快改造進度和降低運營成本三方面。
一是建立從門站、各級調壓站、閥室到終端用戶的多級智能監(jiān)控網(wǎng)絡。隨著無錫城市的發(fā)展與天然氣用戶需求的持續(xù)增加，供氣不平衡問題已成為燃氣管網(wǎng)運行和管網(wǎng)安全的切痛之點。終端用戶的壓力波動直接反應著供氣安全，壓力太低會導致脫壓無法正常使用，壓力太高會造成超壓易發(fā)生燃氣泄漏。
終端用戶的數(shù)據(jù)反饋是前端管線壓力調節(jié)參數(shù)的重要來源，建立完整的數(shù)據(jù)智能采集網(wǎng)絡對于管線自適應調整至關重要。
“無錫華潤燃氣智能監(jiān)管網(wǎng)絡正加快向小區(qū)和大型綜合體覆蓋。目前，對于新建供氣達300方的小區(qū)民用區(qū)域調壓柜均安裝智能監(jiān)管系統(tǒng)，大型綜合體工商用戶的接入量每年也在以60個左右站點的速度增長，從大到小，由點及面，最終實現(xiàn)智能監(jiān)管網(wǎng)絡的全覆蓋。”朱大令說。
二是利用智能化遠程調壓限流技術實現(xiàn)高中壓站的智能化。當前中高壓調壓站的工作原理是以壓力傳感器、流量計等各類傳感器實時采集的數(shù)據(jù)為依據(jù)，操作人員通過網(wǎng)絡遠程控制流量閥的閥位開度實現(xiàn)流量調節(jié)和壓力控制。但壓力是天然氣管線運行最重要的參數(shù)，在不同壓力狀態(tài)下，即使電動閥的閥位開度相同，流量也會不同。因此，以流量為主的調節(jié)手段精準度偏低。
“高中壓調壓站智能化改造的核心工程是對調壓器的改造升級。經改造后的智能化調壓器可根據(jù)不同場景自動調節(jié)閥位開度，隨機調整調壓器的出口壓力和限制調壓器的瞬時流量，最終實現(xiàn)管網(wǎng)的自動調壓。這讓企業(yè)多元化供氣方案成為可能，舉例來說，在晚上用氣波波谷時，天然氣管網(wǎng)的壓力偏高，通過終端用戶的數(shù)據(jù)反饋，系統(tǒng)平臺發(fā)號施令，各調壓站自動降壓，多級調壓站聯(lián)動反應最終使整個管網(wǎng)達到供氣平衡。”朱大令說。
三是積極創(chuàng)建企業(yè)標準降低運營成本。與電力行業(yè)的智能化相比，天然氣行業(yè)起步較晚，行業(yè)標準缺失。制定技術標準是促進產品規(guī)?；a和降低成本的有效手段。目前，無錫華潤燃氣已制定了《智能燃氣表技術標準》和《低功耗壓力監(jiān)測設施技術標準》兩項企業(yè)標準，其中智能燃氣表技術標準已被深圳燃氣、鎮(zhèn)江華潤燃氣、南京華潤燃氣等多家企業(yè)作為藍本使用，低功耗壓力監(jiān)測技術標準在華潤集團內部得到推廣。
“以前一只智能燃氣表的采購價格是310元，現(xiàn)在采購成本下降到200元左右，降幅超三成，這與標準化生產密切相關。成本的降低有利于應用的推廣，積極推進自適應智能供氣系統(tǒng)相關技術標準的制定，包括智能化遠程調壓限流技術等，具有重要意義。”朱大令說。
“自適應智能供氣系統(tǒng)”應用前景廣闊
調研顯示，無錫華潤燃氣自適應智能供氣系統(tǒng)是依托物聯(lián)網(wǎng)技術的智能化供氣系統(tǒng)解決方案，能有效減少運行維護工作量、降低運行維護成本、提高天然氣管網(wǎng)輸配效率和安全管理水平，實現(xiàn)天然氣管網(wǎng)的自動調壓，讓“削峰填谷”真正成為可能。
“各類調壓站在具備智能優(yōu)勢的同時，全面融入低功耗壓力監(jiān)測設施技術，讓智能供氣系統(tǒng)從單一依賴外供電模式向外供電、鋰電池供電、太陽能供電等多種模式擴展，有效解決偏遠地區(qū)的缺電難題。”朱大令說。
無錫華潤燃氣將低功耗壓力監(jiān)測設施技術全面應用到調壓柜、調壓計量箱、閥門井、低壓管網(wǎng)末端、陰極保護、商業(yè)和公福用戶等領域。通過降低接入設備功耗、優(yōu)化數(shù)據(jù)采集傳輸模式等多種手段成功降低系統(tǒng)整體功耗。
一是降低接入設備功耗。無錫華潤燃氣全面使用低功耗的硬件設備，壓力變送器的功耗小于360mW，泄漏報警的功耗小于600mW微電機閥的工作電流小于50mA。
二是優(yōu)化數(shù)據(jù)采集傳輸模式。在外供電模式下，數(shù)據(jù)采集終端處于實時工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)實時采集和上傳，存儲容量僅為5天歷史數(shù)據(jù)。而在鋰電池供電狀態(tài)下，數(shù)據(jù)采集終端每個通道獨立開通，采用分時段分頻次自定義上傳策略，在1－60分鐘內可設置，數(shù)據(jù)存儲容量大于15天歷史數(shù)據(jù)，終端采集或上傳數(shù)據(jù)結束后進入休眠模式，休眠工作電流不大于40uA。鋰電池為可充電電池且一次放電使用時間大于1年并在3年內電池容量可滿足使用要求，供電持續(xù)時間長，更換方便。
朱大令說，“自適應智能供氣系統(tǒng)”為平衡管網(wǎng)供氣、控制和管理燃氣用量提供有效手段，顯著提升公司管理效率，對公司在天然氣管網(wǎng)上可持續(xù)運行能力帶來長期效益。該系統(tǒng)在無錫試點成功后將首先在集團內部推廣，未來有望在電力、石油、化工、城市供水、供熱、供氣等行業(yè)得到廣泛應用。
企業(yè)簡介：無錫華潤燃氣有限公司成立于2005年9月，是華潤燃氣控股有限公司與無錫市市政公用產業(yè)集團有限公司合資企業(yè)，主要從事天然氣設計、安裝，燃氣設備和器具的生產、加工、銷售、維修，汽車加氣以及道路危險貨物運輸?shù)葮I(yè)務。目前，天然氣管網(wǎng)總長度已達6000多公里，供氣能力近300萬標立方米／天，管道燃氣民用戶達到100余萬戶，管道燃氣工商業(yè)用戶達到3000多戶，年銷售收入20多億元，城市燃氣管網(wǎng)覆蓋全市七個區(qū)，形成錫城東南西北“一中心、四片區(qū)”健全的服務網(wǎng)絡。無錫華潤燃氣“城市燃氣智能管理平臺”曾被江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設廳授予第三批“江蘇城建示范工程”，獲得全國企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新成果二等獎及省企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新成果一等獎等。無錫華潤燃氣還被人力資源和社會保障部、國務院國資委評為“中央企業(yè)先進集體”。 來源：新華網(wǎng)
