新型熱注鍋爐控制系統(tǒng)研究

（遼河油田分公司興隆臺(tái)采油廠，遼寧 盤錦124011）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，以3C(Computer；Communication；Coupled）技術(shù)為核心的可編程序邏輯控制器——PLC（Programmable Logic Controller）隨之出現(xiàn)，其具有運(yùn)算速度快、控制精度高、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠的特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

油田專用濕蒸汽發(fā)生器是一種自動(dòng)化程度較高的蒸汽鍋爐(簡(jiǎn)稱熱注鍋爐），在20世紀(jì)90年代投入使用，由于其電器儀表控制系統(tǒng)技術(shù)落后，給鍋爐安全穩(wěn)定地運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。為此，筆者采用新型可編程序邏輯控制器(PLC）與觸摸式顯示屏(PV）相結(jié)合方式替代落后的電器儀表控制方式，研究開發(fā)了新型熱注鍋爐控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)一方面采用新型穩(wěn)定的PLC作為鍋爐控制核心，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性，另一方面集成了觸摸式顯示屏作為顯示終端，可在觸摸屏上直接操作并檢視鍋爐運(yùn)行狀況，同時(shí)預(yù)留了數(shù)據(jù)上傳接口，使操作大幅簡(jiǎn)化，極大地方便了設(shè)備監(jiān)控，從而保證鍋爐安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 系統(tǒng)功能

新型熱注鍋爐控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下功能：①采用PLC和PV技術(shù)相結(jié)合的方式對(duì)鍋爐進(jìn)行控制和操作。在顯示屏(或終端）上可顯示多幅操作畫面，如流程圖畫面、點(diǎn)火時(shí)序畫面(動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)火過程）、參數(shù)設(shè)定畫面(可根據(jù)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)修改設(shè)定參數(shù)）、調(diào)水、調(diào)火畫面(可以精確地調(diào)節(jié)水量和火量）、報(bào)警畫面報(bào)警歷史記錄畫面(實(shí)時(shí)顯示報(bào)警并記錄報(bào)警歷史）。由于各操作畫面實(shí)現(xiàn)超級(jí)鏈接，這樣工作人員可直接快速地進(jìn)行切換操作。②針對(duì)熱注鍋爐開發(fā)應(yīng)用程序軟件，將點(diǎn)火程序的順序控制和安全聯(lián)鎖的邏輯控制融為一體，取消程序器單元和大量的繼電器，使系統(tǒng)故障發(fā)生率降低。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)以PLC技術(shù)為核心，用觸摸式顯示屏作為終端并配備專用應(yīng)用程序軟件，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)數(shù)字化、操作參數(shù)數(shù)據(jù)化、點(diǎn)火過程形象化和控制過程自動(dòng)化。此外，搭建了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過程控制、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能的平臺(tái)。該系統(tǒng)硬件主要由PLC控制器、低壓配電系統(tǒng)和變頻器3部分組成。PLC控制器采用法國(guó)施耐德公司的Modicon TSX Micro系列產(chǎn)品，顯示屏采用法國(guó)施耐德公司的XBTFO34110型Magelis圖形觸摸屏。PLC控制器系統(tǒng)配置如圖1所示，其不僅具有強(qiáng)大的邏輯控制、順序控制功能，而且具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集、PID控制和運(yùn)算功能，還可以實(shí)現(xiàn)PLC與智能型設(shè)備(如變頻器、執(zhí)行器和變送器等設(shè)備）的通訊。低壓配電系統(tǒng)采用的是法國(guó)施耐德公司的NS系列產(chǎn)品，配有6個(gè)3項(xiàng)負(fù)載回路和4個(gè)單項(xiàng)負(fù)載回路，總負(fù)載容量為600A。變頻器使用該鍋爐原有變頻器和變頻器調(diào)節(jié)器。

圖1 PLC控制器系統(tǒng)配置

3 應(yīng)用軟件

Modicon TSX Micro系列可編程序邏輯控制器、XBTF034110型Magelis圖形觸摸屏的系統(tǒng)軟件根據(jù)熱注鍋爐的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)開發(fā)，其程序結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行穩(wěn)定，主要特點(diǎn)如下：①將點(diǎn)火程序納入PLC應(yīng)用程序軟件中，由PLC實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火過程的控制。由于取消了點(diǎn)火程序器單元，因而降低了故障發(fā)生率。其點(diǎn)火程序流程如圖2所示。②在進(jìn)行模擬量運(yùn)算過程中，對(duì)熱電偶信號(hào)進(jìn)行線性化處理，取消mV轉(zhuǎn)換單元，從而減少了中間環(huán)節(jié)，降低故障率；對(duì)流量信號(hào)進(jìn)行開方運(yùn)算，以便準(zhǔn)確反映工藝過程參數(shù)。③實(shí)現(xiàn)水量、火量跟蹤控制。④對(duì)于報(bào)警點(diǎn)，遵循 “先入為主、屏蔽其他”的原則，將第一報(bào)警點(diǎn)彈出并顯示在畫面上，同時(shí)記錄歷次發(fā)生的報(bào)警事件，以便為事故分析提供可靠依據(jù)。⑤對(duì)于點(diǎn)火時(shí)序，配備有狀態(tài)指示燈、時(shí)間進(jìn)度指針和計(jì)時(shí)時(shí)間數(shù)字顯示等3種顯示方式，清晰明了。⑥對(duì)各操作畫面實(shí)現(xiàn)超級(jí)鏈接，這樣操作人員可直接快速地切換操作畫面。

圖2 點(diǎn)火程序流程

4 結(jié) 語

針對(duì)熱注鍋爐電器儀表控制系統(tǒng)技術(shù)落后的問題，采用新型可編程序邏輯控制器(PLC）與觸摸式顯示屏(PV）相結(jié)合方式研發(fā)了新型熱注鍋爐控制系統(tǒng)。2003年5月以來，在遼河油田曙光采油廠熱注作業(yè)一、二區(qū)安裝并投產(chǎn)了23套該系統(tǒng)。實(shí)際運(yùn)行表明，該系統(tǒng)可提高熱注鍋爐的安全和穩(wěn)定性能，減少停爐次數(shù)，降低操作人員的工作強(qiáng)度，大幅度降低設(shè)備維修費(fèi)用，提高注汽井的原油產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。此外，該系統(tǒng)還可通過二次升級(jí)來實(shí)現(xiàn)鍋爐干度控制、煙氣含氧量分析控制和鍋爐運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)距離無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋Ｒ虼耍撓到y(tǒng)值得在油田注汽井生產(chǎn)作業(yè)中推廣應(yīng)用。