自动控制点对点式恒温装置在电厂汽水取样装置中的运用_汽水取样恒温装置

　　摘要：文章以山东蓬莱发电有限公司汽水取样系统为例，详细讲述了自动控制点对点式恒温装置控制系统的特点、配置及运用。过程控制采用全自动程序控制，可以与全厂集控系统进行联网控制，实现真正意义上的无人值守，提高自动化程度。
　　关键词：单点控制；智能温控；电厂汽水取样；对点式恒温装置；点对点式
　　中图分类号：TM621 　　　文献标识码：A 　　　　文章编号：1009-2374（2012）20-0050-03
　　电厂都需要对其使用的各种水的水质进行采样检测，一般会采用仪表自动监测，但是来自系统中各点样水的温度是不定的，过高的温度会对仪表的测量精确度产生影响，而且也可能损坏仪表或缩短其使用寿命，且一般用于样水监测的取样仪表的价格都在几万元至几十万不等，一旦损坏会给工厂带来很大的经济损失。这就要对设有仪表测点的样水全部进行恒温，以保证测量仪表的精确度。但是现有的恒温装置都是对样水进行统一的冷热交换，忽略了各路样水进恒温时的温度是不同的，需要的制冷强度也不一样，对不同样点不同温度的水样难以精确控制，造成昂贵仪表的使用寿命缩短甚至损坏，严重影响系统出水质量。
　　本人一直从事电厂的电气设计工作，新近研发出一种能够对样水进行恒温和单点控制的“点对点式恒温装置”。控制电路采用微电脑智能温控系统配合、相应控制回路以达到样点出水温度自动调节的目的。过程控制采用全自动程序控制，可以与全厂集控系统进行联网控制，实现真正意义上的无人值守，提高自动化程度。下面以山东蓬莱发电有限公司汽水取样系统为例，讲述这种新型“点对点式恒温装置”的详细应用。
　　1　设计原则
　　基本设计原则是：先进、实用、可靠、安全、稳定、良好的性价比，以最小的投入保护昂贵的大型设备，提高工艺生产安全性，最终达到以集控系统远监控、现场就地手动、人工强制干预三级控制相结合的目的。
　　2　技术方案
　　克服了现有技术的不足，提供了一种能够对样水进行恒温和单点控制的“点对点式恒温装置”，整体装置如下图1所示，包括压缩机、高低压开关、冷凝器、截止阀、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器、循环泵、旁路阀和自动补水阀，冷凝器的进水口安装有压力控制器，冷凝器的进水端分别与自动补水阀和截止阀连接，截止阀的另一端与干燥过滤器和膨胀阀串联，高低压开关和压缩机并联，同时高低压开关一端与冷凝器的出水端连接，高低压开关另一端分别与膨胀阀和蒸发器连接，膨胀阀的另一端与蒸发器连接，蒸发器的一端与循环泵相连，还包括多组并联在一起的样水恒温机构，样水恒温机构并联后再与旁路阀并联，每组样水恒温机构均由一个流量调节阀和一个恒温冷却器串联而成，恒温冷却器的进水端与蒸发器连接，流量调节阀的另一端与循环泵连接。
　　
　　图1
　　采用上述方案后，冷却水由循环泵强制循环，与样水直接进行热交换，减少了热交换环节，提高了热交换效率。它通过冷却介质的总管道分别向各路样水的恒温冷却器输送冷却介质，在每个恒温冷却器上串联流量调节阀，可调节制冷强度以适应样水温度的设定要求，充分保证了化学分析仪表所需的恒温样水，并真正达到了对样水温度进行单点控制的要求，从而避免了不同温度的样水进行统一的冷热交换导致的资源浪费和恒温效果不
　　理想。
　　控制电路采用微电脑智能温控系统配合相应控制回路以达到样点出水温度自动调节的目的。系统在每个样点设置智能温度传感装置和出水口电动控制阀，相关信号全部输入微电脑智能控制系统中心PLC。接通主电源，依次启动冷冻水泵、冷却水阀门，面板上水泵运行指示灯亮。PLC启动内部自动控制程序，控制冷却水的高低压力、进水阀和出水各样点阀门的开启、压缩机的启停，使每个样点的出水温度达到系统运行要求。同时将运行故障信号传至控制面板驱动相应信号指示灯。装置具有高低压保护、电流过载保护、防冻保护等保护功能，电路简单，结构紧凑，操作方便，PLC的高扩展性能完全满足不同系统样点增加的需求，控制精度高。控制系统图如图2：
　　图2
　　3　设计创新点
　　（1）以往的恒温装置对不同温度的样水都是进行统一的冷热交换，一方面导致水资源浪费，另一方面，样点的恒温效果不理想。本项目产品，冷却水由循环泵强制循环，与样水直接进行热交换，减少了热交换环节，提高了热交换效率，且通过冷却介质的总管道分别向各路样水的恒温冷却器输送冷却介质，在每个恒温冷却器上串联流量调节阀，可调节制冷强度以适应样水温度的设定要求，充分保证了化学分析仪表所需的恒温样水，并真正达到了对样水温度进行单点控制的要求。经查新，这个设计在国内尚无完全相同的公开文献报道。
　　（2）合理的系统设计，采用微电脑智能温控系统配合相应控制回路以达到样点出水温度可以进行自动程序调节，满足了不同系统不同样水的恒温
　　需要。
　　（3）样水温度控制范围精确，恒定在25℃±1℃。
　　（4）高低压保护、电流过载保护、防冻保护等保护功能完备，保证了系统的稳定工作。
　　（5）结构紧凑，外形美观，操作面板凸斜面设计人性化，操作更为方便。
　　（6）控制过程由PLC自动程序控制，手动、自动功能切换简单，易操作，PLC的高扩展性能完全满足不同系统样点增加的需求，控制精度高。
　　4　技术水平及推广运用成果
　　点对点式恒温装置可调节制冷强度以适应样水温度的设定要求，充分保证了化学分析仪表所需的恒温样水，并运用专利技术，在工艺结构上作出创新配置，真正达到了对样水温度进行单点控制的要求，而且样水处理完全智能程控化，经华东师范大学科技查新处查新：在国内公开发表的文献中，虽然也有相关的样水分析处理装置技术，但都不能对样点进行单点的温度控制。因此，此项目技术与国内外相关同类产品相比，技术、操作安全性及自动化程序都处于领先水平。
　　经常州市产品质量监督检验所检验，各项性能指标符合DL/T665-2009标准及产品检测条件要求，产品测试结果表明样水温度控制系统连续稳定运行及单点样水温度自动控制功能相当具有创新性，完全满足用户的需求。目前，产品经浙江西子联合成套有限公司等多家用户使用，取得了良好的成效。
　　2011年8月，该装置获得发明专利证书，专利号为：ZL211010137138.8；2011年12月，该装置分别荣获“常州市高新技术”产品称号和“江苏省高新技术”产品称号，证书号分别为：20114JT004F和110482G0672N。
　　目前，该产品已经成为公司的主导产品之一，配置于公司各大水处理系统设备中，在电厂、石油、化工等行业的自动控制系统中都得到广泛的运用。自投产至今，销售360多台套，直接经济效益6000多万元。
　　参考文献
　　[1]　施燮钧，王蒙聚，肖作善． 热力发电厂水处理[M]．北京：中国电力出版社，1996．
　　[2]　殷浩，徐德胜． 制冷原理[M]．上海：上海交通大学出版社，2009．
　　作者简介：蒋珍琦（1968-），女，江苏常州人，常州江南电力环境工程有限公司工控部部长，工程师，研究方向：电厂水处理设备的电气自动控制系统设计。
　　（责任编辑：秦逊玉）