供热管网监控技术的优化与分析

曾淑英　王泽胜

摘要：分析了胜利油田集中供热管网监控技术的现状，针对存在的问题讨论并论证改造的必要性。通过改造可使胜利油田供热首站的监控水平大大提高，不仅能向供热管网提供准确的运行曲线需求参数，实现了整个管网的质调节、量调节，而且最大限度地保证了整个供热管网的安全稳定运行，保障了胜利油田集中供热区域的供暖需求。

关键词：集中供热监控热控保护PLC

1系统概述

胜利发电厂热网首站是西北设计院设计，利用胜利发电厂二期300MW×2机组提供的采暖蒸汽作为热网首站加热汽源，每台机组额定工况下的抽汽压力为0.392MPa，抽汽量为350t／h，供热蒸汽温度257.6℃，采暖介质为热水，由循环水泵将加热到135℃的热水经一级管网送至胜利油田基地中心区域，在二级换热站完成低温水与高温水的换热(62／87℃)，为各区域内建筑物供暖。热水由135℃降至65℃后返回胜利发电厂热网首站，胜利发电厂热网首站就是将做完功的65℃的回水加热至135℃的高温热水并送至二级换热站。热网首站监控系统采用可编程序控制器(PLC)实现对首站生产过程的实时控制。上位机监控采用IFI×3.0组态软件，下位机PLC编程采用CONCEPT2.6软件，上位与下位之间为冗余以太网通讯，实现了运行人员在上位机对运行设备的集中控制。

2存在的问题

热网首站供热设备及控制系统投运几年来，发现存在许多由于设计、安装等原因造成的问题：①热控保护系统不完善，缺乏对整个供热系统及管网的有效保护。②蒸汽管道膨胀节出现泄漏、损坏。③蒸汽管道运行时无法正确监视管道内部温度变化及管道的位移量，造成蒸汽系统暖管时间无法准确控制，在送汽阶段出现管道振动及位移增大现象。④供热加热器出口水温CRT显示出口母管的混水温度，不能显示各单个加热器出口水温，在实际运行中不能有效地监视和调整单个加热器的运行工况，易造成多个加热器间加热不均，影响设备的经济运行。⑤热网首站与供热的二期两台机组之间数据无通讯，不方便相互之间的调节操作。⑥整个控制系统只有操作画面下方滚动的报警，发生异常现象运行人员无法及时发现。⑦报警历史无记录、运行操作无记录、历史趋势采集不准确，造成运行状况无法追溯，事故原因无法分析。为确保热网首站的安全经济运行，从试运初期即开始进行着不断的供热管网监控技术优化工作。

3优化方案及效果分析

3.1以西北设计院的初设为基点，根据电厂供热首站现场设备的实际监控需求，重新编定供热管网热控保护逻辑：①为防止供热管网在意外情况下出现异常运行时导致设备损坏的情况，增加了供热管网循环水泵的出口压力大于1.55Mpa、入口压力低于0.08Mpa的循环水泵掉闸热控逻辑，确保循环水泵运行中压力低不汽蚀、压力高不超标的稳定运行，确保管网设备运行安全。②增加供热5台加热器进出口电动门、供回水管道电动总门及供水电动旁路门关闭信号作为供热循环水泵的拒动条件之一，保证供暖期间循环水不憋压启动及运行。③将疏水箱采用满水运行方式，使加热器与疏水箱连为一体，用疏水变频泵直接调节加热器水位，这样既增加了疏水的容积，又减轻了原疏水箱管道震动，而且由于减少了中间环节，使疏水及加热器水位调节更直接稳定。并且充分考虑了单台加热器解列情况下，调节对象变化，通过加热器选择使相应的自动调节程序也随之改变。④将供热循环水除氧器的水位高低报警及保护联锁逻辑进行重新整定，取消除氧器水位的再循环联锁保护，完善除氧器与进水、进汽调整门的热控联锁，确保系统除氧、补水的正常运行。

3.2针对蒸汽管道膨胀节出现泄漏影响供热运行的情况，在取消蒸汽管道膨胀节后，结合电厂主机设备对蒸汽管道的监控特点，在电厂二期发电机组至热网首站的进站蒸汽管道弯头处与蒸汽管道末端处增设位移量指示器，可随时记录蒸汽管道运行前后的位移数值，通过对位移参数变化的监视，进而控制二期发电机组至热网首站蒸汽的运行参数，提高蒸汽管道的运行可靠性和经济性。

3.3将电厂汽轮机组在高、中压缸的监控方式进行扩展，在二期机组至热网首站蒸汽管道上选取靠近首站的供热管道爬升段前5米处增设管道上下壁温点，通过测点显示来检查机组至首站供汽管道上下壁温情况，通过管段疏水的调整将管道内壁上下温差控制在50℃以内。当管道内壁上下温差接近或超过50℃趋势时，需加强来汽管道的疏水工作直至停止供汽，待查明原因后方可继续供汽升温。通过合理控制管道温差，最大限度地消除蒸汽管道运行中产生的应力，减少了因温控不当及疏水不畅对管道的影响。

3.4在5台供热加热器出水管道上增设温度测点，可对每台加热器进行单独温度跟踪显示，能直观地反映了加热器汽水运行工况，方便加热器在启停或检修工作前后的供水温度调整，确保加热器变工况运行时的应力调节，保护加热设备运行安全，同时避免了因供热温度变化对整个供热管网的影响。

3.5热网首站与两台供热机组的抽汽、疏水系统紧密相连，首站的异常极有可能造成两台发电机组的停机事故。为改变了以往电话联系询问运行数据的方式，实现双方数据的实时在线监视，用光纤在两台机组与首站控制系统之间建立以太网联接，实现了从发电机组的DCS上可以访问PLC的直接地址。将DCS内的数据写入PLC的寄存器，并直接读取PLC的数据，实现首站与供热机组数据交换功能。方便了首站运行人员参照机组参数对设备进行调节，同样也让汽机运行人员在首站运行出现异常时能及时发现、及早应对，减少首站运行对机组的影响。

3.6在操作员站安装声卡及音箱。在PLC程序中，判断参数越限及动力设备的跳闸或停止条件，使之驱动一寄存器，并在上位组态中对该寄存器进行实时扫描，当检测到寄存器数值为“1”时，就用VB调用多媒体播放程序，从上位机音箱发出音响报警，使运行人员能及时发现异常情况，尽早应对，防止事故扩大。

3.7完善整个控制系统历史数据收集，实现模拟量点的趋势采集，开关量点的报警记录收集。上位组态软件IFJX自带有简单的报警历史记录功能，最多只能记录100余条数据越限、状态翻转、操作信息、系统异常等报警，远远满足不了系统运行分析的需要。在此功能基础上，应用IFIX支持WINDOWS的开放式数据库连接(ODBC)的技术特点，将IFI×记录的报警信息通过ODBC功能写入数据库，再通过OFFICE的ACCESS数据库软件将信息读出并自动记录下来，从而实现了报警记录及历史趋势的记录：同时还设计了记录运行人员操作的程序，并在每一个操作按钮的脚本中调用该子程序，将运行人员的每一步操作都详实记录下来，同样通过ODBC功能写入相应的关系数据库中，以备事故调查时分析原因。操作记录功能使误操作有据可查，增强了运行人员的责任意识。

4结束语

通过对胜利发电厂热网首站的热工控制系统及现场设备监控设施的优化，使系统更完善、监控操作更方便、事故分析更有理、运行责任更明确，整个供暖系统运行处于可控在控范围内。

现在设备在集中供暖阶段的运行基本稳定，但是随着外围供暖面积的不断增大，对管网设备监控的要求也随之提高，在今后的设备运行中仍需要对供热管网进行不断的改进以适应新的需求。