用PLC实现热媒炉自动控制.pdf

2 0 0 8正 第 2期 管 道 技 术 5 ．i 曼 各 P i p e l i n e T e c h n i q u e a n d Eq u i p me n t 2 o o 8 No ． 2 用 P L C实现热媒炉 自动控制 曲新 ， 杜文娟 ， 刘圭群 1 ． 中国石油天然气管道局大连输油气公司， 辽宁大连1 1 6 3 0 0； 2 ． 中国石油天然气股份有限公司管道大连输油分公司， 辽宁大连1 1 6 3 0 0 摘要 在管道输送石油的生产过程 中， 热媒炉是给原油进行加热的设备。设计的控制 系统能否正常运行， 关系到输油 的安全、 节能。以铁大线的加热炉为例， 用 P L C逻辑控制器 实现热媒炉 自动化控制， 结合热媒 炉工作原理， 以 s 73 0 0 P L C为 炉控 系统 ， 实现热媒炉助燃 空气和燃料油 的 自动控制与优化 燃烧 ， 达到 了节能、 降耗 、 保 安全的 目的 。 关键词 原 油输送 ； 加 热炉 ； 自动控制 ； 节能 中图分类号 T P 2 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 0 8 0 2 0 0 2 8 0 2 Re a l i z i n g t h e He a t i n g F u r n a c e s Au t o ma t i c Co n t r o l wi t h P LC Q U X i n ， D U We n u a n ， L I U G u i q u n 1 ． D a l i a n P e t r o l e u m Ga s T r a n s p o r t a t i o n C o mp a n y ， C h i n a P e t r o l e um Gas P i p e l i n e s B u r e a u， D a l i a n 1 1 6 3 0 0， C hin a ； 2 ． i l l i a n Oi l T r a n s p o r t a ti o n B r a n c h ， P e t r o C h i n a C o mp a n y L i mi t e d Pip e l i n e ， D a l i an 1 1 6 3 0 0， C hin a Ab s t r a c t T r a n s p o rt s t h e p e t r o l e u m i n t h e p i p e l i n e i n t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s ． He a t i n g f u r n a c e s i s u s e s f o r t o t h e c r u d e o ． 1 to c a I T ， O n t h e h e a t i n g e q u i p me n t ． T h i s c o n t r o l s y s t e m w h e the r n o r ma l o p e r a t i o n ， r e l a t e s the o ． 1 t r a n s f e r t h e s e c u ri t y ， t h e e n e r g y c o n - s e r v a t i o n ． I t t a k e the T i e Da l i n e h e a t i n g f u rn a c e a s a n e x a mp l e ， r e a l i z e s t h e h e a t i n g f u rn a c e s a u t o ma t i o n c o n t r o l wi t h the P L C l o g i c c o n tr o l l e r ， u n i o n h e a t i n g f u rna c e s p ri n c i p l e o f w o r k， t a k e the s 73 0 0 P L C a s t h e h e a t i n g f u rna c e s c o n t r o l s y s t e m ， r e ali z a t i o n h e a t - i n g f u rna c e t h e c o mb u s t i o n a i r an d f u e l o i l ， S a u t o ma t i c c o n t r o l an d o p t i mi z e d b u rn i n g ， h a d a c h i e v e d t h e e n e r g y c o n s e r v a t i o n， f a l l s c o n s u me s ， t h e s e c u ri t y e n t i r e g o a1． Ke ywo r d s c rud e o ． 1 t r a n s p o r t a t i o n； h e a t i n g f u rna c e s ； a u t o ma t i c c o n t r o l ； e n e r g y c o n s e r v a t i o n 1 控制方案 热媒炉控制系统由启停炉控制与保护系统、 燃料油系统、 助 燃风系统、 烟气含氧量调节系统、 原油换热系统、 热媒温控系统、 吹灰除尘系统等组成， 包含了多个工艺流程。采用 s 7 3 0 0系列 P L C ， 它负责现场信号的采集、 数据处理、 安全保护及对现场设备 的控制； 并通过 C P U上的通讯端口与管理级上位机进行通讯， 使 得现场的压力、 温度、 阀位等数字信号、 模拟信号在上位机实时 显示； 同时， 上位机把各种参数的保护定值提供给 P L C 。 1 ． 1 简化启停炉操作 在燃料油系统运行正常的情况下， 一键起炉， 用 P L C检测 大小火开关” 的状态 ， 当其处于“ 小火” 位时， 热媒炉维持在最 低负荷状态运行 ， 此时风油调节阀处于初始状态； 当其处于“ 大 火” 位时， 热媒炉将进入 自动调节状态， 此时风油调节阀均处于 满负荷的开度状态。任何时刻都可以手动停炉。 1 ． 2 完善热媒炉运行安全保护系统 对于参数越限、 连锁开关故障、 紧急故障等情况应 自动停 炉， 同时产生声光报警， 并且在显示屏上有详细的信息显示。 1 ． 3 实行热媒炉 自动燃烧控制 应用流量比值仿真调节技术， 优化燃烧过程。热媒出炉温 度调节 回路 静态误差 2℃； 5 ％的阶跃输入， 响应时间 1 5 r a i n ． 两台调节阀不得出现正反转频繁抖动情况。 1 ． 4 采用大屏幕液晶显示器 使现场设备状态能及时、 准确地反映在 中央控制室， 具有 收稿 日期 2 0 0 70 5 3 0 收修 改稿 日期 2 0 0 71 01 5 完善的监视功能。 2 程序 结构 程序主要采用梯形图语言， 较多地采用了子程序模式 ， 使 程序主体结构比较简单 ， 便于调试和维护。 2 ． 1 启停炉程序 该程序为 P L C运行的主程序。启炉条件 检测启炉的各个 条件是否满足状态； 停炉条件 联锁开关中某个开关断开或手 动停炉。 2 ． 2 原油温度调程序 原油温度调节程序见图 1 。 图 1 原油温度调节系统 图 1中 T C为温度控制模块 ； T F为温度变送器 ； T I 为温度 就地显示 ； P I 为压力就地显示； E为电动三通阀。 该程序为独立的 P I D调节程序。首先 由T T检测出原油出 维普资讯 第 2期 曲新等 用 P L C实现热媒炉自动控制 2 9 换热器温度， 也就是 P V值 ， 远传到 P L C主机内； 再由人机界面 对想要达到的值进行设定， 就是 s P值 ， 这样 P L C对测量值和设 定值进行比较运算 ， 给出合理的 P I D参数 ； 再通过输出模块控 制电动调节三通阀的开度， 如果调节阀开大， 则进入换热器的 热媒增多， 原油得到的热量增多， 如果调节阀关小， 则进入换热 器的热媒减少， 原油得到的热量也会减少 ， 这样就完成了原油 温度 的调节 。 2 ． 3 热媒温控与循环系统程序 热媒温控与循环 系统 见图 2 。 图 2 热媒 温控 与循环 系统 图2中 A C为氧量控制； F T为热媒流量检测 ； E ， 为电动调 节阀。 热媒在一个封闭的系统中循环 ， 经加热炉加热后 ， 由 1 T r温 度变送器检测出炉温度 ， 远传到 P L C主机 ， 该测量值与给定值 s P进行比较 ， 若测量值和设定值有偏差， P L C就会计算 出合理 输出信号送至燃料油调节阀。当燃料油调节阀开度发生变化 时， 助燃风调节阀跟随变化。它们的共同作用改变了热输入 量， 从而影响到热媒 出炉温度的变化， 这一调节规律能调节热 媒出炉温度的9 0 ％。另外， 在热媒炉燃烧时， A E氧量检测系统 检测到燃烧过后烟气中的含氧量， 根据氧量内给定值 ， P L C进 行输出0～1 0 ％ 只能调节风阀的开度在 1 ／ 1 0以下 ， 参与风量 调 节。它有 自动 、 手动两种调节方式 。 2 ． 4 助燃风调节 程序 助燃风调节程序 见图 3 。 图 3中 P S L为助燃 风压力 开关 ； E 为 电动蝶 阀 ； F T 为助 氧 量 [ 卜 ⋯ 因 ⋯ 固 ⋯ r ￡] I仿 鎏 块 I i。。 1 l 热 媒 温 度 调 节 燃烧室 图3助燃风调节程序 在小火状态时， 输出小风位 ； 在大火状态时， 有两种调节方 式 自动或手动。自动调节时， 根据燃料油流量大小调节风阀 开 度。风机启动后 ， 在 启停 炉过程 中对 其直 接进 行控 制 ； 接受 热媒出炉温度调节 回路的控制 ， 即热媒温度超过给定值时关 阀， 低于给定值时开阀， 它起到9 0 ％的作用； 接受烟气含氧量调 节回路的控制， 即烟气含氧量超过给定值时关阀， 低于给定值 时开阀， 它起到 1 0 ％作用。风机提供的助燃风， 经过调节阀定 量 ， 然后供给加热炉使用。 2 ． 5 燃料油调节程序 在 小火 状态时 ， 输出小流量 ； 在大火状 态时 ， 有两种 调节方 式 自动或手动。自动时， 根据热媒负荷大小调节燃料油阀开 度 。 2 ． 6吹灰 除尘程序 分为3种方式 在每次启炉时， 需要 自动进行吹灰除尘； 在 炉子运行过程中， 每天定时 自动进行吹灰除尘； 任意时刻的手 动吹灰除尘。 2 ． 7 报警信息锁存程序 当停炉条件发生时， 产生停炉报警信息， 供运行人员检查 越 限的工艺 参数 。 参考文献 [ 1 ] 赵振荣 ． 原 油加热炉炉管腐蚀与预防． 管道技术与设备 ， 2 0 0 4 5 4 l一43 ． [ 2 ] 毕嘉宾． P I E在大型加热炉控制中的 应用． 油气储运， 2 0 o 6 1 5 6 5 8 ． 作者简介 曲新 1 9 7 2 一 ， 从事加热炉 的控制及仪表 自动化控制研 究工 作。 上接第2 7页 得到推广应用 ， 结果表明该系统具有安装方便、 报警率高、 误报率低、 使用灵活等特点。系统能够对所保护的 管道沿线的打孔盗油、 非法开挖等第三方破坏进行及时报警和 定位， 报警率达到 9 5 ％ ， 误报率低于 1 0 ％， 有效地解决了管道 的打孔打油和非法开挖的破坏。 参 考文献 [ 1 J B U RK H AR D T G L， C R OU C H A E． R e a h i me Mo n i t o ri n g o f P i p e l i n e f o r Th i r d P a r t y Co n t a c t ． U S． De p a r t me n t o f En e r g y Na t i o n a l En e r g y Te c h n o l o gy L a b，Mo r g a n t o wn，W e s t Vi r g i n i a， 2 0 0 3． [ 2 ] 周洪梅 ， 陈仁文 ， 张勇． 输 油管道 中微弱应 力波信 号检测 的研究 ． 测试技术学报 ， 2 0 0 4， 1 8 1 2 93 3 ． [ 3 ] 朱珍 ， 朱 玉玺 ， 雷 飞． 管 道运 输 防盗监 测 系统． 管 道技 术 与设 备 ， 2 0 0 2 2 4 34 4 ． [ 4 ] 刘敬喜 ， 李天匀 ， 刘 土光 ， 等． 基于波 传播方法 的埋地管 道的振 动 特性分析． 固体力学学报 ， 2 0 0 5， 2 6 2 1 8 71 9 2 ． [ 5] 刘敬喜 ， 李天匀 ， 刘土光 ， 等． 弹性介质 中充液 管道的波衰减特性 ． 华 中科技大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 3 ， 3 l 1 0 9 0 9 2 ． [ 6] 张国雄 ， 金篆芷． 测控电路． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 0 2 83 3 ． [ 7 ] 樊春玲， 李志全， 唐旭晖． 一种新型电荷放大器的设计与研究． 传 感技术 学报 ， 2 0 0 0 1 2 2 9 73 0 2 ． [ 8 ] 赵 捷． 由 T MS 3 2 0 VC 5 0 4 9与 C 8 0 5 1 F 0 2 0组 成 的数据 采集 传输 系 统 ． 电子工程 师， 2 0 0 5 ， 3 l 1 1 6 87 1 ． [ 9 ] 徐艺文． GP R S模块 G R 4 7在数据 传输方面 的应 用设计． 现代 电子 技术 ， 2 0 0 5 1 5 2 32 5 ． [ 1 0 ] 靳世久 ， 王立宁 ， 李健． 原油管道漏点定位技术． 石油学报 ， 1 9 9 8 ， l 9 3 9 3 9 6 ． 作者简介 蔡永 军 1 9 8 0 一 ， 硕士 ， 从事管道安全预警相关工作。 维普资讯