回水泵站自动化改造

朱磊

摘要：宁夏中色新材料有限公司回水泵站承担着全厂蒸汽回水的回收排放工作，每天的回水量巨大，回水温度可达100度。大量的蒸汽回水经过凝结水回收器处理后，都直接排放到了地沟，造成了极大的能源浪费。为此，我分厂决定对回水泵房进行自动化改造，即在PLC，变频器、组态王等自动化设备的参与下，充分利用回水余热，将自来水加热后用于职工洗澡。经过此次自动化改造后回水泵房实现了无人值守，各项运行数据都通过网络传至水汽控制中心。

关键词：PLC;组态王;变频器;换热器

一、前言

动力分厂回水泵站承担着全厂蒸汽回水排放工作，电厂将新鲜蒸汽输送到我厂配气站，配气站经过二次分配后，输送到各个车间，车间将利用完的蒸汽，通过管道全部排放到了回水泵站，回水泵站通过凝结水回收器对蒸汽回水进行处理，蒸汽回水为水汽混合物，气体通过管道直接排放到了大气中，热水通过水泵抽到两个30M3的方形储水罐中，经储水罐冷却后，排放到地沟了里。经过测量，水汽混合物的温度可达100°，加之每天的回水量巨大，将这么大量的热源浪费掉，不利于集团公司的节能减排工作的开展。同时，两个30M3的方形储水罐和与之配套使用的4台电机也处于闲置状态，无法发挥其作用，对资源造成了浪费。回水泵站所属澡堂每天洗澡用热水，都是通过新鲜蒸汽加热，每月大概要消耗220吨蒸汽。每天蒸汽阀门和热水阀门的开关，都是由人工进行操作，在自动化时代的背景下，显得有些滞后。综合所述，回水泵站的自动化改造势在必行。经过我分厂领导和相关技术人员的研究后，决定对回水泵房进行改造，即在PLC、组态王等自动化元件的参与下，利用蒸汽回水余热将自来水加热，用于职工洗澡。我负责此项目的电气改造。

一、总体方案

在蒸汽回水入口处，新增加两个列管式换热器，利用蒸汽回水余热将自来水加热，置换出的热水，储存在两个30M3的储水罐里，用于职工洗澡。另一方面，蒸汽回水通过另一条管路，进入到原来的两个罐式换热器里进行换热，置换出的热水，也储存到储水罐里，供职工洗澡。这两套换热器配合PLC、变频器、电动阀、传感器等自动化设备，组成一套完整的换热系统。同时为了保证系统的安全运行，此系统还增加了组态王6.55软件，通过内网将各项数据传至水汽控制中心进行监控，确保洗澡水压力，水量能够满足要求。

二、设备状况

回水泵房原来有两个30M3的方形储水罐改造后可以用来储存热水，与之配套的4台电机，经绝缘电阻测试后，可以正常使用。泵房内有动力配电柜，可以满足改造需要。但是缺乏自動化设备，像PLC、变频器、电动阀、各类变送器，组态王软件等。

二、控制原理

1、此套系统中设置两台水泵用于输送洗澡水，水泵一备一用，水泵的启停分为自动和手动控制，当转换开关打到自动时，水泵由PLC里的时钟进行控制，即11：00-13：00和17：00-19：00水泵启动，澡堂开堂。当转换开关打到手动时，通过配电柜按钮进行水泵的启停。

2、水泵采用变频恒压供水方式，1#泵为变频泵，2#泵为工频泵，1#泵供水压力设定为0.06MPa。在热水出水管道安装压力变送器，将实时压力传送至变频器，变频器根据采集到实时压力，调整水泵转速，实现恒压。当变频器出现故障时，2#泵工频启动，确保洗澡水压力正常。

3、由于蒸汽回水的温度和压力是由蒸汽用量所决定的，这就造成了蒸汽回水温度与压力的不稳定。为此，需要在换热器热水出口加装调节型电动阀，来保证出水温度。即当出水温度小于60度时，电动阀彻底关闭。当出水温度在60-65度时，电动阀开度为30%，当出水温度在65-70度时，电动阀开度为35%，当出水温度在70-75度时，电动阀开度为40%，当出水温度超过75度时，电动阀开度为45%。

4、在两个罐式换热器顶部分别加装温度变送器，用来采集加热罐顶部的温度，同时在两个罐式换热器底部分别加装电动阀，用来控制自来水，当加热罐顶部温度达到设定温度时，自来水电动阀打开，将加热罐里面的热水顶至储水罐储存起来。当加热罐温度低于设定温度时，电动阀关闭。

5、组态画面的制作：组态画面要简洁，能够清晰的反应工艺流程，反应出水泵的实时状态，显示各监测点的温度，压力，液位，流量等。同时，通过组态王内部的脚本程序，将上述的三个电动阀设置成手动和自动的工作方式，当选到自动工作方式时，电动阀根据设定温度自动开关，当选到手动方式时，可以在监控画面上任意开关。

6、通讯方式：西门子PLC通过485口，采用PPI协议与组态王进行通讯，台达PLC通过485口，通过台达DVP系列协议与组态王进行通讯，这种通讯方式最为简单。最后，组态王通过集团公司内网并入水汽控制中心，进行实施监控。

三、设备选型

三、器件选择

目前市场上PLC有多种品牌，我们选择时首先应满足设备改造的需求，并且是我们熟悉的品牌，操作起来也会更方便，价格也相对便宜一些，所以本机电气改造选用西门子CPU224和台达DVP-200EX200R为PLC为控制核心，对整个电气系统作控制;输入、输出点都留有余量，以便于以后的维修及改进。因为我厂对艾默生变频器和组态王软件使用比较广泛，所以采用艾默生变频器EV1000系列和组态王6.55软件。具体器件如下表所示：

四、原理图

五、结论

回水泵站自动化改造完毕后，热水温度均保持在70°以上，储水罐液位在2米以上，每天将近有60M3 热水供职工洗澡。经过6个月的运行试验，此套换热系统运行稳定，保证了每天近300名职工的正常洗澡。此项节能措施，彻底节省了原来洗澡用生产汽，达到了预期的节能效果。

参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京.北京航空航天大学出版社.2008.2