朱磊

摘要：寧夏中色新材料有限公司回水泵站承擔(dān)著全廠蒸汽回水的回收排放工作，每天的回水量巨大，回水溫度可達(dá)100度。大量的蒸汽回水經(jīng)過凝結(jié)水回收器處理后，都直接排放到了地溝，造成了極大的能源浪費。為此，我分廠決定對回水泵房進(jìn)行自動化改造，即在PLC，變頻器、組態(tài)王等自動化設(shè)備的參與下，充分利用回水余熱，將自來水加熱后用于職工洗澡。經(jīng)過此次自動化改造后回水泵房實現(xiàn)了無人值守，各項運行數(shù)據(jù)都通過網(wǎng)絡(luò)傳至水汽控制中心。

關(guān)鍵詞：PLC;組態(tài)王;變頻器;換熱器

一、前言

動力分廠回水泵站承擔(dān)著全廠蒸汽回水排放工作，電廠將新鮮蒸汽輸送到我廠配氣站，配氣站經(jīng)過二次分配后，輸送到各個車間，車間將利用完的蒸汽，通過管道全部排放到了回水泵站，回水泵站通過凝結(jié)水回收器對蒸汽回水進(jìn)行處理，蒸汽回水為水汽混合物，氣體通過管道直接排放到了大氣中，熱水通過水泵抽到兩個30M3的方形儲水罐中，經(jīng)儲水罐冷卻后，排放到地溝了里。經(jīng)過測量，水汽混合物的溫度可達(dá)100°，加之每天的回水量巨大，將這么大量的熱源浪費掉，不利于集團(tuán)公司的節(jié)能減排工作的開展。同時，兩個30M3的方形儲水罐和與之配套使用的4臺電機(jī)也處于閑置狀態(tài)，無法發(fā)揮其作用，對資源造成了浪費?；厮谜舅鶎僭杼妹刻煜丛栌脽崴?，都是通過新鮮蒸汽加熱，每月大概要消耗220噸蒸汽。每天蒸汽閥門和熱水閥門的開關(guān)，都是由人工進(jìn)行操作，在自動化時代的背景下，顯得有些滯后。綜合所述，回水泵站的自動化改造勢在必行。經(jīng)過我分廠領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)技術(shù)人員的研究后，決定對回水泵房進(jìn)行改造，即在PLC、組態(tài)王等自動化元件的參與下，利用蒸汽回水余熱將自來水加熱，用于職工洗澡。我負(fù)責(zé)此項目的電氣改造。

一、總體方案

在蒸汽回水入口處，新增加兩個列管式換熱器，利用蒸汽回水余熱將自來水加熱，置換出的熱水，儲存在兩個30M3的儲水罐里，用于職工洗澡。另一方面，蒸汽回水通過另一條管路，進(jìn)入到原來的兩個罐式換熱器里進(jìn)行換熱，置換出的熱水，也儲存到儲水罐里，供職工洗澡。這兩套換熱器配合PLC、變頻器、電動閥、傳感器等自動化設(shè)備，組成一套完整的換熱系統(tǒng)。同時為了保證系統(tǒng)的安全運行，此系統(tǒng)還增加了組態(tài)王6.55軟件，通過內(nèi)網(wǎng)將各項數(shù)據(jù)傳至水汽控制中心進(jìn)行監(jiān)控，確保洗澡水壓力，水量能夠滿足要求。

二、設(shè)備狀況

回水泵房原來有兩個30M3的方形儲水罐改造后可以用來儲存熱水，與之配套的4臺電機(jī)，經(jīng)絕緣電阻測試后，可以正常使用。泵房內(nèi)有動力配電柜，可以滿足改造需要。但是缺乏自動化設(shè)備，像PLC、變頻器、電動閥、各類變送器，組態(tài)王軟件等。

二、控制原理

1、此套系統(tǒng)中設(shè)置兩臺水泵用于輸送洗澡水，水泵一備一用，水泵的啟停分為自動和手動控制，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動時，水泵由PLC里的時鐘進(jìn)行控制，即11：00-13：00和17：00-19：00水泵啟動，澡堂開堂。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動時，通過配電柜按鈕進(jìn)行水泵的啟停。

2、水泵采用變頻恒壓供水方式，1#泵為變頻泵，2#泵為工頻泵，1#泵供水壓力設(shè)定為0.06MPa。在熱水出水管道安裝壓力變送器，將實時壓力傳送至變頻器，變頻器根據(jù)采集到實時壓力，調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時，2#泵工頻啟動，確保洗澡水壓力正常。

3、由于蒸汽回水的溫度和壓力是由蒸汽用量所決定的，這就造成了蒸汽回水溫度與壓力的不穩(wěn)定。為此，需要在換熱器熱水出口加裝調(diào)節(jié)型電動閥，來保證出水溫度。即當(dāng)出水溫度小于60度時，電動閥徹底關(guān)閉。當(dāng)出水溫度在60-65度時，電動閥開度為30%，當(dāng)出水溫度在65-70度時，電動閥開度為35%，當(dāng)出水溫度在70-75度時，電動閥開度為40%，當(dāng)出水溫度超過75度時，電動閥開度為45%。

4、在兩個罐式換熱器頂部分別加裝溫度變送器，用來采集加熱罐頂部的溫度，同時在兩個罐式換熱器底部分別加裝電動閥，用來控制自來水，當(dāng)加熱罐頂部溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，自來水電動閥打開，將加熱罐里面的熱水頂至儲水罐儲存起來。當(dāng)加熱罐溫度低于設(shè)定溫度時，電動閥關(guān)閉。

5、組態(tài)畫面的制作：組態(tài)畫面要簡潔，能夠清晰的反應(yīng)工藝流程，反應(yīng)出水泵的實時狀態(tài)，顯示各監(jiān)測點的溫度，壓力，液位，流量等。同時，通過組態(tài)王內(nèi)部的腳本程序，將上述的三個電動閥設(shè)置成手動和自動的工作方式，當(dāng)選到自動工作方式時，電動閥根據(jù)設(shè)定溫度自動開關(guān)，當(dāng)選到手動方式時，可以在監(jiān)控畫面上任意開關(guān)。

6、通訊方式：西門子PLC通過485口，采用PPI協(xié)議與組態(tài)王進(jìn)行通訊，臺達(dá)PLC通過485口，通過臺達(dá)DVP系列協(xié)議與組態(tài)王進(jìn)行通訊，這種通訊方式最為簡單。最后，組態(tài)王通過集團(tuán)公司內(nèi)網(wǎng)并入水汽控制中心，進(jìn)行實施監(jiān)控。

三、設(shè)備選型

三、器件選擇

目前市場上PLC有多種品牌，我們選擇時首先應(yīng)滿足設(shè)備改造的需求，并且是我們熟悉的品牌，操作起來也會更方便，價格也相對便宜一些，所以本機(jī)電氣改造選用西門子CPU224和臺達(dá)DVP-200EX200R為PLC為控制核心，對整個電氣系統(tǒng)作控制;輸入、輸出點都留有余量，以便于以后的維修及改進(jìn)。因為我廠對艾默生變頻器和組態(tài)王軟件使用比較廣泛，所以采用艾默生變頻器EV1000系列和組態(tài)王6.55軟件。具體器件如下表所示：

四、原理圖

五、結(jié)論

回水泵站自動化改造完畢后，熱水溫度均保持在70°以上，儲水罐液位在2米以上，每天將近有60M3 熱水供職工洗澡。經(jīng)過6個月的運行試驗，此套換熱系統(tǒng)運行穩(wěn)定，保證了每天近300名職工的正常洗澡。此項節(jié)能措施，徹底節(jié)省了原來洗澡用生產(chǎn)汽，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京.北京航空航天大學(xué)出版社.2008.2