熱力站自動(dòng)化運(yùn)行

孫志賓

[摘要]在電氣信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)正在逐步向全規(guī)模的智能控制時(shí)代邁進(jìn),許多生產(chǎn)企業(yè)都有了監(jiān)控機(jī)房,變頻傳動(dòng)-PLC-工控-組態(tài)是目前比較流行的電器系統(tǒng)構(gòu)架,該系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng),根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及工藝要求可實(shí)現(xiàn)不同的功能。重點(diǎn)介紹開灤集團(tuán)增盛鍋爐房及熱力站利用電氣自動(dòng)化控制,在安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提下,集中供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控機(jī)房無人值守,節(jié)省人力資源和現(xiàn)場(chǎng)資源,進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率,降低供熱成本。

[關(guān)鍵詞]無人值守控制器變頻器網(wǎng)絡(luò)控制巡視系統(tǒng)

中圖分類號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1210019-02

一、前言

開灤集團(tuán)增盛鍋爐房及熱力站建于2004年,由唐山市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),唐山社區(qū)組織施工,5月份開工,歷時(shí)6個(gè)月,11月初竣工并投入運(yùn)行。鍋爐房建筑面積1353平方米,安裝有三臺(tái)14MW熱水鍋爐,建有7座熱力站,鍋爐通過一次熱力管線為熱力站提供熱源,熱能通過熱交換機(jī)組轉(zhuǎn)換到二次管線為用戶供暖,設(shè)計(jì)供暖面積為49.7萬平方米。06-07采暖期實(shí)際供熱面積為272262.87平方米,鍋爐房采取三班兩運(yùn)轉(zhuǎn)、7座熱力站集中監(jiān)控的方式運(yùn)行。

該鍋爐房采用西門子S7-200PLC集中控制方式,工作穩(wěn)定可靠,運(yùn)行邏輯由程序控控制,減少了人為的誤操作;運(yùn)行設(shè)備通過變頻調(diào)速,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;數(shù)顯儀表能夠監(jiān)視一次系統(tǒng)運(yùn)行的溫度,壓力參數(shù);鼓、引風(fēng)機(jī)室安裝有消音設(shè)施,確保環(huán)境噪聲達(dá)標(biāo);煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),設(shè)計(jì)最大輸煤量為10.5t/h,鍋爐房采用無儲(chǔ)煤場(chǎng)設(shè)計(jì),自動(dòng)上煤,占地面積小,減少污染,減少損耗,符合環(huán)保要求;除渣系認(rèn)為聯(lián)合除渣方式,最大除渣量為3.5t/h;除塵系統(tǒng)采用QRC-20氣動(dòng)乳化脫硫除塵器,工藝水循環(huán)利用,確保煙氣排放達(dá)標(biāo),除塵廢水零排放;鍋爐房和各熱力站的軟化水設(shè)備機(jī)頭均采用美國(guó)阿圖祖公司生產(chǎn)的480控制器,流量型控制方式,操作簡(jiǎn)單,制水率高,實(shí)現(xiàn)了軟化水置備全自動(dòng);除氧設(shè)備采用樹脂除氧方式,性能穩(wěn)定,除氧率高;另外,系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵部位,安裝有閉路電視攝像頭,方便操作,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、有序性和穩(wěn)定性。

二、熱力站設(shè)備簡(jiǎn)介

(一)控制器

各站采用舒瑞普公司瓦特機(jī)組,配備瑞典進(jìn)口控制器模塊SRD3111。該控制器有8路數(shù)字量輸入、8路數(shù)字量輸出、8路數(shù)字量輸入和6路模擬線可編程,調(diào)試成功后,機(jī)組在一次熱源滿足的情況下,隨室外溫度變化二次供水溫度自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),控制機(jī)組給用戶創(chuàng)造一個(gè)舒適的居住環(huán)境。

SRD3111可編程控制器具有通訊功能,可通過IP-MODERM、寬帶或485、232通訊接口傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸格式為OPC型數(shù)據(jù)格式。

SRD3111可編程控制器可通過COM2端口與本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口連接,通過SRD3111可編程控制器軟件體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)修改。

SRD3111可編程控制器棵通過COM2端口與本地MODERM(調(diào)制解調(diào)器)連接,通過撥號(hào)的方式可以將控制中心的計(jì)算機(jī)(已安裝SRD3111可編程控制器軟件)與現(xiàn)場(chǎng)SRD3111可編程控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)修改。

SRD3111可編程控制器可通過485、232通訊接口與本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊,本地計(jì)算機(jī)然后通過廣域網(wǎng)魚控制中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊,即數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)修改。

熱力站智能型全自動(dòng)換熱機(jī)組控制部分 機(jī)組外觀圖

(二)變頻器

各站配備ABB ACS510變頻器,有2路模擬量輸入、2路模擬量輸出、6路數(shù)字量輸入和3路繼電器輸出。變頻器本身有PID調(diào)節(jié)系統(tǒng),與控制器實(shí)時(shí)通訊,從而控制機(jī)電運(yùn)行,隨負(fù)荷或壓力波動(dòng)改變電機(jī)運(yùn)行頻率,在整套機(jī)組中起到承上啟下的作用。

使用變頻器有如下優(yōu)點(diǎn):

優(yōu)點(diǎn)1:啟動(dòng)平穩(wěn),對(duì)電網(wǎng)沒有沖擊;

優(yōu)點(diǎn)2:運(yùn)行可靠,能夠確保使水泵運(yùn)行在最佳工況點(diǎn);

優(yōu)點(diǎn)3:具有多種機(jī)電保護(hù)功能,減少維修費(fèi)用;

優(yōu)點(diǎn)4:合理利用電能,節(jié)能環(huán)保,能大幅度降低運(yùn)行成本。

(三)全自動(dòng)軟水器

全自動(dòng)軟水器以美國(guó)阿圖祖公司480控制器為核心,采用182控制閥體,流量型控制,使用了現(xiàn)代化的微處理技術(shù),采集并整理出軟水的流量、流速等數(shù)據(jù),并完成計(jì)算?？刂破鞑粩啾容^水處理系統(tǒng)的設(shè)定容留與實(shí)際用量,并顯示所得到的信息,當(dāng)達(dá)到用戶選擇的容量時(shí),480(DDS)操作水控制閥定時(shí)器開始一次再生過程,自動(dòng)完成一個(gè)全自動(dòng)周期。

該控制器可現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)狀態(tài)、罐容量、剩余容量、水流速度參數(shù)。

三、換熱機(jī)組運(yùn)行模式

在一次熱源滿足要求的情況下,隨室外溫度的變化按照設(shè)定好的曲線自動(dòng)運(yùn)行。室外溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)視室外溫度,控制器把采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算編程,依據(jù)輸出程序數(shù)據(jù)調(diào)整出水溫度。

壓力保護(hù)功能介紹:如,當(dāng)室外管網(wǎng)出現(xiàn)意外泡水,回水壓力低于設(shè)定值時(shí),循環(huán)水泵保護(hù)停車、補(bǔ)水泵繼續(xù)補(bǔ)水,系統(tǒng)壓力升高到運(yùn)行壓力后,循環(huán)泵自動(dòng)開啟。

變頻自動(dòng)調(diào)整:循環(huán)泵由ABB ACS510系統(tǒng)變頻器控制,機(jī)組進(jìn)、出水壓差保持在0.1Mpa做優(yōu),隨管網(wǎng)熱負(fù)荷的變化循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速會(huì)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

溫度保護(hù)功能介紹:當(dāng)室外溫度高于設(shè)定值,如,室外溫度到了20度,控制器認(rèn)為溫度已經(jīng)挺高了,沒必要供熱,系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)停車。

水位保護(hù)功能介紹:軟化水水箱低水位時(shí),為避免補(bǔ)水泵干轉(zhuǎn),系統(tǒng)補(bǔ)水泵自動(dòng)停止運(yùn)行,系統(tǒng)壓力降低系統(tǒng)缺水壓力時(shí),循環(huán)泵自動(dòng)停止運(yùn)行,水箱水位恢復(fù),機(jī)組進(jìn)入自動(dòng)啟動(dòng)程序,正常運(yùn)行。

停電保護(hù)功能介紹:如果遇到熱力站停電,系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉一次側(cè)熱源,來電后系統(tǒng)自動(dòng)投入運(yùn)行。

四、機(jī)組電氣控制常見故障及處理

機(jī)組調(diào)試完成后一般運(yùn)行比較穩(wěn)定,為了應(yīng)對(duì)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題,介紹如下方法:

(一)控制器部分

幾個(gè)控制點(diǎn)的連鎖:

1.溫控閥與循環(huán)泵連鎖(只有當(dāng)循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)才允許溫控閥動(dòng)作,循環(huán)泵停止時(shí)溫控閥應(yīng)全閉);

2.循環(huán)泵與室外溫度限定值和二次回壓力限定值連鎖;

幾個(gè)控制點(diǎn)的人工設(shè)定:

1.循環(huán)泵變頻器壓差給定值;

2.補(bǔ)水泵變頻器壓力給定值。

(二)變頻器部分

當(dāng)變頻器突然停止工作時(shí),請(qǐng)先切斷電源開關(guān),檢查電路是否有問題,排除電路故障后,給變頻器送電。在控制盤上進(jìn)入01組參數(shù),檢查0118,0119,0121相對(duì)應(yīng)的給定,反饋,啟動(dòng)信號(hào)是否已由控制器送入,并具備運(yùn)行條件(給定大于反饋,啟動(dòng)信號(hào)為1)。

(三)傳感器部分

1.溫度傳感器:傳感器類型(PT1000、NI1000、TAC等)是否設(shè)置正確,排除后檢查接線是否正確,排除后方可判定是否為溫度傳感器本身故障。

2.壓力傳感器:電源(24V)與實(shí)際值所對(duì)應(yīng)的接線是否正確,排除后在控制器上校對(duì)顯示值與對(duì)應(yīng)壓力表盤現(xiàn)實(shí)數(shù)值的差異,用萬用表測(cè)量實(shí)際值,排除后方可判定是否為壓力傳感器本身故障。

3.壓差傳感器:電源(24V)與實(shí)際值所對(duì)應(yīng)的接線是否正確,排除后在控制器上校對(duì)顯示值與對(duì)應(yīng)壓力表盤顯示數(shù)值的差異,用萬用表測(cè)量實(shí)際值,排除后方可判定是否為壓差傳感器本身故障。

(四)循環(huán)泵部分

循環(huán)泵停止工作時(shí),首先檢查控制器連鎖點(diǎn)是否運(yùn)作,排除后查閱變頻器部分故障。

(五)補(bǔ)水泵部分

補(bǔ)水泵停止工作時(shí),首先判斷補(bǔ)水泵變頻器是否處于睡眠狀態(tài)(變頻器睡眠代碼為ALARM28),再檢查控制器是否送出啟動(dòng)信號(hào)給變頻器(DU02

通道OUT知識(shí)燈)。

(六)溫控閥部分

開度值與控制器輸出是否相符,旋轉(zhuǎn)方向是否正確。

循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵變頻部分

SRE3111控制核心

五、實(shí)現(xiàn)無人值守的總體思路

1.建立通信:組網(wǎng);

2.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況,解決失水故障自動(dòng)處理、自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行問題;

3.建立監(jiān)視、防盜系統(tǒng):視頻監(jiān)控、紅外監(jiān)測(cè)、巡檢系統(tǒng);

4.實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控;

5.自動(dòng)自動(dòng)控制、自動(dòng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié);

6.溫度、壓力、水位保護(hù)功能調(diào)試;

7.技術(shù)方案實(shí)施

(1)根據(jù)控制器的通訊特點(diǎn)、視頻系統(tǒng)的通訊要求,選擇6芯單模光纖,以增盛鍋爐房網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控室為中心,組建了星型網(wǎng)絡(luò)。

(2)供熱運(yùn)行最突出的問題是官網(wǎng)失水嚴(yán)重,機(jī)組自投入使用以來因軟水消耗量大,為確保系統(tǒng)恒壓穩(wěn)定運(yùn)行,當(dāng)水箱處于低水位時(shí),值班人員手動(dòng)停車操作時(shí)有發(fā)生,為解決此問題,我們選擇了干簧液位計(jì)反饋干結(jié)點(diǎn)信號(hào),編程后由控制器控制輸出;采暖期初期對(duì)所有機(jī)組的壓力、溫度保護(hù)功能再次進(jìn)行了調(diào)試;以上工作完成了機(jī)組有保運(yùn)行,故障自動(dòng)運(yùn)行處理、自動(dòng)恢復(fù)。

(3)7座熱力站,每座站安裝一臺(tái)固定攝像機(jī)和一臺(tái)旋轉(zhuǎn)一體球攝像機(jī)。該系統(tǒng)可以完成模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換,可以將數(shù)字視頻信號(hào)信息通過光纖傳輸給監(jiān)控機(jī)房,在控制機(jī)房可看到熱力站機(jī)組的表盤,對(duì)監(jiān)控范圍實(shí)時(shí)的監(jiān)控;通過對(duì)主機(jī)、對(duì)監(jiān)控器分配合適的IP地址,便可以通過本地或局域網(wǎng)對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

(4)借助集團(tuán)公司內(nèi)布局域網(wǎng),組建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),運(yùn)用通信模塊和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件,分配給各站可訪問的IP地址,網(wǎng)絡(luò)采用光纖布線,通過光收發(fā)器轉(zhuǎn)換成RJ45接頭與VDS100通訊模塊相連。通過安裝在微機(jī)上的應(yīng)用軟件即可查看各站的運(yùn)行參數(shù)沒輸入密碼允許運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改。

經(jīng)過一個(gè)采暖期運(yùn)行檢查,施行無人值守后熱力站運(yùn)行穩(wěn)定,失水故障自動(dòng)處理、自動(dòng)恢復(fù),溫度、壓力保護(hù)功能動(dòng)作可靠,按照設(shè)定好的程序智能運(yùn)行,達(dá)到了預(yù)期的效果。

目前,增盛鍋爐房的7個(gè)熱力站均采用此種運(yùn)行方式,運(yùn)行穩(wěn)定、良好,通過了現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn),大家都很認(rèn)可。

六、結(jié)束語

唐山社區(qū)利用電氣自動(dòng)化控制,結(jié)合熱力站自控機(jī)組的運(yùn)行工況,運(yùn)用當(dāng)前的監(jiān)視、控制技術(shù),成功實(shí)現(xiàn)了7座熱力站的無人值守,節(jié)約人工25人/班,鍋爐房及熱力站運(yùn)行成本降到了158.1元/平方米,操作安全、方便,降低了員工操作難度,減少了勞動(dòng)強(qiáng)度;同時(shí),借助監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有助于鍋爐房的司爐人員全面及時(shí)的掌握各站的運(yùn)行情況,以便及時(shí)準(zhǔn)確的完成鍋爐燃燒熱負(fù)荷調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。