供熱管網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)化與分析

曾淑英　王澤勝

摘要：分析了勝利油田集中供熱管網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)的現(xiàn)狀，針對(duì)存在的問(wèn)題討論并論證改造的必要性。通過(guò)改造可使勝利油田供熱首站的監(jiān)控水平大大提高，不僅能向供熱管網(wǎng)提供準(zhǔn)確的運(yùn)行曲線需求參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)管網(wǎng)的質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)，而且最大限度地保證了整個(gè)供熱管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障了勝利油田集中供熱區(qū)域的供暖需求。

關(guān)鍵詞：集中供熱監(jiān)控?zé)峥乇Ｗo(hù)PLC

1系統(tǒng)概述

勝利發(fā)電廠熱網(wǎng)首站是西北設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，利用勝利發(fā)電廠二期300MW×2機(jī)組提供的采暖蒸汽作為熱網(wǎng)首站加熱汽源，每臺(tái)機(jī)組額定工況下的抽汽壓力為0.392MPa，抽汽量為350t／h，供熱蒸汽溫度257.6℃，采暖介質(zhì)為熱水，由循環(huán)水泵將加熱到135℃的熱水經(jīng)一級(jí)管網(wǎng)送至勝利油田基地中心區(qū)域，在二級(jí)換熱站完成低溫水與高溫水的換熱(62／87℃)，為各區(qū)域內(nèi)建筑物供暖。熱水由135℃降至65℃后返回勝利發(fā)電廠熱網(wǎng)首站，勝利發(fā)電廠熱網(wǎng)首站就是將做完功的65℃的回水加熱至135℃的高溫?zé)崴⑺椭炼?jí)換熱站。熱網(wǎng)首站監(jiān)控系統(tǒng)采用可編程序控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)對(duì)首站生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。上位機(jī)監(jiān)控采用IFI×3.0組態(tài)軟件，下位機(jī)PLC編程采用CONCEPT2.6軟件，上位與下位之間為冗余以太網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行人員在上位機(jī)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的集中控制。

2存在的問(wèn)題

熱網(wǎng)首站供熱設(shè)備及控制系統(tǒng)投運(yùn)幾年來(lái)，發(fā)現(xiàn)存在許多由于設(shè)計(jì)、安裝等原因造成的問(wèn)題：①熱控保護(hù)系統(tǒng)不完善，缺乏對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)及管網(wǎng)的有效保護(hù)。②蒸汽管道膨脹節(jié)出現(xiàn)泄漏、損壞。③蒸汽管道運(yùn)行時(shí)無(wú)法正確監(jiān)視管道內(nèi)部溫度變化及管道的位移量，造成蒸汽系統(tǒng)暖管時(shí)間無(wú)法準(zhǔn)確控制，在送汽階段出現(xiàn)管道振動(dòng)及位移增大現(xiàn)象。④供熱加熱器出口水溫CRT顯示出口母管的混水溫度，不能顯示各單個(gè)加熱器出口水溫，在實(shí)際運(yùn)行中不能有效地監(jiān)視和調(diào)整單個(gè)加熱器的運(yùn)行工況，易造成多個(gè)加熱器間加熱不均，影響設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。⑤熱網(wǎng)首站與供熱的二期兩臺(tái)機(jī)組之間數(shù)據(jù)無(wú)通訊，不方便相互之間的調(diào)節(jié)操作。⑥整個(gè)控制系統(tǒng)只有操作畫面下方滾動(dòng)的報(bào)警，發(fā)生異?，F(xiàn)象運(yùn)行人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。⑦報(bào)警歷史無(wú)記錄、運(yùn)行操作無(wú)記錄、歷史趨勢(shì)采集不準(zhǔn)確，造成運(yùn)行狀況無(wú)法追溯，事故原因無(wú)法分析。為確保熱網(wǎng)首站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從試運(yùn)初期即開始進(jìn)行著不斷的供熱管網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)優(yōu)化工作。

3優(yōu)化方案及效果分析

3.1以西北設(shè)計(jì)院的初設(shè)為基點(diǎn)，根據(jù)電廠供熱首站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際監(jiān)控需求，重新編定供熱管網(wǎng)熱控保護(hù)邏輯：①為防止供熱管網(wǎng)在意外情況下出現(xiàn)異常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況，增加了供熱管網(wǎng)循環(huán)水泵的出口壓力大于1.55Mpa、入口壓力低于0.08Mpa的循環(huán)水泵掉閘熱控邏輯，確保循環(huán)水泵運(yùn)行中壓力低不汽蝕、壓力高不超標(biāo)的穩(wěn)定運(yùn)行，確保管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行安全。②增加供熱5臺(tái)加熱器進(jìn)出口電動(dòng)門、供回水管道電動(dòng)總門及供水電動(dòng)旁路門關(guān)閉信號(hào)作為供熱循環(huán)水泵的拒動(dòng)條件之一，保證供暖期間循環(huán)水不憋壓?jiǎn)?dòng)及運(yùn)行。③將疏水箱采用滿水運(yùn)行方式，使加熱器與疏水箱連為一體，用疏水變頻泵直接調(diào)節(jié)加熱器水位，這樣既增加了疏水的容積，又減輕了原疏水箱管道震動(dòng)，而且由于減少了中間環(huán)節(jié)，使疏水及加熱器水位調(diào)節(jié)更直接穩(wěn)定。并且充分考慮了單臺(tái)加熱器解列情況下，調(diào)節(jié)對(duì)象變化，通過(guò)加熱器選擇使相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)程序也隨之改變。④將供熱循環(huán)水除氧器的水位高低報(bào)警及保護(hù)聯(lián)鎖邏輯進(jìn)行重新整定，取消除氧器水位的再循環(huán)聯(lián)鎖保護(hù)，完善除氧器與進(jìn)水、進(jìn)汽調(diào)整門的熱控聯(lián)鎖，確保系統(tǒng)除氧、補(bǔ)水的正常運(yùn)行。

3.2針對(duì)蒸汽管道膨脹節(jié)出現(xiàn)泄漏影響供熱運(yùn)行的情況，在取消蒸汽管道膨脹節(jié)后，結(jié)合電廠主機(jī)設(shè)備對(duì)蒸汽管道的監(jiān)控特點(diǎn)，在電廠二期發(fā)電機(jī)組至熱網(wǎng)首站的進(jìn)站蒸汽管道彎頭處與蒸汽管道末端處增設(shè)位移量指示器，可隨時(shí)記錄蒸汽管道運(yùn)行前后的位移數(shù)值，通過(guò)對(duì)位移參數(shù)變化的監(jiān)視，進(jìn)而控制二期發(fā)電機(jī)組至熱網(wǎng)首站蒸汽的運(yùn)行參數(shù)，提高蒸汽管道的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

3.3將電廠汽輪機(jī)組在高、中壓缸的監(jiān)控方式進(jìn)行擴(kuò)展，在二期機(jī)組至熱網(wǎng)首站蒸汽管道上選取靠近首站的供熱管道爬升段前5米處增設(shè)管道上下壁溫點(diǎn)，通過(guò)測(cè)點(diǎn)顯示來(lái)檢查機(jī)組至首站供汽管道上下壁溫情況，通過(guò)管段疏水的調(diào)整將管道內(nèi)壁上下溫差控制在50℃以內(nèi)。當(dāng)管道內(nèi)壁上下溫差接近或超過(guò)50℃趨勢(shì)時(shí)，需加強(qiáng)來(lái)汽管道的疏水工作直至停止供汽，待查明原因后方可繼續(xù)供汽升溫。通過(guò)合理控制管道溫差，最大限度地消除蒸汽管道運(yùn)行中產(chǎn)生的應(yīng)力，減少了因溫控不當(dāng)及疏水不暢對(duì)管道的影響。

3.4在5臺(tái)供熱加熱器出水管道上增設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)，可對(duì)每臺(tái)加熱器進(jìn)行單獨(dú)溫度跟蹤顯示，能直觀地反映了加熱器汽水運(yùn)行工況，方便加熱器在啟?；驒z修工作前后的供水溫度調(diào)整，確保加熱器變工況運(yùn)行時(shí)的應(yīng)力調(diào)節(jié)，保護(hù)加熱設(shè)備運(yùn)行安全，同時(shí)避免了因供熱溫度變化對(duì)整個(gè)供熱管網(wǎng)的影響。

3.5熱網(wǎng)首站與兩臺(tái)供熱機(jī)組的抽汽、疏水系統(tǒng)緊密相連，首站的異常極有可能造成兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的停機(jī)事故。為改變了以往電話聯(lián)系詢問(wèn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的方式，實(shí)現(xiàn)雙方數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)視，用光纖在兩臺(tái)機(jī)組與首站控制系統(tǒng)之間建立以太網(wǎng)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了從發(fā)電機(jī)組的DCS上可以訪問(wèn)PLC的直接地址。將DCS內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入PLC的寄存器，并直接讀取PLC的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)首站與供熱機(jī)組數(shù)據(jù)交換功能。方便了首站運(yùn)行人員參照機(jī)組參數(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，同樣也讓汽機(jī)運(yùn)行人員在首站運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及早應(yīng)對(duì)，減少首站運(yùn)行對(duì)機(jī)組的影響。

3.6在操作員站安裝聲卡及音箱。在PLC程序中，判斷參數(shù)越限及動(dòng)力設(shè)備的跳閘或停止條件，使之驅(qū)動(dòng)一寄存器，并在上位組態(tài)中對(duì)該寄存器進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，當(dāng)檢測(cè)到寄存器數(shù)值為“1”時(shí)，就用VB調(diào)用多媒體播放程序，從上位機(jī)音箱發(fā)出音響報(bào)警，使運(yùn)行人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，盡早應(yīng)對(duì)，防止事故擴(kuò)大。

3.7完善整個(gè)控制系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)收集，實(shí)現(xiàn)模擬量點(diǎn)的趨勢(shì)采集，開關(guān)量點(diǎn)的報(bào)警記錄收集。上位組態(tài)軟件IFJX自帶有簡(jiǎn)單的報(bào)警歷史記錄功能，最多只能記錄100余條數(shù)據(jù)越限、狀態(tài)翻轉(zhuǎn)、操作信息、系統(tǒng)異常等報(bào)警，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)運(yùn)行分析的需要。在此功能基礎(chǔ)上，應(yīng)用IFIX支持WINDOWS的開放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接(ODBC)的技術(shù)特點(diǎn)，將IFI×記錄的報(bào)警信息通過(guò)ODBC功能寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，再通過(guò)OFFICE的ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)軟件將信息讀出并自動(dòng)記錄下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了報(bào)警記錄及歷史趨勢(shì)的記錄：同時(shí)還設(shè)計(jì)了記錄運(yùn)行人員操作的程序，并在每一個(gè)操作按鈕的腳本中調(diào)用該子程序，將運(yùn)行人員的每一步操作都詳實(shí)記錄下來(lái)，同樣通過(guò)ODBC功能寫入相應(yīng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備事故調(diào)查時(shí)分析原因。操作記錄功能使誤操作有據(jù)可查，增強(qiáng)了運(yùn)行人員的責(zé)任意識(shí)。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)勝利發(fā)電廠熱網(wǎng)首站的熱工控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控設(shè)施的優(yōu)化，使系統(tǒng)更完善、監(jiān)控操作更方便、事故分析更有理、運(yùn)行責(zé)任更明確，整個(gè)供暖系統(tǒng)運(yùn)行處于可控在控范圍內(nèi)。

現(xiàn)在設(shè)備在集中供暖階段的運(yùn)行基本穩(wěn)定，但是隨著外圍供暖面積的不斷增大，對(duì)管網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控的要求也隨之提高，在今后的設(shè)備運(yùn)行中仍需要對(duì)供熱管網(wǎng)進(jìn)行不斷的改進(jìn)以適應(yīng)新的需求。