基于PXR9微控器的PX輸送管線電伴熱系統(tǒng)改造

胡 平

（中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司PTA生產(chǎn)中心，江蘇 儀征 211900）

基于PXR9微控器的PX輸送管線電伴熱系統(tǒng)改造

胡 平

（中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司PTA生產(chǎn)中心，江蘇 儀征 211900）

介紹了使用PXR9微型控制器替代POWERMATCH溫控器的PX輸送管線電伴熱系統(tǒng)改造，經(jīng)實(shí)踐證明，改造后電伴熱系統(tǒng)在解決原系統(tǒng)存在的控制模式單一、參數(shù)設(shè)置與調(diào)試不便等問(wèn)題的同時(shí)，提升了PX輸送管線電伴熱效果，節(jié)約了電伴熱系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)成本。

電伴熱 微控器 溫控器

中國(guó)石化儀征化纖PTA生產(chǎn)中心PX輸送管線采用Heat Trace電伴熱公司生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的電伴熱系統(tǒng)，其中，中間罐區(qū)界區(qū)內(nèi)管線選用并聯(lián)恒功率電伴熱帶，控制柜采用中央控制電子式電伴熱儀表，其中包括溫度控制器、溫度顯示器和能耗管理器。系統(tǒng)同步監(jiān)測(cè)管道溫度、環(huán)境溫度，自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)能耗狀態(tài)。系統(tǒng)自2003年投用，運(yùn)行至2009年，進(jìn)入故障高發(fā)期，電伴熱控制器不能按照預(yù)置參數(shù)工作，致使PX輸送管線溫度下降明顯，室外溫度－8℃時(shí)，電伴熱系統(tǒng)維持溫度最高只能達(dá)到19℃，時(shí)有低于14℃情況發(fā)生。由于該電伴熱系統(tǒng)備件均為進(jìn)口產(chǎn)品，成本較高，綜合考慮性價(jià)比，決定對(duì)電伴熱控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。筆者介紹了改造前后電伴熱系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，并對(duì)改造后電伴熱系統(tǒng)的參數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了說(shuō)明。

1 HEAT TRACE電伴熱系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1.1 溫度控制器［2］

Heat Trace電伴熱系統(tǒng)溫度控制由POWERMATCH溫度控制器（圖1）完成。它是一個(gè)自調(diào)節(jié)比例控制器，根據(jù)外界環(huán)境溫度改變來(lái)啟動(dòng)或停止電伴熱系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)設(shè)定溫度計(jì)算熱量損失，使電伴熱輸出與系統(tǒng)熱量損失精確匹配。POWERMACH可輸出幅值為10～15 V DC的脈沖，來(lái)驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器。脈寬變化取決于實(shí)際測(cè)量的環(huán)境溫度、板卡設(shè)置的溫度范圍及溫度補(bǔ)償值。溫度控制范圍及補(bǔ)償值在溫控器側(cè)面設(shè)置，采用DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置模式，設(shè)置曲線如圖2所示。

圖1 POWERMATCH溫度控制器

圖2 溫度設(shè)置曲線

1.1.2 溫度顯示

TDU是HEAT TRACE電伴熱系統(tǒng)的溫度顯示單元，相當(dāng)于一塊LCD顯示的數(shù)顯表。它采用機(jī)架式安裝方式，通過(guò)開(kāi)關(guān)切換，可實(shí)現(xiàn)多路溫度測(cè)量值的顯示。在PX管線電伴熱溫度系統(tǒng)中，TDU使用獨(dú)立的測(cè)溫電阻，來(lái)顯示測(cè)量點(diǎn)的管道外壁溫度值。

1.2 系統(tǒng)工作原理

HEAT TRACE電伴熱系統(tǒng)原理如圖3所示。

系統(tǒng)上電后，CR吸合，POWERMATCH根據(jù)測(cè)量的環(huán)境溫度及系統(tǒng)設(shè)置的輸出曲線控制輸出脈寬，從而控制固態(tài)繼電器SSR的通斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電伴熱系統(tǒng)的溫度控制。當(dāng)測(cè)量溫度低報(bào)時(shí)，UTR吸合，POWERMATCH只根據(jù)溫度設(shè)定曲線工作。

圖3 HEAT TRACE電伴熱系統(tǒng)原理

2 存在問(wèn)題

Heat Trace電伴熱系統(tǒng)雖設(shè)置了比較完備的控制與保護(hù)，但仍存在下述問(wèn)題：

a）控制模式單一，系統(tǒng)只能根據(jù)設(shè)定曲線采用比例控制及手動(dòng)方式控制電伴熱系統(tǒng)；

b）當(dāng)管線溫度下降較快時(shí)，溫度上升慢；

c）電伴熱工作時(shí)，無(wú)電流顯示；

d）備件均為進(jìn)口產(chǎn)品，維護(hù)成本高；

e）溫度設(shè)置更改采用DIP開(kāi)關(guān)，且位于板卡側(cè)面（參見(jiàn)圖1），參數(shù)設(shè)置、調(diào)試不便；

f）使用2個(gè)獨(dú)立測(cè)溫電阻分別進(jìn)行溫度控制與顯示，使控制與顯示分離，故障環(huán)節(jié)增多。若控制用測(cè)溫電阻故障，則直到系統(tǒng)溫度低報(bào)才能經(jīng)過(guò)檢查或分析發(fā)現(xiàn)。

3 電伴熱系統(tǒng)改造

3.1 改造目標(biāo)

電伴熱系統(tǒng)改造預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

a）完全替代原電伴熱溫度控制系統(tǒng)；

b）參數(shù)設(shè)置、調(diào)試方便，并提供多種控制及報(bào)警方式；

c）系統(tǒng)工作狀態(tài)直觀顯示；

d）保持系統(tǒng)的先進(jìn)性和可持續(xù)擴(kuò)展功能；e）降低系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)成本。

3.2 改造實(shí)施

采用富士PXR9系列溫控器取代HEAT TRACE溫控器（P／MATCH）、溫度調(diào)節(jié)模塊（CENT）、TDU溫度顯示模塊，增加開(kāi)關(guān)電源及電伴熱工作電流數(shù)顯表，同時(shí)將原固態(tài)繼電器更換為帶指示燈固態(tài)繼電器。在實(shí)現(xiàn)原有溫度控制功能同時(shí)，增加線路輸出情況直觀顯示，進(jìn)而可根據(jù)相應(yīng)顯示查看、判斷電伴熱系統(tǒng)的工作情況，所有的參數(shù)及調(diào)試均可以通過(guò)溫控器操作面板直接完成，使故障定位更準(zhǔn)確，檢修、維護(hù)更方便。

3.3改造后電伴熱控制系統(tǒng)

3.3.1 PXR9微型控制器［3］

選用PXR9NAA-GVM00型溫度控制器，該控制器采用雙列數(shù)字顯示，可實(shí)現(xiàn)ON／OFF控制、PID控制、模糊控制及帶自整定PID控制等控制模式，同時(shí)可設(shè)置多種報(bào)警模式，并可實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度補(bǔ)償，該溫控器還帶有RS485通訊，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

3.3.2 工作原理

改造后系統(tǒng)原理如圖4所示。

PXR9溫度控制器根據(jù)測(cè)溫鉑電阻輸入信號(hào)，進(jìn)行溫度顯示及控制。當(dāng)管線溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，PXR9觸發(fā)報(bào)警，同時(shí)繼電器輸出觸點(diǎn)閉合，使CTR繼電器線圈得電，使SSR輸入端通電，電伴熱帶得電工作。

圖4 基于PXR9的電伴熱溫控系統(tǒng)原理

3.2.3 參數(shù)設(shè)置

改造后溫度低報(bào)值設(shè)定為25℃，溫控器顯示的SV值即為高報(bào)值。考慮管線保溫現(xiàn)狀及溫度慣性上升對(duì)產(chǎn)品無(wú)直接影響，PXR9控制器對(duì)電伴熱系統(tǒng)采用常規(guī)ON／OFF控制模式，設(shè)定溫度37℃（SV值），當(dāng)管線溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，停止加熱，反之，則啟動(dòng)加熱。為避免控制器的頻繁開(kāi)關(guān)造成系統(tǒng)輸出振蕩，設(shè)定系統(tǒng)在PV溫度低于SV溫度2℃后開(kāi)始啟動(dòng)。

部分參數(shù)設(shè)置詳見(jiàn)表1。

4 結(jié) 語(yǔ)

PX管線電伴熱系統(tǒng)于2010年6月調(diào)試完成，并于2010年10月投入使用。經(jīng)過(guò)半年多現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)：

a）伴熱效果明顯。室外溫度－8℃時(shí)，能夠保持管道溫度在35℃左右。

b）電伴熱系統(tǒng)工作穩(wěn)定，未出現(xiàn)控制系統(tǒng)故障，且所有的改造費(fèi)用僅相當(dāng)于POWERMATCH溫控器的1／6，減少了運(yùn)行維護(hù)成本。

c）控制方式等參數(shù)可自行在溫控器面板設(shè)置，解決了原系統(tǒng)控制模式單一、參數(shù)設(shè)置及調(diào)試不便等問(wèn)題。改造后的電伴熱控制系統(tǒng)有預(yù)留接口，可以集成RS485通訊，根據(jù)工藝需要擴(kuò)展遠(yuǎn)程控制，形成電伴熱集中控制體系。

表1 改造后參數(shù)設(shè)置一覽

參考文獻(xiàn)：

［1］ 03S401管道和設(shè)備保溫、防結(jié)露及電伴熱［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

［2］ Heat Trace Limited.A Guide to Industrial Electric Heat Tracing. 2007.

［3］ Fuji Electric System Co.，Ltd.PXR5／9 Micro-controller X Instruction Manual.2009.

Electric heat tracing system renovating of PX transporting pipeline based on PXR9 microcontroller

Hu Ping

（The PTA production center of Sinopec Yizheng Chemical Fibre，Yizheng Jiangsu 211900，China）

This paper introduces the electric heating system renovating of PX transporting pipeline，by using PXR9 microcontroller to take place of POWERMATCH temperature controller.It turns out that the renovated electric heat tracing system has solved many problems of the former system，such as the single-mode control，the inconvenience of parameter settings and debugging and so on.It also promotes the electric heat tracing effects of PX transporting pipeline，and saves costs of operating and maintaining the electric heat tracing system.

electric heat tracing；microcontroller；temperature controller

TH86

：B

：1006-334X（2011）01-0057-04

2011－03－11

胡平（1981－）男，吉林乾安人，工程師，主要從事電氣技術(shù)管理工作。