引言随着工业自动化程度的提高，对突发事件的处理要求越来越高，要求设备及时准确地提出问题，将事情状态准确无误地反馈给处理系统[1]。集中供热系统向大型化、多热源的方向发展。热力站作为集中供暖系统中承上启下的纽带[2]，其安全可靠运行直接关系整个系统的稳定[3]。热力站有漏水事故发生时，排水系统如果不能及时将水抽出，会引起电气设备短路导致停电、停站[4]，热用户供热量不足，无法满足室内供热需求。热力站按照相关设计规范设置了集水坑、排水沟和排污泵，可以保证正常运行情况下的排污。但因暴雨灌入、爆管泄露等异常情况发生淹站事故时，由于设计、安装、人员的问题无法第一时间快速响应，扩大了事故影响；发生淹站事故后，无法实现连锁保护，造成热力站电气和自控设备损坏、供热停运，甚至引发安全事故。供热管网所辖热力站正在由无人值守自动远程控制向“智慧供热”智能化管控发展，确保热力站在无人值守常态下的稳定运行[5]。针对热力站水淹事故频发的问题，研究热力站防淹预警系统及相关设备开发应用，与热力站PLC控制系统赋予安全+模式，以降低水浸事故发生概率。1防淹预警系统设计及实施方案1.1防淹预警系统构造防淹预警系统主要由水浸检测装置（水浸传感器）、水浸信号转换装置、数据采集模块及上位机软件组成。通过公共网络将数据及报警信号传输至供热企业监控中心平台。防淹预警系统架构如图1所示。防淹预警系统原理如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.015.F001图1防淹预警系统架构10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.015.F002图2防淹预警系统原理注：M为公共端；0~4为通道号；NO为常开点；COM为公共端；NC为常闭点。水浸检测装置检测是否有水浸入。水浸信号转换装置将浸水状态转换为控制器可识别信号。数据采集模块实现水浸报警信号及设备连锁命令的传输。上位机软件实现数据监测、命令下发、数据分析等功能。水浸传感器检测到浸水时，水浸信号转换装置闭合常开点位和公共端，公共端与DC24V+相连，将DC24V+传输给数据采集装置的输入信号的0号通道，该通道闭合，实现相应的程序逻辑，给出水浸报警信号至PLC系统并实时传输至上位机系统，现场维护人员及监控操盘人员可以同时获取站内水浸报警信息。1.2防淹预警系统实施方案（1）方案设计。热力站防淹预警系统通过水位检测及报警模块，结合水浸控制器实现浸水三级报警，并实现声光报警、联锁保护站内自控设备、自动断电、与监控中心平台及运维人员手机APP进行联动控制。触发每级报警后，对应的声光报警进行提示。水位一级报警点选择热力站内地面最低点，平行于地面安装，站内有流水超过集水坑向外蔓延，排水沟无法及时排水时，传感器遇水导通，此时进行声光提醒报警，并在调度监控平台显示报警信息，启动站内排污泵，将站内溢水从排污管道排走。水浸报警程序界面如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.015.F003图3水浸报警程序界面一级报警保护区域：站内溢水量较少，主要通过排污泵保障站内安全运行。在一级报警点传感器上方20 cm处安装二级报警传感器，热力站水位浸过二级报警传感器时，系统在调度监控平台弹窗报警，同时群发报警信息至对应区域主管人员手机APP进行消息提醒，热力站进行停站联动，站内循环泵关闭，补水泵关闭，分布泵关闭，维护站内自控设备的安全。二级报警设备联锁控制界面如图4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.015.F004图4二级报警设备联锁控制界面二级报警保护区域：随着漏水速度不断加快，排污泵的排水量低于站内漏水速率，为了维护保护站内运行设备，进行停站联动。在二级报警点传感器上方20 cm处安装三级报警传感器，水位浸过三级报警传感器时，对站内电气设备造成威胁，联动实现站内停电，切断主控电源。所有连锁保护功能可以选择启用和关闭。三级报警保护区域：随着站内水量的增加，为了保障站内维护救援人员人身安全，联动进行停电操作。对选定的站进行实地考察，在站内找到地面低点，低点附近的墙壁安装水浸传感器，尽量选择未安装其他设备、一通到顶、上方无管道和阀门的区域。安装一级报警传感器时，受到实际安装工程条件限制，利用线卡将传感器固定在高于地面10 cm的位置，二级报警传感器固定在一级传感器上方20 cm处，三级报警传感器固定在二级传感器上方20 cm处。将3个传感器的引线通过线管引入自控线缆桥架，并接入自控柜。自控柜内，在导轨上安装3个漏水控制器，分别对应3个报警传感器，实现三级水位报警的功能。针对水浸传感器，按照说明进行电源的接入和报警点输出的接入试验，确认接线、报警试验无误，接入PLC系统。根据各机组PLC自控程序及逻辑设计要求，对设备进行柜内接线，包括电源和报警点输出点（常开或常闭）的选择。2工程应用分析为了验证防淹预警系统的有效性及可靠性，选取国家电投东方新能源热力10热力站进行改造，安装10套防淹预警装置。于2021~2022年供暖季之前实施改造。主要改造内容包括现场安装传感器、控制单元及装置；编写软件、报警逻辑程序；在智慧供热平台报警页面和泵控制页面研发三级水浸报警功能。报警传感器被水浸时，报警页面会根据水淹情况同步进行分级报警提示。出现三级水浸报警时，启动站内自控设备联锁保护并进行停电操作，保护站内设备及人身安全。报警信息上传至PC端及手机端，如果发生报警后未及时处理，系统每隔10 min进行一次报警提示，若热力站内水位下降至报警值以下，报警解除。改造前后热力站水淹故障次数统计如表1所示。对比2020年水淹站事故发生次数（12次），2021年（3次）降低水站事故发生率比2020年低75%。防淹预警系统改造后热力站节支效果如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.015.T001表1改造前后热力站水淹故障次数统计项目2020年2021年降低率/%季度故障季度消缺季度故障季度消缺总计12123375.0一季度2200100.0二季度00000三季度441175.0四季度662266.710.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.015.T002表2防淹预警系统改造后热力站节支效果项目人工费用设备损耗费用间接损失费总计5.41425.1一季度1.2250.8二季度000三季度1.8481.5四季度2.4692.8万元设备损失费用包括由浸水造成的电气柜、自控柜、变频柜、水泵电机等的损坏引起的维护费用。间接损失费用包括第三方相关资产的赔付，如电梯间的浸泡造成的赔偿、墙面浸泡产生的粉刷费用。防淹预警系统改造后，水淹站故障次数由2020年的12次下降至2021年的3次，人工费用节省5.4万元，设备损失费用节省142万元，间接损失费用节省5.1万元，共计节省资金152.5万元。热力站内防淹预警系统共投入资金14.36万元，投资回收期为0.1年，远低于基准投资回收期。3结语热力站内防淹预警系统能够及时发现站内浸水情况，根据水淹情况同步进行分级报警提示，保护热力站内设备的稳定、安全运行。系统能实现报警、断电、连锁保护，与站内PLC系统、手机APP及调度平台联动，及时发现站内浸水、淹站现象，降低热力站水淹事故发生率，减少经济损失，保障供热安全。系统安装简便、使用稳定，能够实现换热站防淹预警，降低水淹事故发生率，直接经济效益152.5万元，未来可以加大热力站内防淹预警系统的推广及应用。防淹预警系统在电力、水力行业已经具备实际应用案例，国家电投东方新能源热力公司防淹预警系统的应用对供热领域的研究及推广提供了参考。防淹预警系统未来会在无人值守热力站内推广应用，应加强员工自控知识培训，帮助员工进一步了解热力站设备性能、工艺及安装要求，不断完善和提升热力站自控水平。