新型熱注鍋爐控制系統研究

（遼河油田分公司興隆臺采油廠，遼寧 盤錦124011）

隨著計算機技術的發展和應用，以3C(Computer；Communication；Coupled）技術為核心的可編程序邏輯控制器——PLC（Programmable Logic Controller）隨之出現，其具有運算速度快、控制精度高、運行穩定、安全可靠的特點，在工業自動化控制系統中得到廣泛應用。

油田專用濕蒸汽發生器是一種自動化程度較高的蒸汽鍋爐(簡稱熱注鍋爐），在20世紀90年代投入使用，由于其電器儀表控制系統技術落后，給鍋爐安全穩定地運行帶來嚴重威脅。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）相結合方式替代落后的電器儀表控制方式，研究開發了新型熱注鍋爐控制系統。該系統一方面采用新型穩定的PLC作為鍋爐控制核心，保證了系統穩定性，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行狀況，同時預留了數據上傳接口，使操作大幅簡化，極大地方便了設備監控，從而保證鍋爐安全平穩運行。

1 系統功能

新型熱注鍋爐控制系統可實現如下功能：①采用PLC和PV技術相結合的方式對鍋爐進行控制和操作。在顯示屏(或終端）上可顯示多幅操作畫面，如流程圖畫面、點火時序畫面(動態顯示點火過程）、參數設定畫面(可根據鍋爐運行狀態修改設定參數）、調水、調火畫面(可以精確地調節水量和火量）、報警畫面報警歷史記錄畫面(實時顯示報警并記錄報警歷史）。由于各操作畫面實現超級鏈接，這樣工作人員可直接快速地進行切換操作。②針對熱注鍋爐開發應用程序軟件，將點火程序的順序控制和安全聯鎖的邏輯控制融為一體，取消程序器單元和大量的繼電器，使系統故障發生率降低。

2 系統構成

該系統以PLC技術為核心，用觸摸式顯示屏作為終端并配備專用應用程序軟件，實現了控制系統數字化、操作參數數據化、點火過程形象化和控制過程自動化。此外，搭建了實現數據采集、過程控制、網絡通訊等功能的平臺。該系統硬件主要由PLC控制器、低壓配電系統和變頻器3部分組成。PLC控制器采用法國施耐德公司的Modicon TSX Micro系列產品，顯示屏采用法國施耐德公司的XBTFO34110型Magelis圖形觸摸屏。PLC控制器系統配置如圖1所示，其不僅具有強大的邏輯控制、順序控制功能，而且具有較強的數據采集、PID控制和運算功能，還可以實現PLC與智能型設備(如變頻器、執行器和變送器等設備）的通訊。低壓配電系統采用的是法國施耐德公司的NS系列產品，配有6個3項負載回路和4個單項負載回路，總負載容量為600A。變頻器使用該鍋爐原有變頻器和變頻器調節器。

圖1 PLC控制器系統配置

3 應用軟件

Modicon TSX Micro系列可編程序邏輯控制器、XBTF034110型Magelis圖形觸摸屏的系統軟件根據熱注鍋爐的結構和工藝特點開發，其程序結構合理、運行穩定，主要特點如下：①將點火程序納入PLC應用程序軟件中，由PLC實現點火過程的控制。由于取消了點火程序器單元，因而降低了故障發生率。其點火程序流程如圖2所示。②在進行模擬量運算過程中，對熱電偶信號進行線性化處理，取消mV轉換單元，從而減少了中間環節，降低故障率；對流量信號進行開方運算，以便準確反映工藝過程參數。③實現水量、火量跟蹤控制。④對于報警點，遵循 “先入為主、屏蔽其他”的原則，將第一報警點彈出并顯示在畫面上，同時記錄歷次發生的報警事件，以便為事故分析提供可靠依據。⑤對于點火時序，配備有狀態指示燈、時間進度指針和計時時間數字顯示等3種顯示方式，清晰明了。⑥對各操作畫面實現超級鏈接，這樣操作人員可直接快速地切換操作畫面。

圖2 點火程序流程

4 結 語

針對熱注鍋爐電器儀表控制系統技術落后的問題，采用新型可編程序邏輯控制器(PLC）與觸摸式顯示屏(PV）相結合方式研發了新型熱注鍋爐控制系統。2003年5月以來，在遼河油田曙光采油廠熱注作業一、二區安裝并投產了23套該系統。實際運行表明，該系統可提高熱注鍋爐的安全和穩定性能，減少停爐次數，降低操作人員的工作強度，大幅度降低設備維修費用，提高注汽井的原油產量，經濟效益顯著。此外，該系統還可通過二次升級來實現鍋爐干度控制、煙氣含氧量分析控制和鍋爐運行參數遠距離無線數據傳輸等功能。因此，該系統值得在油田注汽井生產作業中推廣應用。