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      換熱站自動(dòng)化控制供熱系統(tǒng)的研究

      2018-02-21 10:03:06張路杰
      關(guān)鍵詞:換熱站供熱換熱器

      張路杰

      (拜城縣眾泰煤焦化有限公司, 新疆 拜城 842300)

      引言

      現(xiàn)階段,集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)在社會(huì)生產(chǎn)和日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用,能夠降低供熱成本,減少能源消耗,有利于促進(jìn)人與環(huán)境的和諧發(fā)展。隨著集中供熱自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步,系統(tǒng)智能化水平逐漸提升,其運(yùn)行模式也發(fā)生了很大的變化,彌補(bǔ)了原有溫差小、流量大、前端熱、后端冷以及熱能利用率等缺陷,逐漸向溫差大、流量小以及全網(wǎng)熱能平衡分布的經(jīng)濟(jì)效益模式方向發(fā)展。此外,集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)能夠依據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),針對(duì)不同的用戶需求提供不同的職能體系,從而實(shí)現(xiàn)能源利用的最大化[1]。

      1 換熱站的構(gòu)成

      1)測(cè)量?jī)x表及傳感器:用于對(duì)換熱站的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,其中包括一次供溫溫度、二次供水溫度、二次供水流量、二次回水溫度、供至用戶暖氣溫度、一二次回水壓力等測(cè)量傳感器;

      2)執(zhí)行機(jī)構(gòu):用來(lái)控制由鍋爐送來(lái)的蒸汽管道開關(guān)閥門的作用;

      3)PLC:換熱站控制系統(tǒng)首先通過(guò)變送器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集并傳送給PLC,PLC再根據(jù)上位機(jī)對(duì)給定信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,運(yùn)算結(jié)果作為控制信號(hào)發(fā)送到前端I/O模塊,由I/O模塊轉(zhuǎn)換成模擬量去控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器、補(bǔ)水泵動(dòng)作;

      5)工控機(jī):對(duì)換熱站的自動(dòng)化控制和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制、報(bào)警等。

      換熱站由控制柜的控制系統(tǒng)構(gòu)成,控制柜完成循環(huán)水泵和補(bǔ)水泵的控制功能,具有自動(dòng)和手動(dòng)運(yùn)行模式,也有工頻和變頻運(yùn)行模式。換熱站的運(yùn)行程序獨(dú)立存在于其控制系統(tǒng)PLC內(nèi),能夠脫離上位機(jī)監(jiān)控管理軟件而獨(dú)立運(yùn)行。中央控制室通過(guò)監(jiān)控暖氣出口溫度變化情況,讓現(xiàn)場(chǎng)巡檢工來(lái)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)工藝,以求達(dá)到合適的暖氣溫度,從而供至用戶。

      之前公司采用的換熱器原理是水在內(nèi)測(cè),蒸汽在外部環(huán)繞從而達(dá)到加熱,這種換熱器效果非常不好,參數(shù)波動(dòng)大,調(diào)節(jié)起來(lái)比較麻煩,經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)際溫度跟遠(yuǎn)傳溫度不相符,給檢修帶來(lái)了較大困難。對(duì)此公司決定重新購(gòu)買一臺(tái)換熱器,(這臺(tái)雙紋管加熱器中,蒸汽在內(nèi)部,水在外側(cè)環(huán)繞),組織鉗工更改工藝管道,減少了儀表測(cè)點(diǎn),通過(guò)更簡(jiǎn)便的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)達(dá)到更好的換熱效果。

      2 換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效益

      自動(dòng)化系統(tǒng)在換熱站供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn):

      1)經(jīng)濟(jì)效益。供熱自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠節(jié)約大量的人力資源,降低了財(cái)力和人力消耗。通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng),不需要人力對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和傳輸,方便快捷,且工作效率和工作質(zhì)量較高。

      2)環(huán)境效益。換熱站供熱系統(tǒng)中自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用,能夠?qū)崃窟M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)供熱溫度進(jìn)行及時(shí)調(diào)整,降低了資源的浪費(fèi),提高了供熱控制的精確性,有利于促進(jìn)低碳環(huán)保理念的實(shí)現(xiàn)。此外,通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng),能夠?qū)τ脩羰覂?nèi)溫度和外界溫度進(jìn)行及時(shí)采集處理和傳輸,合理調(diào)控水溫和流浪,既節(jié)約了資源,又獲得了環(huán)境效益。

      3)安全效益。相比較人工監(jiān)測(cè)和管理,自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)Q熱站供熱中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,若供熱系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題,自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)問(wèn)題發(fā)生原因進(jìn)行分析,從而在最短的時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的性和穩(wěn)定性。

      3 換熱站的工作原理

      鍋爐出來(lái)的蒸汽通過(guò)管道送到換熱站(蒸汽是由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制開、關(guān)并配有手動(dòng)閥門),進(jìn)雙紋管換熱器內(nèi)與冷介質(zhì)(水)進(jìn)行充分的熱交換,從而達(dá)到很好的換熱效果,蒸汽形成的冷凝水到水箱當(dāng)中,由循環(huán)泵來(lái)的水在換熱器中經(jīng)過(guò)交換后進(jìn)去到暖氣網(wǎng)中,補(bǔ)水泵用來(lái)及時(shí)補(bǔ)充因管網(wǎng)跑、冒、滴、漏等遺失的水量,以便保持一定的壓力,形成經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),控制臺(tái)通過(guò)各種傳感器對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況監(jiān)控,隨時(shí)掌握,了解換熱站的進(jìn)行情況,并作出相應(yīng)處理。

      換言之,我們對(duì)身邊習(xí)以為然的教育現(xiàn)象及問(wèn)題不去追究,比如“師生關(guān)系”“教學(xué)”“班級(jí)”“年級(jí)”等,這因?yàn)槲覀兂3R越?jīng)驗(yàn)思維的態(tài)度去看待這些普通的事情。

      在整個(gè)系統(tǒng)中的水用的是“軟水”,軟水是指不含或含較少可溶解性的鈣、鎂化合物的水。它在其中的作用不言而喻就是為了防止在汽化嚴(yán)重的水管部分形成結(jié)垢現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵死管道甚至爆管,造成維修困難,耗費(fèi)大量的人力、物力以及財(cái)力,得不償失,這也就違背了最初用換熱站來(lái)輸送暖氣的用意。

      4 連鎖關(guān)系

      儀表與整套換熱機(jī)組連鎖控制有關(guān)的點(diǎn)只有兩處:

      1)二次供水壓力:檢測(cè)管道中壓力給予PLC信號(hào),根據(jù)壓力大小來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵給水流量,如來(lái)調(diào)節(jié)供水溫度。壓力異常可能會(huì)造成整套機(jī)組的停運(yùn),現(xiàn)場(chǎng)有一現(xiàn)場(chǎng)壓力表來(lái)比對(duì)壓力傳感器是否壓力異常。

      2)二次供水溫度:二次供水溫度上裝有熱電阻,熱點(diǎn)阻感應(yīng)管道中的水溫將信號(hào)值發(fā)往PLC,根據(jù)設(shè)定溫度(供水溫度)來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥加大或減少蒸汽量。

      電器與換熱機(jī)組連鎖控制有以下關(guān)系:PLC通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)二次供水壓力的控制,當(dāng)一臺(tái)補(bǔ)水泵無(wú)法通過(guò)變頻補(bǔ)水達(dá)到所要求的壓力時(shí),控制器可使另一臺(tái)備用泵以工頻的方式進(jìn)行補(bǔ)水,并將數(shù)據(jù)送到觸摸屏進(jìn)行顯示控制,最終實(shí)現(xiàn)更加智能化的恒定補(bǔ)水系統(tǒng)。

      5 常見故障

      1)電機(jī)故障:換熱機(jī)組常年高溫高濕,造成電機(jī)氧化,應(yīng)做好保養(yǎng)工作。保持電機(jī)溫度正常,軸承聲音運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

      2)二次回路故障:電路電源故障,轉(zhuǎn)換電源異常,無(wú)法正常供電或電力元件損壞造成二次回路無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

      3)壓力異常:常年高溫高濕環(huán)境造成設(shè)備的自身?yè)p耗嚴(yán)重,做好保養(yǎng)與維護(hù)。

      4)溫度異常:多因線路或因環(huán)境濕度過(guò)重,造成腐蝕,MA信號(hào)異常出現(xiàn)溫度不準(zhǔn)或熱電阻造成直接損壞。

      5)PLC異常:PLC控制整個(gè)換熱機(jī)組的程序運(yùn)轉(zhuǎn)加熱,出現(xiàn)異??筛鶕?jù)是否存在輸入輸出信號(hào)來(lái)判定PLC是否存在異常。

      6)電動(dòng)閥異常:電動(dòng)閥盤根漏水,長(zhǎng)時(shí)間高溫帶熱,造成電動(dòng)閥墊子或O型圈變形厲害,出現(xiàn)壓不死的情況。

      7)液位計(jì)顯示不準(zhǔn):軟水檢測(cè)不合格,水質(zhì)過(guò)硬,造成管道結(jié)垢厲害或堵塞,液位顯示不準(zhǔn),應(yīng)讓水質(zhì)化驗(yàn)工加強(qiáng)平時(shí)水質(zhì)化驗(yàn)。

      在換熱站供熱過(guò)程中,自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用,是換熱站供熱系統(tǒng)中的重要組成部分?,F(xiàn)階段,換熱站供熱市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈,要想實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新,最大化節(jié)約能源,降低經(jīng)濟(jì)成本,提供用戶使用滿意度。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)低碳環(huán)保理念,提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,使企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益,有利于促進(jìn)人與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

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