热力站自动化运行

[摘要]在电气信息技术飞速发展的今天,生产现场正在逐步向全规模的智能控制时代迈进,许多生产企业都有了监控机房,变频传动-PLC-工控-组态是目前比较流行的电器系统构架,该系统适应性强,根据不同的现场环境及工艺要求可实现不同的功能。重点介绍开滦集团增盛锅炉房及热力站利用电气自动化控制,在安全、稳定、经济运行的前提下,集中供热系统实现监控机房无人值守,节省人力资源和现场资源,进一步提高生产效率,降低供热成本。

[关键词]无人值守控制器变频器网络控制巡视系统

中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210019-02

一、前言

开滦集团增盛锅炉房及热力站建于2004年,由唐山市规划建筑设计研究院设计,唐山社区组织施工,5月份开工,历时6个月,11月初竣工并投入运行。锅炉房建筑面积1353平方米,安装有三台14MW热水锅炉,建有7座热力站,锅炉通过一次热力管线为热力站提供热源,热能通过热交换机组转换到二次管线为用户供暖,设计供暖面积为49.7万平方米。06-07采暖期实际供热面积为272262.87平方米,锅炉房采取三班两运转、7座热力站集中监控的方式运行。

该锅炉房采用西门子S7-200PLC集中控制方式,工作稳定可靠,运行逻辑由程序控控制,减少了人为的误操作;运行设备通过变频调速,实现系统最优控制和经济运行;数显仪表能够监视一次系统运行的温度,压力参数;鼓、引风机室安装有消音设施,确保环境噪声达标;烟气在线监测系统,设计最大输煤量为10.5t/h,锅炉房采用无储煤场设计,自动上煤,占地面积小,减少污染,减少损耗,符合环保要求;除渣系认为联合除渣方式,最大除渣量为3.5t/h;除尘系统采用QRC-20气动乳化脱硫除尘器,工艺水循环利用,确保烟气排放达标,除尘废水零排放;锅炉房和各热力站的软化水设备机头均采用美国阿图祖公司生产的480控制器,流量型控制方式,操作简单,制水率高,实现了软化水置备全自动;除氧设备采用树脂除氧方式,性能稳定,除氧率高;另外,系统运行的关键部位,安装有闭路电视摄像头,方便操作,实现远方监控,提高系统运行的安全性、有序性和稳定性。

二、热力站设备简介

(一)控制器

各站采用舒瑞普公司瓦特机组,配备瑞典进口控制器模块SRD3111。该控制器有8路数字量输入、8路数字量输出、8路数字量输入和6路模拟线可编程,调试成功后,机组在一次热源满足的情况下,随室外温度变化二次供水温度自动进行调节,控制机组给用户创造一个舒适的居住环境。

SRD3111可编程控制器具有通讯功能,可通过IP-MODERM、宽带或485、232通讯接口传输数据。数据传输格式为OPC型数据格式。

SRD3111可编程控制器可通过COM2端口与本地计算机进行串口连接,通过SRD3111可编程控制器软件体进行数据传输与数据修改。

SRD3111可编程控制器棵通过COM2端口与本地MODERM(调制解调器)连接,通过拨号的方式可以将控制中心的计算机(已安装SRD3111可编程控制器软件)与现场SRD3111可编程控制器进行数据传输与数据修改。

SRD3111可编程控制器可通过485、232通讯接口与本地计算机进行通讯,本地计算机然后通过广域网鱼控制中心计算机进行通讯,即数据传输与数据修改。

热力站智能型全自动换热机组控制部分 机组外观图

(二)变频器

各站配备ABB ACS510变频器,有2路模拟量输入、2路模拟量输出、6路数字量输入和3路继电器输出。变频器本身有PID调节系统,与控制器实时通讯,从而控制机电运行,随负荷或压力波动改变电机运行频率,在整套机组中起到承上启下的作用。

使用变频器有如下优点:

优点1:启动平稳,对电网没有冲击;

优点2:运行可靠,能够确保使水泵运行在最佳工况点;

优点3:具有多种机电保护功能,减少维修费用;

优点4:合理利用电能,节能环保,能大幅度降低运行成本。

(三)全自动软水器

全自动软水器以美国阿图祖公司480控制器为核心,采用182控制阀体,流量型控制,使用了现代化的微处理技术,采集并整理出软水的流量、流速等数据,并完成计算。控制器不断比较水处理系统的设定容留与实际用量,并显示所得到的信息,当达到用户选择的容量时,480(DDS)操作水控制阀定时器开始一次再生过程,自动完成一个全自动周期。

该控制器可现实系统状态、罐容量、剩余容量、水流速度参数。

三、换热机组运行模式

在一次热源满足要求的情况下,随室外温度的变化按照设定好的曲线自动运行。室外温度传感器实时监视室外温度,控制器把采集来的数据进行运算编程,依据输出程序数据调整出水温度。

压力保护功能介绍:如,当室外管网出现意外泡水,回水压力低于设定值时,循环水泵保护停车、补水泵继续补水,系统压力升高到运行压力后,循环泵自动开启。

变频自动调整:循环泵由ABB ACS510系统变频器控制,机组进、出水压差保持在0.1Mpa做优,随管网热负荷的变化循环水泵的转速会自动进行动态调整。

温度保护功能介绍:当室外温度高于设定值,如,室外温度到了20度,控制器认为温度已经挺高了,没必要供热,系统经济停车。

水位保护功能介绍:软化水水箱低水位时,为避免补水泵干转,系统补水泵自动停止运行,系统压力降低系统缺水压力时,循环泵自动停止运行,水箱水位恢复,机组进入自动启动程序,正常运行。

停电保护功能介绍:如果遇到热力站停电,系统自动关闭一次侧热源,来电后系统自动投入运行。

四、机组电气控制常见故障及处理

机组调试完成后一般运行比较稳定,为了应对运行过程中可能出现的问题,介绍如下方法:

(一)控制器部分

几个控制点的连锁:

1.温控阀与循环泵连锁(只有当循环泵运行时才允许温控阀动作,循环泵停止时温控阀应全闭);

2.循环泵与室外温度限定值和二次回压力限定值连锁;

几个控制点的人工设定:

1.循环泵变频器压差给定值;

2.补水泵变频器压力给定值。

(二)变频器部分

当变频器突然停止工作时,请先切断电源开关,检查电路是否有问题,排除电路故障后,给变频器送电。在控制盘上进入01组参数,检查0118,0119,0121相对应的给定,反馈,启动信号是否已由控制器送入,并具备运行条件(给定大于反馈,启动信号为1)。

(三)传感器部分

1.温度传感器:传感器类型(PT1000、NI1000、TAC等)是否设置正确,排除后检查接线是否正确,排除后方可判定是否为温度传感器本身故障。

2.压力传感器:电源(24V)与实际值所对应的接线是否正确,排除后在控制器上校对显示值与对应压力表盘现实数值的差异,用万用表测量实际值,排除后方可判定是否为压力传感器本身故障。

3.压差传感器:电源(24V)与实际值所对应的接线是否正确,排除后在控制器上校对显示值与对应压力表盘显示数值的差异,用万用表测量实际值,排除后方可判定是否为压差传感器本身故障。

(四)循环泵部分

循环泵停止工作时,首先检查控制器连锁点是否运作,排除后查阅变频器部分故障。

(五)补水泵部分

补水泵停止工作时,首先判断补水泵变频器是否处于睡眠状态(变频器睡眠代码为ALARM28),再检查控制器是否送出启动信号给变频器(DU02

通道OUT知识灯)。

(六)温控阀部分

开度值与控制器输出是否相符,旋转方向是否正确。

循环水泵、补水泵变频部分

SRE3111控制核心

五、实现无人值守的总体思路

1.建立通信:组网;

2.根据现场实际运行情况,解决失水故障自动处理、自动恢复运行问题;

3.建立监视、防盗系统:视频监控、红外监测、巡检系统;

4.实现网络监控;

5.自动自动控制、自动动态调节;

6.温度、压力、水位保护功能调试;

7.技术方案实施

(1)根据控制器的通讯特点、视频系统的通讯要求,选择6芯单模光纤,以增盛锅炉房网络监控室为中心,组建了星型网络。

(2)供热运行最突出的问题是官网失水严重,机组自投入使用以来因软水消耗量大,为确保系统恒压稳定运行,当水箱处于低水位时,值班人员手动停车操作时有发生,为解决此问题,我们选择了干簧液位计反馈干结点信号,编程后由控制器控制输出;采暖期初期对所有机组的压力、温度保护功能再次进行了调试;以上工作完成了机组有保运行,故障自动运行处理、自动恢复。

(3)7座热力站,每座站安装一台固定摄像机和一台旋转一体球摄像机。该系统可以完成模拟信号与数字信号之间的转换,可以将数字视频信号信息通过光纤传输给监控机房,在控制机房可看到热力站机组的表盘,对监控范围实时的监控;通过对主机、对监控器分配合适的IP地址,便可以通过本地或局域网对整个监控系统实施网络监控。

(4)借助集团公司内布局域网,组建监控网络,运用通信模块和网络监控软件,分配给各站可访问的IP地址,网络采用光纤布线,通过光收发器转换成RJ45接头与VDS100通讯模块相连。通过安装在微机上的应用软件即可查看各站的运行参数没输入密码允许运行参数进行修改。

经过一个采暖期运行检查,施行无人值守后热力站运行稳定,失水故障自动处理、自动恢复,温度、压力保护功能动作可靠,按照设定好的程序智能运行,达到了预期的效果。

目前,增盛锅炉房的7个热力站均采用此种运行方式,运行稳定、良好,通过了现场检验,大家都很认可。

六、结束语

唐山社区利用电气自动化控制,结合热力站自控机组的运行工况,运用当前的监视、控制技术,成功实现了7座热力站的无人值守,节约人工25人/班,锅炉房及热力站运行成本降到了158.1元/平方米,操作安全、方便,降低了员工操作难度,减少了劳动强度;同时,借助监控网络有助于锅炉房的司炉人员全面及时的掌握各站的运行情况,以便及时准确的完成锅炉燃烧热负荷调整,实现闭环节能经济运行。