基于PXR9微控器的PX輸送管線電伴熱系統改造

胡 平

（中國石化儀征化纖股份有限公司PTA生產中心，江蘇 儀征 211900）

基于PXR9微控器的PX輸送管線電伴熱系統改造

胡 平

（中國石化儀征化纖股份有限公司PTA生產中心，江蘇 儀征 211900）

介紹了使用PXR9微型控制器替代POWERMATCH溫控器的PX輸送管線電伴熱系統改造，經實踐證明，改造后電伴熱系統在解決原系統存在的控制模式單一、參數設置與調試不便等問題的同時，提升了PX輸送管線電伴熱效果，節約了電伴熱系統的運行與維護成本。

電伴熱 微控器 溫控器

中國石化儀征化纖PTA生產中心PX輸送管線采用Heat Trace電伴熱公司生產和設計的電伴熱系統，其中，中間罐區界區內管線選用并聯恒功率電伴熱帶，控制柜采用中央控制電子式電伴熱儀表，其中包括溫度控制器、溫度顯示器和能耗管理器。系統同步監測管道溫度、環境溫度，自動調整系統能耗狀態。系統自2003年投用，運行至2009年，進入故障高發期，電伴熱控制器不能按照預置參數工作，致使PX輸送管線溫度下降明顯，室外溫度－8℃時，電伴熱系統維持溫度最高只能達到19℃，時有低于14℃情況發生。由于該電伴熱系統備件均為進口產品，成本較高，綜合考慮性價比，決定對電伴熱控制系統進行改造。筆者介紹了改造前后電伴熱系統的構成及工作原理，并對改造后電伴熱系統的參數實現進行了說明。

1 HEAT TRACE電伴熱系統

1.1 系統構成

1.1.1 溫度控制器［2］

Heat Trace電伴熱系統溫度控制由POWERMATCH溫度控制器（圖1）完成。它是一個自調節比例控制器，根據外界環境溫度改變來啟動或停止電伴熱系統，同時根據設定溫度計算熱量損失，使電伴熱輸出與系統熱量損失精確匹配。POWERMACH可輸出幅值為10～15 V DC的脈沖，來驅動固態繼電器。脈寬變化取決于實際測量的環境溫度、板卡設置的溫度范圍及溫度補償值。溫度控制范圍及補償值在溫控器側面設置，采用DIP開關設置模式，設置曲線如圖2所示。

圖1 POWERMATCH溫度控制器

圖2 溫度設置曲線

1.1.2 溫度顯示

TDU是HEAT TRACE電伴熱系統的溫度顯示單元，相當于一塊LCD顯示的數顯表。它采用機架式安裝方式，通過開關切換，可實現多路溫度測量值的顯示。在PX管線電伴熱溫度系統中，TDU使用獨立的測溫電阻，來顯示測量點的管道外壁溫度值。

1.2 系統工作原理

HEAT TRACE電伴熱系統原理如圖3所示。

系統上電后，CR吸合，POWERMATCH根據測量的環境溫度及系統設置的輸出曲線控制輸出脈寬，從而控制固態繼電器SSR的通斷時間，實現電伴熱系統的溫度控制。當測量溫度低報時，UTR吸合，POWERMATCH只根據溫度設定曲線工作。

圖3 HEAT TRACE電伴熱系統原理

2 存在問題

Heat Trace電伴熱系統雖設置了比較完備的控制與保護，但仍存在下述問題：

a）控制模式單一，系統只能根據設定曲線采用比例控制及手動方式控制電伴熱系統；

b）當管線溫度下降較快時，溫度上升慢；

c）電伴熱工作時，無電流顯示；

d）備件均為進口產品，維護成本高；

e）溫度設置更改采用DIP開關，且位于板卡側面（參見圖1），參數設置、調試不便；

f）使用2個獨立測溫電阻分別進行溫度控制與顯示，使控制與顯示分離，故障環節增多。若控制用測溫電阻故障，則直到系統溫度低報才能經過檢查或分析發現。

3 電伴熱系統改造

3.1 改造目標

電伴熱系統改造預期實現以下目標：

a）完全替代原電伴熱溫度控制系統；

b）參數設置、調試方便，并提供多種控制及報警方式；

c）系統工作狀態直觀顯示；

d）保持系統的先進性和可持續擴展功能；e）降低系統運行及維護成本。

3.2 改造實施

采用富士PXR9系列溫控器取代HEAT TRACE溫控器（P／MATCH）、溫度調節模塊（CENT）、TDU溫度顯示模塊，增加開關電源及電伴熱工作電流數顯表，同時將原固態繼電器更換為帶指示燈固態繼電器。在實現原有溫度控制功能同時，增加線路輸出情況直觀顯示，進而可根據相應顯示查看、判斷電伴熱系統的工作情況，所有的參數及調試均可以通過溫控器操作面板直接完成，使故障定位更準確，檢修、維護更方便。

3.3改造后電伴熱控制系統

3.3.1 PXR9微型控制器［3］

選用PXR9NAA-GVM00型溫度控制器，該控制器采用雙列數字顯示，可實現ON／OFF控制、PID控制、模糊控制及帶自整定PID控制等控制模式，同時可設置多種報警模式，并可實現測量溫度補償，該溫控器還帶有RS485通訊，可實現遠程控制。

3.3.2 工作原理

改造后系統原理如圖4所示。

PXR9溫度控制器根據測溫鉑電阻輸入信號，進行溫度顯示及控制。當管線溫度低于設定溫度時，PXR9觸發報警，同時繼電器輸出觸點閉合，使CTR繼電器線圈得電，使SSR輸入端通電，電伴熱帶得電工作。

圖4 基于PXR9的電伴熱溫控系統原理

3.2.3 參數設置

改造后溫度低報值設定為25℃，溫控器顯示的SV值即為高報值。考慮管線保溫現狀及溫度慣性上升對產品無直接影響，PXR9控制器對電伴熱系統采用常規ON／OFF控制模式，設定溫度37℃（SV值），當管線溫度高于設定溫度時，停止加熱，反之，則啟動加熱。為避免控制器的頻繁開關造成系統輸出振蕩，設定系統在PV溫度低于SV溫度2℃后開始啟動。

部分參數設置詳見表1。

4 結 語

PX管線電伴熱系統于2010年6月調試完成，并于2010年10月投入使用。經過半年多現場運行，滿足設計要求，達到了預期目標：

a）伴熱效果明顯。室外溫度－8℃時，能夠保持管道溫度在35℃左右。

b）電伴熱系統工作穩定，未出現控制系統故障，且所有的改造費用僅相當于POWERMATCH溫控器的1／6，減少了運行維護成本。

c）控制方式等參數可自行在溫控器面板設置，解決了原系統控制模式單一、參數設置及調試不便等問題。改造后的電伴熱控制系統有預留接口，可以集成RS485通訊，根據工藝需要擴展遠程控制，形成電伴熱集中控制體系。

表1 改造后參數設置一覽

參考文獻：

［1］ 03S401管道和設備保溫、防結露及電伴熱［M］.北京：中國計劃出版社，2008.

［2］ Heat Trace Limited.A Guide to Industrial Electric Heat Tracing. 2007.

［3］ Fuji Electric System Co.，Ltd.PXR5／9 Micro-controller X Instruction Manual.2009.

Electric heat tracing system renovating of PX transporting pipeline based on PXR9 microcontroller

Hu Ping

（The PTA production center of Sinopec Yizheng Chemical Fibre，Yizheng Jiangsu 211900，China）

This paper introduces the electric heating system renovating of PX transporting pipeline，by using PXR9 microcontroller to take place of POWERMATCH temperature controller.It turns out that the renovated electric heat tracing system has solved many problems of the former system，such as the single-mode control，the inconvenience of parameter settings and debugging and so on.It also promotes the electric heat tracing effects of PX transporting pipeline，and saves costs of operating and maintaining the electric heat tracing system.

electric heat tracing；microcontroller；temperature controller

TH86

：B

：1006-334X（2011）01-0057-04

2011－03－11

胡平（1981－）男，吉林乾安人，工程師，主要從事電氣技術管理工作。