特殊工藝管線(xiàn)伴熱系統控制方案改進(jìn)分析論文
特殊工藝管線(xiàn)伴熱系統用于含硼溶液流過(guò)的管道、閥門(mén)和泵等設備提供加熱防止管道由于溫度降低結晶，以往核電廠(chǎng)一般采用機械式溫控器來(lái)控制伴熱纜的加熱，為解決溫控器機械結構造成的弊端，采用數字化控制系統作為信息處理單元。
1 特殊工藝管線(xiàn)伴熱系統簡(jiǎn)介
特殊工藝管線(xiàn)伴熱用來(lái)為硼溶液流過(guò)的管道、閥門(mén)和泵提供伴熱的所有設備組成。硼溶液流過(guò)的所有設備都要進(jìn)行伴熱和保溫，以維持流體循環(huán)，防止硼酸結晶。其核心為鋪設在所有硼溶液流過(guò)的管道、閥門(mén)和泵上的礦物電纜和控制設備組成，通過(guò)伴熱纜散發(fā)的熱量以將含硼溶液維持到一定的溫度范圍，防止管道溶液結晶。
2 目前應用的控制方式及主要組成設備
(1)以溫控器作為伴熱纜的控制設備來(lái)控制伴熱纜電源的通斷，主要組成設備包括：配電盤(pán)、報警機柜、就地溫度指示箱、溫度控制器等控制部分和伴熱纜加熱元件組成。
配電盤(pán)用來(lái)為伴熱電路盤(pán)和報警機柜提供48V電源;伴熱電路盤(pán)為各伴熱原件供電，每個(gè)盤(pán)輸出為12路以為伴熱纜提供滿(mǎn)足設計要求的不同等級的電源。
報警機柜重新組合來(lái)之配電盤(pán)和伴熱電路盤(pán)的報警信號，在報警機柜顯示：配電盤(pán)斷路器跳閘和接地故障、伴熱電路盤(pán)的各反饋回路跳閘、48V電源。
就地溫度指示箱顯示伴熱管道的流體溫度，供操作員監視。溫度控制器為了控制每個(gè)伴熱原件的供電，溫度控制器采用溫包式，溫包和毛細管要求為不銹鋼材質(zhì)，毛細管應當使用316L的不銹鋼保護管進(jìn)行機械保護，微動(dòng)開(kāi)關(guān)為氮氣密封，每個(gè)伴熱回路上需要一個(gè)溫度控制器。
熱電偶用來(lái)測量被伴熱管道的溫度，選用K型單支熱電偶，不銹鋼外套。所有熱電偶的冷端通過(guò)熱電偶接線(xiàn)箱內的壓接端子，將兩路熱電偶信號送給就地溫度指示箱。
(2)隨著(zhù)PLC在火電廠(chǎng)的廣泛應用，采用了PLC作為控制核心代替了溫控器，采用分布式結構，分為監視層、過(guò)程控制層和現場(chǎng)設備層。
監視層設置一個(gè)操作員站，布置在輔控室的工控機配置一臺液晶顯示器，監視層通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)接收各過(guò)程控制的數據信息，在操作員站實(shí)現對整個(gè)系統狀態(tài)的監視。
過(guò)程控制站用于采集現場(chǎng)測溫傳感器鉑電阻、系統設備的配電故障信號以及備用回路投入信號等，通過(guò)信號處理，實(shí)現對伴熱元件的邏輯控制并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將過(guò)程信息及報警信息發(fā)送到主控室。系統信號的采集由過(guò)程控制站完成，過(guò)程控制站具有就地顯示功能，可對各電伴熱回路相關(guān)信息進(jìn)行巡檢、就地報警功能，并且過(guò)程控制站可通過(guò)接口面板或筆記本電腦在現場(chǎng)進(jìn)行編程或組態(tài)。
現場(chǎng)設備層包括測溫傳感器、電伴熱元件、加熱電路盤(pán)和配電盤(pán)。每個(gè)需伴熱管段都裝有兩個(gè)雙支鉑電阻，分別送正�；芈房刂普竞蛡溆没芈房刂普�。加熱電路盤(pán)內配有降壓變壓器，每個(gè)回路有一個(gè)熔斷器和一個(gè)接觸器，對相應的電伴熱元件進(jìn)行供電。
3 兩種控制方案的對比分析
3.1 測溫元件
兩種控制方案中，前者采用的熱電偶作為測溫元件，后一種則以鉑電阻作為測溫元件。由于熱電偶的電動(dòng)勢較小常使用熱電阻測量溫度，熱電偶需要冷端溫度補償，測量精度也較熱電偶高。鉑電阻的特點(diǎn)是精度高，性能穩定可靠。一般特殊工藝管線(xiàn)伴熱系統的溫度控制范圍為35℃至55℃之間，此范圍內鉑電阻的精度穩定性都明顯優(yōu)于熱電偶，加之鉑電阻無(wú)需冷斷溫度補償安裝維護更加便捷，且成本明顯低于熱電偶加溫度補償電纜。
由于溫控器不耐高溫，在現場(chǎng)調試過(guò)程中出現高溫容易造成溫控器波紋管變形而損壞;再者現場(chǎng)安裝時(shí)的不小心造成溫控器毛細管和溫包焊接處出現裂縫，造成溫包內氣體外泄，由于現在實(shí)際選型中一般選用國外品牌的溫控器，造成維修成本和維修周期較長(cháng)影響工藝使用。
3.2 控制系統
3.2.1 溫包式溫控器，利用氣體受熱膨脹的原理進(jìn)行工作，它主要由感溫包、傳導毛細管和彈性元件組成，通過(guò)彈性元件推動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的閉合與開(kāi)啟，從而實(shí)現對控制回路的通斷。
3.2.2 PLC通過(guò)讀取現場(chǎng)鉑電阻溫度計的電信號，通過(guò)CUP的運算和設定值的比對，通過(guò)開(kāi)關(guān)量信號的輸出來(lái)控制安裝在機柜上的中間繼電器，實(shí)現對伴熱回路的接通與斷開(kāi)，主要特點(diǎn)如下：
(1)安裝便捷，系統組態(tài)容易：PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法來(lái)設計。對于復雜的控制系統，設計梯形圖的時(shí)間比設計相同功能的繼電器系統電路圖的時(shí)間要少得多。
(2)功能強，性能價(jià)格比高，PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現分散控制，集中管理。
(3)硬件功能齊全，適應性強：可編程控制器已實(shí)現標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用，用戶(hù)可以根據自己的實(shí)際需求進(jìn)行系統配置，組成不同功能。
3.2.3 工控機作為系統工程師和操作員站站，取代了溫控器作為控制核心的溫度報警和巡檢機柜，所有的系統數據和報警顯示都可以通過(guò)工控機的顯示器基本上顯示，在屏幕上顯示工藝流程總貌、過(guò)程狀態(tài)、計算結果和歷史數據等，可進(jìn)行數據庫的生成、生產(chǎn)流程畫(huà)面的產(chǎn)生，連續控制回路的組態(tài)和順序控制的組態(tài)等所配備的打印機可完成生產(chǎn)過(guò)程記錄報表、系統運行狀態(tài)信息、生產(chǎn)統計報表和報警信息等的打印。
4 小結
數字化控制系統是一種發(fā)展和改進(jìn)的新技術(shù)、新設備、新系統，易于使用、易于組態(tài)、易于擴展，并經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐驗證，具有先進(jìn)、成熟、可靠性的硬件和軟件，可在各種運行工況下滿(mǎn)足各種系統的檢測、控制和運行管理的要求，確保工藝系統的安全、可靠、經(jīng)濟運行。
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