基于PXR9微控器的PX输送管线电伴热系统改造

胡 平

（中国石化仪征化纤股份有限公司PTA生产中心，江苏 仪征 211900）

基于PXR9微控器的PX输送管线电伴热系统改造

胡 平

（中国石化仪征化纤股份有限公司PTA生产中心，江苏 仪征 211900）

介绍了使用PXR9微型控制器替代POWERMATCH温控器的PX输送管线电伴热系统改造，经实践证明，改造后电伴热系统在解决原系统存在的控制模式单一、参数设置与调试不便等问题的同时，提升了PX输送管线电伴热效果，节约了电伴热系统的运行与维护成本。

电伴热 微控器 温控器

中国石化仪征化纤PTA生产中心PX输送管线采用Heat Trace电伴热公司生产和设计的电伴热系统，其中，中间罐区界区内管线选用并联恒功率电伴热带，控制柜采用中央控制电子式电伴热仪表，其中包括温度控制器、温度显示器和能耗管理器。系统同步监测管道温度、环境温度，自动调整系统能耗状态。系统自2003年投用，运行至2009年，进入故障高发期，电伴热控制器不能按照预置参数工作，致使PX输送管线温度下降明显，室外温度－8℃时，电伴热系统维持温度最高只能达到19℃，时有低于14℃情况发生。由于该电伴热系统备件均为进口产品，成本较高，综合考虑性价比，决定对电伴热控制系统进行改造。笔者介绍了改造前后电伴热系统的构成及工作原理，并对改造后电伴热系统的参数实现进行了说明。

1 HEAT TRACE电伴热系统

1.1 系统构成

1.1.1 温度控制器［2］

Heat Trace电伴热系统温度控制由POWERMATCH温度控制器（图1）完成。它是一个自调节比例控制器，根据外界环境温度改变来启动或停止电伴热系统，同时根据设定温度计算热量损失，使电伴热输出与系统热量损失精确匹配。POWERMACH可输出幅值为10～15 V DC的脉冲，来驱动固态继电器。脉宽变化取决于实际测量的环境温度、板卡设置的温度范围及温度补偿值。温度控制范围及补偿值在温控器侧面设置，采用DIP开关设置模式，设置曲线如图2所示。

图1 POWERMATCH温度控制器

图2 温度设置曲线

1.1.2 温度显示

TDU是HEAT TRACE电伴热系统的温度显示单元，相当于一块LCD显示的数显表。它采用机架式安装方式，通过开关切换，可实现多路温度测量值的显示。在PX管线电伴热温度系统中，TDU使用独立的测温电阻，来显示测量点的管道外壁温度值。

1.2 系统工作原理

HEAT TRACE电伴热系统原理如图3所示。

系统上电后，CR吸合，POWERMATCH根据测量的环境温度及系统设置的输出曲线控制输出脉宽，从而控制固态继电器SSR的通断时间，实现电伴热系统的温度控制。当测量温度低报时，UTR吸合，POWERMATCH只根据温度设定曲线工作。

图3 HEAT TRACE电伴热系统原理

2 存在问题

Heat Trace电伴热系统虽设置了比较完备的控制与保护，但仍存在下述问题：

a）控制模式单一，系统只能根据设定曲线采用比例控制及手动方式控制电伴热系统；

b）当管线温度下降较快时，温度上升慢；

c）电伴热工作时，无电流显示；

d）备件均为进口产品，维护成本高；

e）温度设置更改采用DIP开关，且位于板卡侧面（参见图1），参数设置、调试不便；

f）使用2个独立测温电阻分别进行温度控制与显示，使控制与显示分离，故障环节增多。若控制用测温电阻故障，则直到系统温度低报才能经过检查或分析发现。

3 电伴热系统改造

3.1 改造目标

电伴热系统改造预期实现以下目标：

a）完全替代原电伴热温度控制系统；

b）参数设置、调试方便，并提供多种控制及报警方式；

c）系统工作状态直观显示；

d）保持系统的先进性和可持续扩展功能；e）降低系统运行及维护成本。

3.2 改造实施

采用富士PXR9系列温控器取代HEAT TRACE温控器（P／MATCH）、温度调节模块（CENT）、TDU温度显示模块，增加开关电源及电伴热工作电流数显表，同时将原固态继电器更换为带指示灯固态继电器。在实现原有温度控制功能同时，增加线路输出情况直观显示，进而可根据相应显示查看、判断电伴热系统的工作情况，所有的参数及调试均可以通过温控器操作面板直接完成，使故障定位更准确，检修、维护更方便。

3.3改造后电伴热控制系统

3.3.1 PXR9微型控制器［3］

选用PXR9NAA-GVM00型温度控制器，该控制器采用双列数字显示，可实现ON／OFF控制、PID控制、模糊控制及带自整定PID控制等控制模式，同时可设置多种报警模式，并可实现测量温度补偿，该温控器还带有RS485通讯，可实现远程控制。

3.3.2 工作原理

改造后系统原理如图4所示。

PXR9温度控制器根据测温铂电阻输入信号，进行温度显示及控制。当管线温度低于设定温度时，PXR9触发报警，同时继电器输出触点闭合，使CTR继电器线圈得电，使SSR输入端通电，电伴热带得电工作。

图4 基于PXR9的电伴热温控系统原理

3.2.3 参数设置

改造后温度低报值设定为25℃，温控器显示的SV值即为高报值。考虑管线保温现状及温度惯性上升对产品无直接影响，PXR9控制器对电伴热系统采用常规ON／OFF控制模式，设定温度37℃（SV值），当管线温度高于设定温度时，停止加热，反之，则启动加热。为避免控制器的频繁开关造成系统输出振荡，设定系统在PV温度低于SV温度2℃后开始启动。

部分参数设置详见表1。

4 结 语

PX管线电伴热系统于2010年6月调试完成，并于2010年10月投入使用。经过半年多现场运行，满足设计要求，达到了预期目标：

a）伴热效果明显。室外温度－8℃时，能够保持管道温度在35℃左右。

b）电伴热系统工作稳定，未出现控制系统故障，且所有的改造费用仅相当于POWERMATCH温控器的1／6，减少了运行维护成本。

c）控制方式等参数可自行在温控器面板设置，解决了原系统控制模式单一、参数设置及调试不便等问题。改造后的电伴热控制系统有预留接口，可以集成RS485通讯，根据工艺需要扩展远程控制，形成电伴热集中控制体系。

表1 改造后参数设置一览

参考文献：

［1］ 03S401管道和设备保温、防结露及电伴热［M］.北京：中国计划出版社，2008.

［2］ Heat Trace Limited.A Guide to Industrial Electric Heat Tracing. 2007.

［3］ Fuji Electric System Co.，Ltd.PXR5／9 Micro-controller X Instruction Manual.2009.

Electric heat tracing system renovating of PX transporting pipeline based on PXR9 microcontroller

Hu Ping

（The PTA production center of Sinopec Yizheng Chemical Fibre，Yizheng Jiangsu 211900，China）

This paper introduces the electric heating system renovating of PX transporting pipeline，by using PXR9 microcontroller to take place of POWERMATCH temperature controller.It turns out that the renovated electric heat tracing system has solved many problems of the former system，such as the single-mode control，the inconvenience of parameter settings and debugging and so on.It also promotes the electric heat tracing effects of PX transporting pipeline，and saves costs of operating and maintaining the electric heat tracing system.

electric heat tracing；microcontroller；temperature controller

TH86

：B

：1006-334X（2011）01-0057-04

2011－03－11

胡平（1981－）男，吉林乾安人，工程师，主要从事电气技术管理工作。