本文介紹了可編程控制器在換熱站自控系統中的應用。可編程控制器除了用于對現場儀表的數據采集和處理以外,還用來完成對現場的自動化設備的控制。此外,工控組態軟件作為一種標準的人機界面被用于監控工業生產的動態過程。本系統中基于軟件和硬件的執行情況將在文中作進一步的詳細闡述。

1 引言

集中供熱因具有節約能源和改善城市環境等方面的積極作用,而日益成為城市公用事業的一個重要組成部分。著眼于青島市向現代化國際大都市的發展,華電青島發電有限公司在市委、市政府及集團公司的支持下,積極開展熱電聯產項目,滿足了青島市集中供熱布局的大調整、大發展,及2008年奧運會青島賽區的要求。同時,也使整個青島市區大氣環境質量和市民生活品質得到了大幅度的提高。  

作為集中供熱系統的主要組成部分——換熱首站,是熱源輸出的重要關口。2004年10月在華電青島發電有限公司建成了青島市市內最大的無人值守換熱首站,供熱面積達70萬平方米,成為了青島市自動化程度及投入率最高的換熱首站之一。  

2 換熱首站自控系統的設計要求 字串7

該換熱首站主要由三臺汽水換熱器組成的換熱系統、四臺循環水泵組成的循環水系統及兩臺補水泵組成的補水系統來構成。根據生產工藝設計要求,換熱首站的自控系統采用典型的兩級監控方式。上位機以標準的工業控制計算機(IPC)作為主要的人機界面(HMI),為生產管理級,完成對下位機的監控、生產操作管理等,主要面向操作人員;下位機由可編程控制器(PLC)構成,為基礎測控級,完成生產現場的數據采集及過程控制等,面向生產過程。   

(1)在生產過程中,存在大量的物理量,如壓力、溫度、流量等模擬量參數。需要通過PLC對這些參數進行實時采集和處理。  

(2)換熱首站的自動控制,即實現整個進汽和供水過程的全自動控制,進行故障診斷,并在監控畫面上顯示各工況參數并控制設備運行狀態。 

(3)根據本地的氣候條件以及供熱對象的特性,給出一條室外溫度與二次供水溫度之間的對應曲線。控制器可以通過這條曲線根據室外溫度傳感器測量的室外溫度對一次供汽流量進行控制,已達到對二次供水溫度的控制。此設計的特點在于能夠通過室外溫度對二次供水的溫度進行控制,以達到節省能源,提高供熱質量的目的。另外在控制器中增加晚間節能的設置,根據需要設置晚間供熱溫度。 字串8  

(4)自控系統通過加入時間日程表的控制,實現一天當中不同時刻對應不同的溫度。  

(5)通過采用西門子的壓力傳感器、控制器以及變頻器來實現對二次供水壓力的控制,由于控制器可編程的靈活性,可以實現變頻器的低頻限制,以避免變頻器、水泵長時間在低頻運行,從而保護電機及變頻器。當一臺補水泵無法通過變頻補水達到所要求的壓力時,控制器可使另一臺備用泵以工頻的方式進行補水。最終實現更加智能化的恒壓補水控制。  

(6)對調節系統可采用手操器控制,確保進汽和供水的溫度、壓力準確穩定,使換熱溫度達到用戶的要求,并對其故障實現實時報警和連鎖啟停切換控制。以1#換熱器為例,具體調節控制單元如下:  

①1#換熱器二次供水溫度調節控制回路

  主要功能:通過控制1#換熱器一次蒸汽管網入口蒸汽調節閥CV-101A實現1#換熱器二次側熱水出口溫度的自動控制。

  控制回路名稱 : TIC-101A

  過程變量 : TI-202A(1#換熱器二次供水溫度)

  控制輸出 : CV-101A(1#換熱器一次蒸汽調節閥調節信號)  

②1#換熱器冷凝水水位調節控制回路 字串5

  主要功能:通過控制1#換熱器冷凝水排水調節閥CV-301A實現1#換熱器冷凝水水位的自動控制。

  控制回路名稱 : LIC-301A

  過程變量 : LI-301A(,1#換熱器冷凝水水位)

  控制輸出 : CV-301A(1#換熱器冷凝水排水調節閥調節信號)  

③補水流量調節控制回路

  主要功能:通過控制補水流量調節閥CV-302實現二次回水壓力的定壓自動控制。

  控制回路名稱 : FIC-302

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