淺談水浴爐控制系統改造

曹洪東

（新疆煉化建設集團有限公司，新疆克拉瑪依 833699）

業務探討 BUSINESS DISCUSSION

淺談水浴爐控制系統改造

曹洪東

（新疆煉化建設集團有限公司，新疆克拉瑪依 833699）

本文針對某氣田水浴爐控制系統中存在觸摸屏老化、水欲爐“回火”、遠程操作等問題，提出解決措施，給出改造方案。改造后水浴爐控制系統經過10個月實際運行，沒有發生“回火”現象，該站也實現了無人值守，生產效率大幅度提高，取得了可觀的經濟效益。

回火；水浴爐；燃燒機；程控儀

1 引言

新疆油田公司某氣田水浴爐用采山東駿馬的鍋爐，配套威索燃燒器，用西門子公司的S7-200系列PLC作為控制系統，實現鍋爐控制和數據上傳到DCS。由于廠家未提供觸摸屏的項目文件，經過十多年的長期運行加上現場條件惡劣（夏天溫度高達38度、冬天溫度達到-40度，風沙大）觸摸屏嚴重老化，屏幕反應遲鈍、顯示暗淡，甚至部分屏幕壞掉，由于沒有項目文件，無法更換；新疆冬季寒冷，而原有的控制系統在自動模式時只能在小火下工作，這樣水汽在煙囪附近結冰而堵塞導致水浴爐“回火”，是安全生產的重大隱患；水浴爐一般安裝在集氣站，一般情況下集氣站為無人值守，原有的通訊只是將運行狀態和溫度信號傳回到DCS，不能實現遠程操作，這樣就無法實現無人值守；燃燒機風門開度信號沒有傳到PLC和DCS，這樣操作人員無法知道風門的開度，即使在手動模式下工作，手動調風門開度只能在現場完成；控制箱沒有配套圖紙且線路老化嚴重，經常引起誤停車。基于上述原因決定對水浴爐控制系統進行改造，徹底解決上述問題。

2 改造方案

由于沒有可靠的圖紙支持，只能采用現場查線的方式徹底查清楚每根線的起點和終點，確定出它的作用，從而做出系統配線圖；PLC采用西門子的S7-200系列控制器；觸摸屏采用西門子最新的smart 700觸摸屏，項目文件需要重新建立，通訊地址可以通過分析PLC程序得到；其余附件全部重新購買，安裝到新的控制柜中調試完成后用新的控制柜更換原有的控制柜，測試完成后進行通訊組態調試、開車調試等工作。

3 問題解決方案

3.1 建立新的觸摸屏項目文件

由于原有項目文件沒有源文件備份，下裝到觸摸屏中的文件是經過編譯的代碼文件，無法在新的觸摸屏上使用，只有按照原有的畫面樣式重新繪制。關鍵點在于不知道源程序中的通訊地址間的映射關系。我們通過查清輸入輸出點通道地址著手，逐條分析原有程序的含義，從而查清程序中使用的每個地址所代表的含義，利用這樣的辦法查到了所有使用到的地址含義，做好項目文件后，實現了一次開車成功。新繪制的畫面由于屏幕分辨率較以前提高不少，所以新的畫面常用操作基本在一張畫面中實現。主畫面如圖1所示。

3.2 大小或轉換問題

原有的控制系統在自動方式下，只能工作在小火模式下，這樣產生的后果就是溫度提升緩慢，尤其在新疆寒冷的冬季，室外溫度可達-35度，在這樣的條件下，水浴爐即使全天不間斷運行也不能保證水溫達到預期的要求，更嚴重的問題在于水浴爐長期工作在小火模式下，尾煙溫度過低，天然氣燃燒產生的水蒸氣會在煙囪中凝結成水，結冰后造成煙囪堵塞，這直接導致水浴爐“回火”，是生產運行中較大的安全隱患。如果能使水浴爐工作在大負荷模式下，提高尾煙溫度，水蒸氣就不會在煙囪中結冰，從而從根本上解決問題。

圖1 觸摸屏操作主畫面

圖2 最大負荷下工作邏輯圖

圖3 最小負荷下工作邏輯圖

解決該問題的思路：當水浴爐正常啟動后，程序判斷實測水溫和期望水溫間的溫差，如果該溫差小于一定的溫度值（從觸摸屏上設定），那么令燃燒機工作在最大負荷模式下；如果溫差大于一定溫度值（從觸摸屏上設定）那么令燃燒機工作在最小負荷模式下。

解決問題的關鍵點在于燃燒機、程控儀是否允許控制？通過查閱資料發現程控儀的8號、9號端子分別輸出220v電壓可以控制燃燒機在最小和最大負荷下工作。

最大負荷下工作邏輯圖，如圖2。

最小負荷下工作邏輯圖，如圖3。

3.3 燃燒機風門開度狀態反饋

原有程序沒有考慮到風門開度狀態反饋問題，因為它只能工作在小火模式下，所以不關心風門開度。現在實現了大小火轉化，且該站為無人值守站，必須將風門開度遠傳回控制室，否則，操作人員無法判斷水浴爐實際的負荷狀態。通過查閱資料發現燃燒器風門自帶有位置反饋裝置，只需要接線、在控制箱中加隔離繼電器，PLC組態等，即可完成風門狀態反饋。

3.4 通訊問題

圖4 PLC設置

原有程序只實現部分數據上傳到DCS，不能實現DCS對水浴爐的遠程操作，由于該站為無人值守站，所以必須實現遠程操作。

DCS采用橫河公司的CS3000，利用原有回路，采用modbus協議，RS485通訊。

DCS組態中各個功能代碼的含義如下：

A：以字為單位讀數據，寫數據時要“回讀”；

B：以字為單位讀數據，寫數據時僅僅寫那些改變的位，要“回讀”；

C：以字為單位讀數據，寫數據時只寫有變化的32位寄存器，要“回讀”；

X：只寫一次，不要求“回讀”；

Y：只有在數據改變時寫一次，不要求“回讀”；

Z：只寫有變化的23位寄存器，不要求“回讀”；

由于這次通訊，現場觸摸屏和DCS都要求可以操作，所以選用的“寫”命令，只能寫一次，否則無法實現兩邊都能操作。讀命令選用A，寫命令選用X。

現場按鈕通訊到DCS，實現遠程啟停設備，必須解決一個問題。現場的按鈕，當按下時觸電閉合，松開時觸電斷開。那么DCS上設置的軟按鈕就必須實現延時斷開功能，利用系統提供的TON模塊，設置延時時間為5秒，當按下按鈕時，命令送到PLC，5秒后按鈕自動斷開。

PLC上設置如圖4所示，設備地址為1，通訊速率9600，無校驗，保持寄存器傳輸起始地址VB800，最大25個寄存器。

4 結語

本文主要研究了基于PLC和觸摸屏的水欲爐控制系統在改造過程中遇到的問題及難點，提出可行性改造方案。改造后水浴爐控制系統與2016年11月投入使用，經過10個月實際運行，沒有發生“回火”現象，該站也實現了無人值守，且未出現任何控制系統故障，有效提高了水欲爐的工作效率，取得良好效果。

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Discussion on Water Bath Furnace Control System Transformation

Cao Hongdong
(Xinjiang Refining & Chemical Construction Group Co., Ltd., Dushanzi District, the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Karamay Xinjiang 833699)

in this paper, a solution is proposed to solve the problems such as aging of the touch screen,water heating, furnace tempering and remote operation in the water bath furnace control system of a gas field. After 10 months of actual operation, the water bath furnace control system has no "tempering"phenomenon, and the station has realized unattended operation. The production efficiency has been greatly improved, and considerable economic benefits have been achieved.

tempering; water bath furnace; combustion machine; program-controlled instrument

TP27

A

1003-2177（2017）07-0062-03

曹洪東(1972—)，男，漢族，河南駐馬店人，本科，助理工程師，主要從事項目施工管理等工作，研究方向：煉化裝置自動控制。