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UniMAT PLC在淮南田集電廠暖通控制系統中的應用

一.前言

本文詳細介紹了安徽淮南煤電基地田集電廠工程2x600MW超臨界機組的暖通控制系統方案,同時也揭示了UniMAT PLC在該控制系統中的應用,為業界提供了一個性價比更高的解決方案。


二.系統概述

本集電廠的系統主要包括主廠房區域集中冷凍水系統、廠區集中采暖加熱站熱水加熱系統、汽機房通風空調系統、集控樓通風空調系統、除灰及電除塵控制樓通風空調系統。各系統包含監控、編程、和數據處理的功能,整個系統設置為手動和自動2種方式(切換在就地控制盤及集中監控站LCD上實現)。


三.系統要求

    集控樓通風空調系統及主廠房區域集中冷凍水系統;汽機房通風空調系統;廠區集中采暖加熱站熱水加熱系統;除灰及電除塵控制樓通風空調系統各設置一獨立的PLC進行監控,以確保運行和檢修的安全性。

    控制系統所包含的功能:

    對系統所有監控點進行集中監控,也能就地監控

    所有被控參數均可在中央監控站和各就地控制器上設定

    具有手動控制功能,可在調試、檢修、運行期間對各系統分別進行控制

    具有組態、編程功能,并設有密碼

    顯示各監控點的參數、各運轉設備及部件的狀態、各系統的動態圖形及各項歷史資料

    具有下列聲光報警功能:

    運行設備故障

    各監控點參數越限

    設備故障后能在各地控制盤上手動重新啟動,當系統運行正常后投入自動

    存儲下列歷史資料,并能顯示、打印。系統具有斷電保護功能,自帶的備用電源應滿足72小時連續供電的要求

    運轉設備(如冷水機組、水泵、冷卻塔及風機)的累計運行小時數

    設備發生故障時的時間及地點

    設備發生故障前10小時內的運行工況記錄

    設備、部件聯鎖停機時間及地點,如與火災探測系統的聯鎖停機等

    與消防自動報警系統聯動

當系統的主機發生故障時,各分系統應能獨立工作,所有的資料、數據、程序均不會消失


四.系統配置與功能實現

    根據系統控制要求,系統分為集控樓通風空調系統、汽機房通風空調系統、除灰及電除塵控制樓通風空調系統、廠區集中采暖加熱站熱水加熱系統,共計4套獨立的PLC系統,每套系統均采用西門子(SIEMENS)公司的PLC-300系列CPU+億維的I/O模塊和附件構成,采用UN365擴展機架模塊進行擴展。采用WinCC人機界面軟件和工控機組建成系統的操作監控站。如圖所示:


1.主廠房區域集中冷凍水系統

    主廠房區域集中冷凍水系統包含風冷冷水機組和冷凍水循環水泵等設備,本系統為夏季運行,具體如下:風冷冷水機組、膨脹定壓機組、冷凍水循環水泵運行,冷水機組進口電動切換閥打開,冷凍水系統電子除垢儀運行,冷凍水系統壓差旁通閥待機。

    聯鎖及PID控制:風冷冷水機組、冷凍水循環水泵之間有啟停聯動控制,風冷冷水機組之間聯機群控,冷凍水系統還有壓差旁通控制,為PID調節回路,本工程冷凍水系統供回水總管設置壓差旁通閥,控制系統根據供回水總管上的壓力自動調整實際系統中的供水流量。系統運行和系統停運期間,應由膨脹補水定壓裝置將系統中的壓力維持在設定的范圍內(由膨脹補水定壓裝置所配控制系統完成),膨脹補水定壓裝置將設有與自控系統連網信號接口,將向自控系統輸出系統的壓力、故障信號等。

    自動監控系統僅對系統的供/回水溫度進行監測,并設有如下的供水溫度、回水溫度保護及報警功能:當系統的供水溫度低于5°C(在0~10°C的范圍內手動可調)時,監控系統應報警;當系統的回水溫度高于14°C(在0~20°C的范圍內手動可調)時,監控系統應報警;水泵斷流報警,本系統冷凍水循環水泵應設置水流量開關或水壓差開關保護裝置。當水泵處于低流量狀態或低壓差時,水流量開關或水壓差開關應及時報警。

2.廠區集中采暖加熱站熱水加熱系統

    廠區集中采暖加熱站熱水加熱系統包含:熱交換器和采暖熱水循環水泵

    本系統為冬季運行,具體如下:膨脹定壓機組、循環水泵運行,熱交換器進口電動調節閥,采暖熱系統電子除垢儀運行,系統壓差旁通閥待機。

    系統的啟動為手動,即由運行人員手動啟動程序。啟動順序應依次為:啟動相應的循環水泵、電子除垢儀,延時啟動相應熱交換器進口蒸汽調節閥。

    系統的停機程序為手動,即由運行人員手動啟動停機程序。停機順序與啟動順序相反。

    系統應設置根據室外溫度自動啟動功能,當室外溫度低于5°C(設定值應能調整:0~15°C)時,系統自動啟動。

    熱水循環水泵和汽-水熱交換器前的蒸汽閥聯鎖,熱水循環水泵啟動后再打開蒸汽閥。反之熱水循環水泵停運前先關閉蒸汽閥以保證蒸汽的溫度不要太高,保護汽-水熱交換器盤管。

    系統的供回水溫度控制、保護及報警:本系統設計的采暖熱水供水溫度為95°C、回水溫度為70°C。自動控制系統對系統的供/回水溫度進行監測,并通過供水溫度測定點與設定點(95°C)的比較,控制熱交換器前的蒸汽調節閥。同時供水溫度、回水溫度設置必要的保護及報警功能:

當系統的供水溫度高于100°C(在70~110°C的范圍內手動可調)時,監控系統應報警;當系統的回水溫度低于55°C(在30~70°C的范圍內手動可調)時,監控系統應報警;

    本工程采暖水系統供回水總管設置壓差旁通閥,控制系統根據供回水總管上的壓力自動調整實際系統中的供水流量。此為PID調節回路。

    系統運行和系統停運期間,應由需方提供的膨脹補水定壓裝置將系統中的壓力維持在設定的范圍內(由膨脹補水定壓裝置所配控制系統完成),膨脹補水定壓裝置將設有與自控系統連網信號接口,將向自控系統輸出系統的壓力、故障信號等。

    水泵斷流報警:本系統熱水循環水泵應設置水流量開關或水壓差開關保護裝置。當水泵處于低流量狀態或低壓差時,應水流量開關或水壓差開關應及時報警。

3.集控樓單元控制室通風空調系統

    集控樓單元控制室通風空調系統將包括集控樓20.20m層暖通電氣設備室、13.70m層的集中控制室、交接班室、SIS室、工程師室等。

    機組的切換控制:空調系統中的兩臺空氣處理機組互為備用,空氣處理機組的運行切換根據機組運行小時數手動/自動切換。運行小時數達到預定值720小時(運行小時數應在0~1000小時之間手動可調)。

    系統的啟動為手動,即由運行人員手動啟動程序。啟動順序應依次為:開啟相應運行空氣處理機組進出口的電動切換擋板及新排風調節擋板,延遲120秒(延遲時間在0~240秒范圍內手動可調)后,啟動相應機組的送風機、回風機。

    系統的停機程序為手動,即由運行人員手動啟動停機程序。停機順序應依次為:停止相應空氣處理機組中回風機、送風機的運行,延遲120秒(延遲時間在0~240秒范圍內手動可調)后,關閉空氣處理機組進出口的電動切換擋板及新排風擋板。

    本系統分三種運行工況,即夏季運行工況、冬季運行工況及過渡季通風工況。在各運行工況下,系統的設備和部件的狀態如下:

    夏季運行工況:空氣處理機組中的送風機和回風機投入運行,送、回風切換擋板、新排風調節擋板開啟,排風擋板、新風擋板均處于最小開度;加熱盤管出口處的電動二通閥關閉,冷卻盤管出口處的電動二通閥、加濕器進入待機狀態,其運行將根據室內溫度和相對濕度進行調節,室內溫濕度以集控室為基準。

    過渡季運行工況:空氣處理機組中的送風機和回風機投入運行,送、回風切換擋板開啟,排風擋板、新排風調節擋板、新風擋板,加濕器(包括加濕泵和電磁閥)進入待機狀態,其運行將根據室內溫度和相對濕度進行調節;冷卻、熱水盤管出口處的電動二通閥關閉。

    冬季運行工況:空氣處理機組中的送風機和回風機投入運行,送、回風切換擋板、新排風調節擋板開啟,排風擋板、新風擋板均處于最小開度;冷卻盤管出口處的電動二通閥關閉,加熱盤管出口處的電動二通閥、加濕器進入待機狀態,其運行將根據室內溫度和相對濕度進行調節,室內溫濕度以集控室為基準。

    運行工況切換

    本系統運行工況切換應有兩種方式,即手動切換和自動切換。

    手動切換時,由運行人員在控制盤上手動切換;

    自動切換時,則由控制系統將按各運行工況的要求進行切換。自動切換將按累計連續時間(此時間設定值應能在0~48小時范圍內可調)的室外溫度測定值信號與設定值(分夏季運行工況?過渡季運行工況和過渡季運行工況?冬季運行工況兩個,此溫度設定值應能在0~30°C范圍內可調)進行比較確定系統運行工況。

    系統和室內溫濕度控制:系統溫濕度控制將根據集控室的溫濕度為基準來控制,集中控制室室內溫度及其精度的設定值參見室內設計參數表。溫度設定值在10°C~35°C的范圍內手動可調,精度在0.1°C~5°C的范圍內手動可調。集控室室內溫濕度檢測設2個點,其它每個房間溫濕度檢測每間設1個點來顯示房間溫濕度情況。

    集控室室內溫濕度的高低限報警:高限溫度為28°C,低限溫度為18°C,高限相對濕度為70%,低限相對濕度為30%;

<p style="line-height:15??內手動可調,精度在0.1°C~5°C的范圍內手動可調。

    室內溫度控制:將根據室內溫度傳感器(設一個)檢測值與室內溫度設定值進行比較,來調節電動二通調節閥的開度,使室內溫度維持在一定的范圍內。

    與消防控制系統聯鎖保護控制

    當消防控制系統發出火災信號(在本通風空調系統范圍內的任一房間)至本系統控制盤時,控制系統將停止系統運行,并反饋信號至消防控制中心。

7.除灰及電除塵控制樓#1爐380V電除塵配電裝置室降溫通風系統

系統啟動程序及停機程序

系統的啟動為手動,啟動順序依次為:開啟相應運行空氣處理機組進出口的電動切換擋板,延遲120秒(延遲時間在0~240秒范圍內手動可調)后,啟動相應機組的送風機;系統的停機程序為手動,停機順序依次為:停止相應空氣處理機組中送風機的運行,延遲120秒(延遲時間在0~240秒范圍內手動可調)后,關閉空氣處理機組進出口的電動切換擋板及新風擋板。

    本降溫通風系統分夏季運行工況及過渡季運行工況。

    夏季工況運行時系統的設備和部件的狀態如下:空氣處理機組中的送風機投入運行;送風、回風擋板打開,新風擋板位于最小開度;冷卻盤管出口處的電動二通閥進入待機狀態,其運行將根據室內溫度和回風相對濕度進行調節;相關系統—冷凍水系統進入運行狀態;排風機停運。

過渡季工況運行時系統的設備和部件的狀態如下:空氣處理機組中的送風機投入運行;送風擋板開啟,回風擋板關閉,新風擋板最大開度;冷卻盤管出口處的電動二通調節閥關閉;排風機運行。

    室內溫度控制: 本系統中#1爐380V電除塵配電裝置室室內溫度及其精度的設定值為:夏季和過度季可設定為30°C ±2°C;冬季不控制。溫度設定值在10°C~40°C的范圍內手動可調,精度在0.1°C~5°C的范圍內手動可調。溫度控制應根據室內溫度感應器所探測到的室內溫度實際值與設定值進行比較,控制空氣處理機組冷卻盤管出水管上的電動二通調節閥的開度,使送風溫度維持在一定的范圍內。

    各開關室室內溫度報警:高限溫度為35°C。

    空氣處理機組中的送風機低流量保護及報警:本系統空氣處理機組中的送風機應設置空氣流量開關或壓差開關保護裝置。當送風機或回風機處于低流量狀態或低壓差時,空氣流量開關或壓差開關應及時報警。

    空氣處理機組中的空氣過濾器壓差保護及報警:本系統空氣處理機組中的初效空氣過濾器應設置壓差開關保護裝置。當空氣過濾器空氣過濾器大于壓差設定值時,壓差開關應及時報警。

與消防控制系統聯鎖保護控制:當消防控制系統發出火災信號(在本通風空調系統范圍內的任一房間)至本系統控制盤時,控制系統將停止系統運行,并反饋信號至消防中心。

8.除灰及電除塵控制樓#2爐380V電除塵配電裝置室降溫通風系統

    同除灰及電除塵控制樓#1爐380V電除塵配電裝置室降溫通風系統,相應KKS編號由70SAU20――改為70SAU30――,70QKU10――改為70QKU20――。

9.控制室及除灰主機柜室空調系統

    控制室及除灰主機柜室空調系統包含空氣處理機組和送風機

    a.系統的啟動為手動,啟動順序依次為:開啟相應運行空氣處理機組進出口的電動切換擋板,延遲120秒(延遲時間在0~240秒范圍內手動可調)后,啟動相應機組的送風機。b.系統的停機程序為手動,停機順序依次為:停止相應空氣處理機組中送風機的運行,延遲120秒(延遲時間在0~240秒范圍內手動可調)后,關閉空氣處理機組進出口的電動切換擋板及新風擋板。

    本空調系統分夏季、冬季運行工況。夏季:空氣處理機組中的送風機投入運行;新風、送風、回風擋板打開;加熱盤管出口出的電動二通閥關閉,冷卻熱盤管出口處的電動二通閥進入待機狀態,其運行將根據室內溫度和回風相對濕度進行調節;相關系統—冷凍水系統進入運行狀態。    冬季:空氣處理機組中的送風機投入運行;新風、送風、回風擋板打開;冷卻盤管出口出的電動二通閥關閉,加熱盤管出口處的電動二通閥進入待機狀態,其運行將根據室內溫度和回風相對濕度進行調節;相關系統—冷凍水系統進入運行狀態。

    系統溫濕度控制將根據各房間溫度的平均值為基準來控制本系統室內溫度及其精度的設定值均為:夏季可設定為26°C ±2°C;冬季可設定為18°C ±2°C。溫度設定值在0°C~40°C的范圍內手動可調,精度在0.1°C~5°C的范圍內手動可調。室內溫度檢測:各房間各設1個點。

    溫度控制應根據室內溫度感應器所探測到的室內溫度實際值與設定值進行比較,控制空氣處理機組冷卻盤管/加熱盤管出水管上的電動二通調節閥的開度,使送風溫度維持在一定的范圍內。

空氣處理機組中的送風機低流量保護及報警:本系統空氣處理機組中的送風機應設置空氣流量開關或壓差開關保護裝置。當送風機或回風機處于低流量狀態或低壓差時,空氣流量開關或壓差開關應及時報警。

    空氣處理機組中的空氣過濾器壓差保護及報警:本系統空氣處理機組中的初效空氣過濾器應設置壓差開關保護裝置。當空氣過濾器空氣過濾器大于壓差設定值時,壓差開關應及時報警,并反饋信號至消防控制中心。

    與消防控制系統聯鎖保護控制:當消防控制系統發出火災信號(在本通風空調系統范圍內的任一房間)至本系統控制盤時,控制系統將停止系統運行。

 

五.使用效果分析

本控制系統在集電廠暖通控制中實現了預期目的,根據集電廠暖通控制系統的要求,選擇了西門子(SIEMENS)公司的PLC-300系列CPU+億維的I/O模塊構成,既提高了系統穩定性,又在一定程度上節省了系統成本。該系統在投入運行后狀態良好。


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