回水泵站自動化改造

朱磊

摘要：寧夏中色新材料有限公司回水泵站承擔著全廠蒸汽回水的回收排放工作，每天的回水量巨大，回水溫度可達100度。大量的蒸汽回水經過凝結水回收器處理后，都直接排放到了地溝，造成了極大的能源浪費。為此，我分廠決定對回水泵房進行自動化改造，即在PLC，變頻器、組態王等自動化設備的參與下，充分利用回水余熱，將自來水加熱后用于職工洗澡。經過此次自動化改造后回水泵房實現了無人值守，各項運行數據都通過網絡傳至水汽控制中心。

關鍵詞：PLC;組態王;變頻器;換熱器

一、前言

動力分廠回水泵站承擔著全廠蒸汽回水排放工作，電廠將新鮮蒸汽輸送到我廠配氣站，配氣站經過二次分配后，輸送到各個車間，車間將利用完的蒸汽，通過管道全部排放到了回水泵站，回水泵站通過凝結水回收器對蒸汽回水進行處理，蒸汽回水為水汽混合物，氣體通過管道直接排放到了大氣中，熱水通過水泵抽到兩個30M3的方形儲水罐中，經儲水罐冷卻后，排放到地溝了里。經過測量，水汽混合物的溫度可達100°，加之每天的回水量巨大，將這么大量的熱源浪費掉，不利于集團公司的節能減排工作的開展。同時，兩個30M3的方形儲水罐和與之配套使用的4臺電機也處于閑置狀態，無法發揮其作用，對資源造成了浪費。回水泵站所屬澡堂每天洗澡用熱水，都是通過新鮮蒸汽加熱，每月大概要消耗220噸蒸汽。每天蒸汽閥門和熱水閥門的開關，都是由人工進行操作，在自動化時代的背景下，顯得有些滯后。綜合所述，回水泵站的自動化改造勢在必行。經過我分廠領導和相關技術人員的研究后，決定對回水泵房進行改造，即在PLC、組態王等自動化元件的參與下，利用蒸汽回水余熱將自來水加熱，用于職工洗澡。我負責此項目的電氣改造。

一、總體方案

在蒸汽回水入口處，新增加兩個列管式換熱器，利用蒸汽回水余熱將自來水加熱，置換出的熱水，儲存在兩個30M3的儲水罐里，用于職工洗澡。另一方面，蒸汽回水通過另一條管路，進入到原來的兩個罐式換熱器里進行換熱，置換出的熱水，也儲存到儲水罐里，供職工洗澡。這兩套換熱器配合PLC、變頻器、電動閥、傳感器等自動化設備，組成一套完整的換熱系統。同時為了保證系統的安全運行，此系統還增加了組態王6.55軟件，通過內網將各項數據傳至水汽控制中心進行監控，確保洗澡水壓力，水量能夠滿足要求。

二、設備狀況

回水泵房原來有兩個30M3的方形儲水罐改造后可以用來儲存熱水，與之配套的4臺電機，經絕緣電阻測試后，可以正常使用。泵房內有動力配電柜，可以滿足改造需要。但是缺乏自動化設備，像PLC、變頻器、電動閥、各類變送器，組態王軟件等。

二、控制原理

1、此套系統中設置兩臺水泵用于輸送洗澡水，水泵一備一用，水泵的啟停分為自動和手動控制，當轉換開關打到自動時，水泵由PLC里的時鐘進行控制，即11：00-13：00和17：00-19：00水泵啟動，澡堂開堂。當轉換開關打到手動時，通過配電柜按鈕進行水泵的啟停。

2、水泵采用變頻恒壓供水方式，1#泵為變頻泵，2#泵為工頻泵，1#泵供水壓力設定為0.06MPa。在熱水出水管道安裝壓力變送器，將實時壓力傳送至變頻器，變頻器根據采集到實時壓力，調整水泵轉速，實現恒壓。當變頻器出現故障時，2#泵工頻啟動，確保洗澡水壓力正常。

3、由于蒸汽回水的溫度和壓力是由蒸汽用量所決定的，這就造成了蒸汽回水溫度與壓力的不穩定。為此，需要在換熱器熱水出口加裝調節型電動閥，來保證出水溫度。即當出水溫度小于60度時，電動閥徹底關閉。當出水溫度在60-65度時，電動閥開度為30%，當出水溫度在65-70度時，電動閥開度為35%，當出水溫度在70-75度時，電動閥開度為40%，當出水溫度超過75度時，電動閥開度為45%。

4、在兩個罐式換熱器頂部分別加裝溫度變送器，用來采集加熱罐頂部的溫度，同時在兩個罐式換熱器底部分別加裝電動閥，用來控制自來水，當加熱罐頂部溫度達到設定溫度時，自來水電動閥打開，將加熱罐里面的熱水頂至儲水罐儲存起來。當加熱罐溫度低于設定溫度時，電動閥關閉。

5、組態畫面的制作：組態畫面要簡潔，能夠清晰的反應工藝流程，反應出水泵的實時狀態，顯示各監測點的溫度，壓力，液位，流量等。同時，通過組態王內部的腳本程序，將上述的三個電動閥設置成手動和自動的工作方式，當選到自動工作方式時，電動閥根據設定溫度自動開關，當選到手動方式時，可以在監控畫面上任意開關。

6、通訊方式：西門子PLC通過485口，采用PPI協議與組態王進行通訊，臺達PLC通過485口，通過臺達DVP系列協議與組態王進行通訊，這種通訊方式最為簡單。最后，組態王通過集團公司內網并入水汽控制中心，進行實施監控。

三、設備選型

三、器件選擇

目前市場上PLC有多種品牌，我們選擇時首先應滿足設備改造的需求，并且是我們熟悉的品牌，操作起來也會更方便，價格也相對便宜一些，所以本機電氣改造選用西門子CPU224和臺達DVP-200EX200R為PLC為控制核心，對整個電氣系統作控制;輸入、輸出點都留有余量，以便于以后的維修及改進。因為我廠對艾默生變頻器和組態王軟件使用比較廣泛，所以采用艾默生變頻器EV1000系列和組態王6.55軟件。具體器件如下表所示：

四、原理圖

五、結論

回水泵站自動化改造完畢后，熱水溫度均保持在70°以上，儲水罐液位在2米以上，每天將近有60M3 熱水供職工洗澡。經過6個月的運行試驗，此套換熱系統運行穩定，保證了每天近300名職工的正常洗澡。此項節能措施，徹底節省了原來洗澡用生產汽，達到了預期的節能效果。

參考文獻

[1]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術.北京.北京航空航天大學出版社.2008.2