浅谈暖通控制系统在某大型火电厂的应用实例

2023-02-04

空调对于创造舒适性室内环境的作用是不容忽视的, 因此对于大型电厂某些特殊位置来说, 空调是不可或缺的。为了对电厂内的空调运行设备进行有效的控制和管理, 使空调设备的运行维护费用降到最低, 充分利用节能技术, 空调控制系统逐渐走向自动化。

为了节约能源, 在火电厂的中央空调中广泛使用全水方式循环系统。全水方式是将冷冻机制出的水 (冷冻水) 通过管道输送至末端装置 (如风机盘管) 向室内送出冷风, 或将加热器的热水输送至末端装置 (如风机盘管) 向室内送出热风的一种空调方式。

在火电厂中, 为减轻运行人员的劳动强度, 同时实现节能运行的目的, 而PLC具有可靠性高、稳定性高、环境的适应性强、具有完善的中断系统、可完成实时数据采集、实时决策及实时控制、具有丰富的指令系统和完善的外围设备、扩展方便、软件优化设备运行等特点。

1 暖通控制系统的组成

1.1 PLC、软硬件

该电厂暖通控制系统PLC采用GE PACS 7i系列, 通过以太网, 它为用户提供了程序上传/下载、在线编辑、对等通信、数据采集以及上位机通信等强大的功能, 该PLC控制系统主要卡件的型号配置如下。

(1) 数字量输入卡 (DI) 采用IC200MDL640系列。

(2) 数字量输出卡 (DO) 采用IC200MDL740系列。

(3) 模拟量输入卡 (AI) 采用IC200ALG260系列。

(4) 模拟量输出卡 (AO) 采用IC200ALG320系列。

控制系统网络的构建如图1。

工程师站采用质量稳定、运行可靠的研华工控机, 监控软件则采用Wonderware公司InTouch 9.5无限点开发版, 该软件可以直接在微软公司的Windows系统下运行, 并具有良好的实时性, 更具有高性能的图形界面功能。

1.2 监测设备、执行设备

用于室内温湿度测量用的监测设备采用加拿大GREYSTONE的RH100B型变送器, 室内布置方式以该电厂电子设备室为模板, 采用4点对称布置方式 (尽量布置在远离大门及出风口处) , 高度在1.5m, 这样既能平均合理的测量出室内温湿度, 又能布置在主要设备的运行高度, 其他测量房间均参考电子室的布置方式。

风阀均采用瑞士BELIMO进口原装优质产品;动态平衡调节阀均采用FLOWCON系列产品, 从而保证在系统投入、工况切换、温度调节、风量调节中开度的精确性。

汽机房双层电动防雨百叶执行机构采用瑞士捷文特生产的DKJOX2K型执行机构。

1.3 部分主要空调设备

空调主要设备如下。

(1) 3台风冷螺杆式冷水机组;

(2) 1套定压膨胀机组;

(3) 3台冷冻水冷冻水循环泵及其3套变频控制柜;

(4) 若干台组装式空气处理机组。

2 火电厂暖通系统工作方式

该电厂暖通系统分为主厂房集控楼区域、灰控楼区域及厂前区制冷加热站, 该系统的设计初衷是无人值守的思想设计的。本系统根据业主要求、设计院的设计思想及当地气候条件的影响, 分为三种系统运行工况, 即夏季运行工况、冬季运行工况及过渡季通风工况。在各运行工况条件下, 系统的设备和部件的状态如下。

(1) 夏季运行工况:组装式空气处理机组中的送风机和回风机投入运行, 送风阀开启, 回风阀开启, 新风阀位于最小开度, 分风调节阀全开, 排风阀关闭;冷却盘管进口处的动态平衡电动调节阀 (制冷状态) , 其运行将根据控制室室内温度和相对湿度进行调节;相关冷冻水系统进入制冷运行状态。

(2) 冬季运行工况:组装式空气处理机组中的送风机和回风机投入运行, 送风阀开启, 回风阀开启, 新风阀位于最小开度, 分风调节阀全开, 排风阀关闭;加热盘管进口处的动态平衡电动调节阀 (制热状态) 、高压喷雾加湿器进入待机状态, 其运行将根据控制室室内温度和相对湿度进行调节;相关热水系统进入制热运行状态。

(3) 过渡季运行工况:组装式空气处理机组中的送风机和回风机投入运行, 送风阀开启, 回风阀开启;分风调节阀、新风阀及排风阀开度的调节则应根据控制室室内温度联动调节, 达到系统的节能运行;冷却/加热盘管进口处的动态平衡电动调节阀 (制冷/制热状态) 、高压喷雾加湿器等进入待机状态, 其运行将根据控制室室内相对湿度进行调节;相关冷冻水/热水系统进入制冷/制热运行状态。本系统运行工况切换应有两种方式, 即手动切换和自动切换。手动切换时, 由运行人员在就地盘或中央操作站内的控制盘上手动切换;自动切换时, 则应根据室外温湿度、室内温湿度转换。空调系统运行为变新风系统运行, 冬夏季为10%新风;过渡季为100%新风来降温或加热空调房间。夏季当室外空气焓值高于室内焓值时, 空调系统为最小新风运行。冬季根据空调机组混合段的混风温度调节新风量, 以维持混风温度不低于10℃, 当最小新风仍无法满足混合段温度要求时, 制热系统投入运行。

3 火电厂暖通控制系统原理

虽然该电厂暖通系统采用PLC控制系统, 但整套系统的启停仍需手动操作, 而在系统启动稳定运行后, 整套系统会根据原先设定的运行工况、各房间的温湿度要求自行自动调节, 满足各个房间的要求。

3.1 风机系统的投入

系统的启动为手动。启动顺序应依次为:开启相应运行组装式空气处理机组进出口的送风阀, 回风阀及分风调节阀, 新风阀、排风阀;动态平衡电动调节阀、高压喷雾加湿器等进入待机状态;延迟 (延迟时间在一定的时间范围内手动可调) 后, 启动相应机组的送风机、回风机。该风机系统启动逻辑见图2 (该启动逻辑中已标明部分阀门开度要求, 该逻辑已简略火灾报警信号、出口滤网差压高报警) 。

3.2 运行工况切换

由于该系统有三种运行工况, 分别为夏季、冬季及过渡季运行工况, 而这些运行工况的切换主要在于电厂所在区域气候条件、操作人员经验等各个因素影响, 具体切换方式如下。

(1) 本系统运行工况切换应有两种方式, 即手动切换和自动切换。

(2) 手动切换时, 由运行人员在就地盘或中央操作站内的控制盘上手动切换;自动切换时, 则应根据室外温湿度、室内温湿度转换。

(3) 空调系统运行为变新风系统运行冬夏季为10%新风;过渡季为100%新风来降温或加热空调房间。夏季当室外空气焓值高于室内焓值时, 空调系统为最小新风运行。冬季根据空调机组混合段的混风温度调节新风量, 以维持混风温度不低于10℃当最小新风仍无法满足混合段温度要求时, 制热系统投入运行。

4 结语

通过PLC系统构建的大型火电厂暖通控制系统, 既可以充分发挥工业PLC系统的可靠性高, 抗干扰能力强的特点, 又可以发挥计算机处理数据、打印图表、储存数据等优点。由于该电厂暖通控制系统采用了工业PLC控制系统 (非采用传统的DDC控制方式) , 使其的软硬件设备与电厂内其他外围控制系统 (化水、输灰、除渣等) 所配置的软硬件系统一致, 可以使该电厂在基建期间、调试期间、生产期内的配件共享, 设备的备品备件种类可以大幅减少、数量大幅减少、经费投入大幅减少。

摘要：根据大型火电厂暖通系统的要求, 结合某大型火电厂暖通系统设备的构成, 阐述了暖通控制系统的基本原理及工作方式。

关键词：火电厂,暖通,控制