燃?xì)獍l(fā)電廠主廠房屋頂風(fēng)機(jī)控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

摘""要：主廠房屋頂風(fēng)機(jī)是燃?xì)獍l(fā)電廠的重要設(shè)備，在保證廠房通風(fēng)、提高主輔設(shè)備散熱效果以及保障可燃?xì)怏w不聚集等方面發(fā)揮重要作用。以某燃?xì)獍l(fā)電廠主廠房屋頂風(fēng)機(jī)控制優(yōu)化改造項(xiàng)目為例，分別從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編寫、遠(yuǎn)程通信等方面，優(yōu)化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組主廠房屋頂風(fēng)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程控制、優(yōu)先級(jí)控制等功能，保障機(jī)組運(yùn)行效率和安全。

關(guān)鍵詞：燃?xì)怆姀S"""屋頂風(fēng)機(jī)"""系統(tǒng)設(shè)計(jì)"""程序編寫"""遠(yuǎn)程控制

中圖分類號(hào)：TU834；TM623

Optimal"Design"of"Roof"Fan"Control"for"the"Main"Building"of"Gas"Power"Plants

LI"Guilong

CNOOC"Zhuhai"Natural"Gas"Power"Generation"Co.，"Ltd.，Zhuhai，"Guangdong"Province，"519000"China

Abstract："The"roof"fan"of"the"main"building"isnbsp;an"important"equipment"of"gas-fired"power"plants，"which"plays"an"important"role"in"ensuring"the"ventilation"of"the"building，"improving"the"heat"dissipation"effect"of"the"main"and"auxiliary"equipment"and"ensuring"the"non-accumulation"of"combustible"gas."Taking"the"optimization"and"renovation"project"of"the"roof"fan"control"in"the"main"building"of"a"certain"gas"power"plant"as"an"example，"the"control"of"the"roof"fan"in"the"main"building"of"a"gas"steam"combined"cycle"generator"set"is"optimized"from"the"aspects"of"system"design，"programming，"remote"communication，"etc.，"to"achieve"functions"such"as"fan"temperature"regulation，"remote"control，"priority"control，"etc.，"to"ensure"the"efficiency"and"safety"of"the"unit"operation.

Key"Words："Gas"power;"Roof"fan;"System"design;"Programming;"Remote"control

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組主廠房?jī)?nèi)布置有燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主蒸汽管道等主設(shè)備，油系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)、大功率水泵等輔機(jī)設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行時(shí)散出大量熱量，若廠房通風(fēng)系統(tǒng)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)廠房溫度，可能會(huì)造成設(shè)備過熱或不利于節(jié)能。若設(shè)備可燃?xì)怏w泄漏，運(yùn)行人員接到報(bào)警后不能及時(shí)遠(yuǎn)程開啟通風(fēng)，會(huì)出現(xiàn)爆炸的重大風(fēng)險(xiǎn)[1]。某燃?xì)怆姀S主廠房配置36臺(tái)防爆式屋頂通風(fēng)機(jī)。此前，屋頂風(fēng)機(jī)只能現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟停，不能實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程通風(fēng)監(jiān)控。因此，技術(shù)人員開展了一系列主廠房屋頂風(fēng)機(jī)優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程控制、優(yōu)先級(jí)控制等功能，保障機(jī)組運(yùn)行效率和安全。

1""系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1""功能設(shè)計(jì)

主廠房屋頂風(fēng)機(jī)控制優(yōu)化主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）通過可編程邏輯控制器（Programmable"Logic"Controller，PLC）根據(jù)廠房?jī)?nèi)的溫度，調(diào)節(jié)屋頂風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)：可人為設(shè)定基準(zhǔn)控制溫度，計(jì)算環(huán)境溫度與基準(zhǔn)溫度的差值，設(shè)置比率系數(shù)P，輸出風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)=P×（T-T0）。

（2）通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)控制器和集控室遠(yuǎn)程控制平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟?？刂?，并且通過溫濕度傳感器監(jiān)視廠房溫濕度。

（3）為保證主廠房的可燃?xì)怏w不聚集，設(shè)置“以啟動(dòng)優(yōu)先”的功能[2]：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制器啟動(dòng)該臺(tái)風(fēng)機(jī)后，PLC的溫度控制過程中不能停止該風(fēng)機(jī)。這樣就能在集控室遠(yuǎn)程啟動(dòng)相應(yīng)區(qū)域的風(fēng)機(jī)保證安全運(yùn)行，而PLC溫度控制不會(huì)影響到這些風(fēng)機(jī)。

（4）為了使主廠房屋頂風(fēng)機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)平均，便于計(jì)劃性檢修管理，PLC對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)先啟動(dòng)運(yùn)行小時(shí)數(shù)少的風(fēng)機(jī)，優(yōu)先停運(yùn)運(yùn)行小時(shí)數(shù)多的風(fēng)機(jī)。

1.2""電氣回路改造設(shè)計(jì)

主廠房?jī)商讬C(jī)組分別有18臺(tái)風(fēng)機(jī)（共36臺(tái)），此前分別有一個(gè)就地控制箱手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的啟停。就地控制箱對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)有接觸器、啟動(dòng)停止按鈕來控制風(fēng)機(jī)的啟停。本項(xiàng)目改造在原控制箱基礎(chǔ)上，增加中間繼電器、PLC、網(wǎng)絡(luò)控制器、PT100等，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

如圖1所示，設(shè)計(jì)了主廠房屋頂風(fēng)機(jī)的控制優(yōu)化電氣回路，圖中繪制了3臺(tái)風(fēng)機(jī)的控制回路，其余15臺(tái)風(fēng)機(jī)控制原理相同?？刂苹芈吩O(shè)置了手自動(dòng)切換旋鈕SA，既保留了原有的手動(dòng)啟停功能，也能在自動(dòng)的情況下受網(wǎng)絡(luò)控制器遠(yuǎn)程控制和PLC的自動(dòng)控制。設(shè)置中間繼電器KA，其常開觸點(diǎn)接通可使風(fēng)機(jī)接觸器KM接通，而KA可由PLC或網(wǎng)絡(luò)控制器來控制吸合。由于KA線圈接入PLC和網(wǎng)絡(luò)控制器并聯(lián)的常開點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)控制器節(jié)點(diǎn)閉合后，無論P(yáng)LC節(jié)點(diǎn)狀態(tài)如何，繼電器都保持吸合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了上述的“以啟動(dòng)優(yōu)先”的功能。同時(shí)，將風(fēng)機(jī)接觸器的常開點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)控制器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視風(fēng)機(jī)的啟停狀態(tài)，并將手自動(dòng)接入PLC，便于邏輯的判斷。

此外，為了實(shí)現(xiàn)PLC根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)[3]，設(shè)置了EM231熱電阻模擬量采集模塊，并接入了PT100熱電阻，從而測(cè)量環(huán)境溫度。為了能在集控室監(jiān)視環(huán)境溫濕度，將設(shè)置溫濕度儀，并將信號(hào)通過RS485的MODBUS協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)控制器，實(shí)現(xiàn)溫濕度的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2""PLC程序編寫

2.1""程序的總體情況

本項(xiàng)目PLC程序模塊分為主程序、初始化處理子程序、運(yùn)行小時(shí)數(shù)記錄程序、溫差計(jì)算和目標(biāo)運(yùn)行臺(tái)數(shù)輸出子程序、增加運(yùn)行臺(tái)數(shù)子程序、減少運(yùn)行臺(tái)數(shù)子程序、選出運(yùn)行小時(shí)數(shù)最大和最小風(fēng)機(jī)子程序、溫度采集中斷子程序。下面對(duì)主要程序功能如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹。

2.2""主程序

在實(shí)現(xiàn)初始化后，主程序調(diào)用“溫度判斷”子程序，計(jì)算溫差和目標(biāo)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，并將目前的風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)量和目標(biāo)運(yùn)行臺(tái)數(shù)分別存入寄存器VD8028和VD8024中。主程序?qū)⒛繕?biāo)運(yùn)行臺(tái)數(shù)和現(xiàn)實(shí)運(yùn)行數(shù)量做比較，若臺(tái)數(shù)偏少則調(diào)用“加載”子程序，增加運(yùn)行臺(tái)數(shù)；若臺(tái)數(shù)偏多，則調(diào)用“卸載”子程序，最終實(shí)現(xiàn)主廠房溫度調(diào)節(jié)的功能[4]。

2.3""實(shí)現(xiàn)運(yùn)行小時(shí)數(shù)計(jì)算子程序

運(yùn)行小時(shí)數(shù)計(jì)算子程序的核心是應(yīng)用定時(shí)器和累加器：為了使風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間能被記憶下來，使用TONR失電保持定時(shí)器；以#1風(fēng)機(jī)為例，當(dāng)風(fēng)機(jī)接通運(yùn)行后，T71定時(shí)器開始記錄時(shí)間，到達(dá)60"s后，將分鐘數(shù)據(jù)VW7314加1，并且清空T71定時(shí)器；同理，當(dāng)VW7314達(dá)到60"min時(shí)，將小時(shí)數(shù)據(jù)VD7310加1。最終實(shí)現(xiàn)精確到分鐘的運(yùn)行時(shí)間記錄。#2風(fēng)機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)存放區(qū)域?yàn)閂D7320，#3風(fēng)機(jī)為VD7330，以此類推，18臺(tái)風(fēng)機(jī)之間的運(yùn)行小時(shí)存放區(qū)域均相差10個(gè)字節(jié)，為后續(xù)大小子程序運(yùn)作提供了條件。

2.4""選出運(yùn)行小時(shí)數(shù)最大和最小風(fēng)機(jī)子程序

選大小的子程序采用了指針的方法，對(duì)指向地址逐一偏移，配合循環(huán)語句，實(shí)現(xiàn)18臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間大小的對(duì)比。以選最大運(yùn)行時(shí)間為例，先將儲(chǔ)存最大運(yùn)行時(shí)間的風(fēng)機(jī)編號(hào)變量VW8020清零，將記錄最大運(yùn)行小時(shí)的局部變量LW4設(shè)為0，將“小時(shí)數(shù)”指針VD8008先指向VB7300地址（循環(huán)第一個(gè)周期將地址+10，正好指向VB7310，即#1風(fēng)機(jī)的運(yùn)行小時(shí)數(shù)）。

為了使運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)才參與比對(duì)，實(shí)現(xiàn)最大運(yùn)行小時(shí)數(shù)的風(fēng)機(jī)優(yōu)先停下來，回路中串聯(lián)T18X（指第X臺(tái)風(fēng)機(jī)已運(yùn)行超過20"s），即運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)才會(huì)接通后續(xù)回路。

程序采用FOR循環(huán)語句，從編號(hào)1開始，循環(huán)18次。每一次循環(huán)先將VD8008指向的地址偏移10；例如第一次循環(huán)，即#1風(fēng)機(jī)的運(yùn)行小時(shí)數(shù)和LW4相比，由于LW4初始化為0，所以#1風(fēng)機(jī)先“勝出”，將其運(yùn)行小時(shí)、分鐘數(shù)和編號(hào)分別存入局部變量LD0、LW4和全局變量VW8020；第二次循環(huán)，#2風(fēng)機(jī)的運(yùn)行小時(shí)數(shù)與LD0相比（若相同則對(duì)比分鐘LW4），若“勝出”則覆蓋LD0、LW4和VW8020。以此類推，經(jīng)過18次循環(huán)，從18臺(tái)風(fēng)機(jī)中選出最大運(yùn)行小時(shí)數(shù)風(fēng)機(jī)的編號(hào)、小時(shí)數(shù)和分鐘數(shù)，并保存下來。選最小運(yùn)行小時(shí)數(shù)風(fēng)機(jī)的程序同理。

2.5""溫差計(jì)算和目標(biāo)運(yùn)行臺(tái)數(shù)輸出子程序

子程序使用變量VD7000與VD7054為基準(zhǔn)溫度和疊加值，變量VD7100是中端程序中采集的PT100溫度數(shù)據(jù)的平均值，而變量VD7050為比例系數(shù)P的倒數(shù)。子程序最終輸出的運(yùn)行臺(tái)數(shù)VD8024從LD8所得，最大不超過18臺(tái)，最小不低于0臺(tái)。最終實(shí)現(xiàn)輸出臺(tái)數(shù)VD8024=P×（T-T0）。

3""遠(yuǎn)程控制功能的實(shí)現(xiàn)

3.1""通信流程簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目主廠房屋頂風(fēng)機(jī)控制箱內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)控制器與集控室客戶端、服務(wù)器采用Wi-Fi無線通信，采用TCP/IP基礎(chǔ)上的消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸（Message"Queuing"Telemetry"Transport，MQTT）物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議。本項(xiàng)目系統(tǒng)的服務(wù)器和客戶端在集控室同一臺(tái)電腦上。各個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器、集控室服務(wù)器和客戶端組成MQTT協(xié)議架構(gòu)。根據(jù)協(xié)議原理，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器與集控室客戶端互相“訂閱”，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制器有信號(hào)上報(bào)時(shí)，服務(wù)器將會(huì)把信息推送給客戶端；當(dāng)客戶端有信息下發(fā)時(shí)，服務(wù)器同樣會(huì)將信息推送給對(duì)應(yīng)IP地址的網(wǎng)絡(luò)控制器[5]。

3.2""地址分配

廠級(jí)Wi-Fi"6網(wǎng)絡(luò)分割一部分IP地址（地址范圍為192.170.XXX.XXX）供本項(xiàng)目使用。本項(xiàng)目采用靜態(tài)IP地址分配，各個(gè)設(shè)備地址列表如1所示。

3.3"""客戶端組態(tài)

在網(wǎng)絡(luò)通信搭建完成后，對(duì)客戶端軟件進(jìn)行組態(tài)，將兩套機(jī)組主廠房風(fēng)機(jī)分別設(shè)置界面進(jìn)行管理，分別對(duì)每套機(jī)的18臺(tái)風(fēng)機(jī)回路進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程操控和監(jiān)視功能。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器MODBUS"參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)溫度、濕度參數(shù)的顯示。

4""結(jié)語

本改造項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了燃?xì)怆姀S主廠房屋頂風(fēng)機(jī)的控制優(yōu)化，可以在遠(yuǎn)程對(duì)屋頂風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制并監(jiān)視相關(guān)參數(shù)，就地PLC可以根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，而且可以根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)調(diào)整風(fēng)機(jī)啟停的優(yōu)先級(jí)。本項(xiàng)目的實(shí)施降低了主廠房可燃?xì)怏w聚集的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，并提升了自動(dòng)化水平，減少人力操作，具有較好的成效，可推廣應(yīng)用到其他同類型發(fā)電廠。

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