帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統的製作方法

2023-11-01 16:54:02

專利名稱:帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統，包括橇座(1)以及電加熱器控制櫃(38)，橇座(1)上安裝有管道(2)，管道(2)上自進口端至出口端依次安裝有電加熱器(3)、一體化溫度變送器一(4)、安全切斷閥(5)、監控調壓器(6)和工作調壓器(7)，工作調壓器(7)出口端的管道上安裝有壓力表二(12)、壓力變送器(13)、雙金屬溫度計二(14)、一體化溫度變送器二(15)、節流截止放空閥二(16)及手動球閥二(17)，電加熱器控制櫃(38)內設有PLC控制器(22)和可控矽功率調整器(23)；本實用新型能夠實現0～100％無級功率輸出和溫度控制調節，且電加熱器控制櫃正面顯示的可控參數多，能夠提供很好的監控畫面。
【專利說明】帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統
[【技術領域】]
[0001]本實用新型涉及天然氣壓力控制【技術領域】，具體地說是一種帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統。
[【背景技術】]
[0002]現有技術中，電加熱器控制櫃中一般採用溫控器和固態繼電器，或者採用溫控器和可控矽的控制方式進行對天然氣壓力控制系統出口介質溫度的調節。其中，溫控器和固態繼電器的控制方式中，對加熱器的加熱功率的控制，是要麼100%全功率投入，要麼完全切除功率供應，採用這種方式對設備的機械壽命影響很大，也不能夠很好的實現O?100%的無級調溫。而傳統的溫控器和可控矽的控制方式，儘管極少數可以實現O?100%的無級調溫，但顯示的可控參數很少，不能夠提供很好的監控畫面，給本領域的使用帶來了諸多不便，若能克服上述問題，將具有非常重要的意義。
[實用新型內容]
[0003]本實用新型的目的就是要解決上述的不足而提供一種帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統，不僅能夠穩定的實現O?100%無級功率輸出和溫度控制調節，且電加熱器控制櫃正面顯示的可控參數多，能夠提供很好的監控畫面，調節精度高，穩定性好，安全性能高。
[0004]為實現上述目的設計一種帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統，包括橇座I以及電加熱器控制櫃38，所述橇座I上安裝有管道2，所述管道2上自進口端至出口端依次安裝有電加熱器3、一體化溫度變送器一 4、安全切斷閥5、監控調壓器6和工作調壓器7，所述一體化溫度變送器一 4與安全切斷閥5之間的管道上裝有節流截止放空閥一 8、手動球閥一 9、壓力表一 10及雙金屬溫度id11，所述壓力表一 10的出口端連接雙金屬溫度id11的進口端，所述雙金屬溫度計一 11的出口端連接安全切斷閥5的進口端，所述工作調壓器7出口端的管道上安裝有壓力表二 12、壓力變送器13、雙金屬溫度計二 14、一體化溫度變送器二 15、節流截止放空閥二 16及手動球閥二 17，所述壓力表二 12的出口端連接壓力變送器13，所述壓力變送器13的出口端連接雙金屬溫度計二 14，所述雙金屬溫度計二 14的出口端連接一體化溫度變送器二 15，所述電加熱器控制櫃38內設有PLC控制器22和可控矽功率調整器23，所述電加熱器3通過線路連接PLC控制器22的輸入端，所述PLC控制器22的輸出端與可控矽功率調整器23的控制端連接。
[0005]所述電加熱器3內部附有一隻加熱芯溫度傳感器，所述加熱芯溫度傳感器通過線路連接PLC控制器22。
[0006]所述電加熱器3殼體表面附有兩隻溫度傳感器，所述溫度傳感器通過線路連接PLC控制器22。
[0007]所述電加熱器3內部附有兩隻芯體溫度高溫保護開關，所述芯體溫度高溫保護開關通過線路連接PLC控制器22。
[0008]所述電加熱器3出口處設有一流量開關，所述流量開關通過線路連接PLC控制器
22。
[0009]所述電加熱器控制櫃38的正面設有加熱器功率指示表24、觸控螢幕25、雙色指示燈26、旋轉電位計27、急停按鈕28、控制開關29和復位開關30，所述加熱器功率指示表24、觸控螢幕25、雙色指示燈26、旋轉電位計27、急停按鈕28、控制開關29和復位開關30分別通過線路連接PLC控制器22。
[0010]所述控制開關29為轉換開關，所述轉換開關包括手動、自動及遠程控制模式。
[0011]所述電加熱器控制櫃38內部左側自上而下依次設有空氣斷路器漏電保護31、電流互感器32、接觸器33和可控矽功率調整器23，所述電加熱器控制櫃38內部右側自上而下依次設有繼電器34、電源36、斷路器35和接線端子排37，所述空氣斷路器漏電保護31、接觸器33、繼電器34、斷路器35分別通過線路連接PLC控制器22。
[0012]所述PLC控制器22包括電源模塊、模擬量輸入輸出模塊、數字量輸入輸出模塊。
[0013]本實用新型同現有技術相比，結構新穎、簡單，設計合理，通過合理設置壓力控制系統的結構，並在該壓力控制系統中增設有電加熱器以及電加熱器控制櫃，使得電加熱器通過線路連接PLC控制器的輸入端，PLC控制器的輸出端與可控矽功率調整器的控制端連接，從而能夠穩定的實現O?100%無級功率輸出和溫度控制調節，將成熟的可編程邏輯控制技術與電子電力技術相結合，顯著提高了壓力控制系統的控溫精度，實現了經濟高效穩定的控溫，且電加熱器控制櫃正面顯示的可控參數多，能夠提供很好的監控畫面，自動化程度高；此外，本實用新型所述的帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統不僅調節精度高，穩定性好，而且安全性能高，操作非常方便。
[【附圖說明】

]
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型中電加熱器控制櫃的外部結構示意圖；
[0016]圖3是本實用新型中電加熱器控制櫃的內部布置圖；
[0017]圖中:1、橇座 2、管道 3、電加熱器 4、一體化溫度變送器一 5、安全切斷閥6、監控調壓器7、工作調壓器8、節流截止放空閥一 9、手動球閥一 10、壓力表一11、雙金屬溫度計一 12、壓力表二 13、壓力變送器14、雙金屬溫度計二 15、一體化溫度變送器二 16、節流截止放空閥二 17、手動球閥二 18、球閥一 19、手動球閥三 20、閥套式排汙閥三21、球閥二 22、PLC控制器23、可控矽功率調整器24、加熱器功率指示表25、觸控螢幕26、雙色指示燈27、旋轉電位計28、急停按鈕29、控制開關30、復位開關31、空氣斷路器漏電保護32、電流互感器33、接觸器34、繼電器35、斷路器36、電源37、接線端子排38、電加熱器控制櫃。
[【具體實施方式】]
[0018]下面結合附圖對本實用新型作以下進一步說明:
[0019]如附圖所示，本實用新型包括:橇座I以及電加熱器控制櫃38，橇座I上安裝有管道2，管道2上自進口端至出口端依次安裝有電加熱器3、一體化溫度變送器一 4、安全切斷閥5、監控調壓器6和工作調壓器7，一體化溫度變送器一 4與安全切斷閥5之間的管道上裝有節流截止放空閥一 8、手動球閥一 9、壓力表一 10及雙金屬溫度計一 11，壓力表一 10的出口端連接雙金屬溫度計一 11的進口端，雙金屬溫度計一 11的出口端連接安全切斷閥5的進口端，工作調壓器7出口端的管道上安裝有壓力表二 12、壓力變送器13、雙金屬溫度計二 14、一體化溫度變送器二 15、節流截止放空閥二 16及手動球閥二 17，壓力表二 12的出口端連接壓力變送器13，壓力變送器13的出口端連接雙金屬溫度計二 14，雙金屬溫度計二14的出口端連接一體化溫度變送器二 15，電加熱器控制櫃38內設有PLC控制器22和可控矽功率調整器23，電加熱器3通過線路連接PLC控制器22的輸入端，PLC控制器22的輸出端與可控矽功率調整器23的控制端連接。
[0020]本實用新型中，電加熱器3內部附有一隻加熱芯溫度傳感器，加熱芯溫度傳感器通過線路連接PLC控制器22 ;電加熱器3殼體表面附有兩隻溫度傳感器，溫度傳感器通過線路連接PLC控制器22 ;電加熱器3內部附有兩隻芯體溫度高溫保護開關，芯體溫度高溫保護開關通過線路連接PLC控制器22。電加熱器3出口處設有一流量開關，流量開關通過線路連接PLC控制器22，用於報警和保護。
[0021]電加熱器控制櫃38的正面設有加熱器功率指示表24、觸控螢幕25、雙色指示燈26、旋轉電位計27、急停按鈕28、控制開關29和復位開關30，加熱器功率指示表24、觸控螢幕25、雙色指示燈26、旋轉電位計27、急停按鈕28、控制開關29和復位開關30分別通過線路連接PLC控制器22，該控制開關29為轉換開關，轉換開關包括手動、自動及遠程控制模式。電加熱器控制櫃38內部左側自上而下依次設有空氣斷路器漏電保護31、電流互感器32、接觸器33和可控矽功率調整器23，電加熱器控制櫃38內部右側自上而下依次設有繼電器34、電源36、斷路器35和接線端子排37，空氣斷路器漏電保護31、接觸器33、繼電器34、斷路器35分別通過線路連接PLC控制器22，該PLC控制器22包括電源模塊、模擬量輸入輸出模塊、數字量輸入輸出模塊。
[0022]本實用新型通過採用PLC模塊和可控矽的控制方式，來實現對電加熱器0-100%功率輸出的無級控制。電加熱器出口有溫度傳感器(即一體化溫度變送器一)檢測出口氣體溫度，其溫度傳感器給電加熱器控制櫃提供4?20mA信號，用於監測電加熱器出口燃氣溫度。工作調壓器出口有溫度傳感器(即一體化溫度變送器二)檢測出口氣體溫度，其溫度傳感器給電加熱器控制櫃提供4?20mA信號，用於PID控制迴路的溫度採集控制和監測調壓器出口燃氣溫度。該電加熱器出口處還設有一流量開關，提供無源觸點信號以控制電加熱器的起停加熱功能。
[0023]本實用新型中，電加熱器筒體內部附有一隻加熱芯溫度傳感器，用來反饋電加熱器加熱芯的內部溫度，在超過高高限保護溫度後，由PLC控制器輸出(斷開無源常開)信號切斷加熱器主電源迴路進行安全連鎖保護。電加熱器殼體表面附有兩隻溫度傳感器，用來反饋電加熱器殼體表面溫度，在超過高高限保護溫度後，由PLC控制器輸出(斷開無源常開)信號切斷加熱器主電源迴路進行安全連鎖保護。電加熱器筒體內部附有兩隻芯體溫度高溫度保護開關，用來保護加熱器，在超過高高限保護溫度後，由芯體溫度高溫度保護開關輸出(斷開無源常開)信號切斷加熱器主電源迴路，同時由PLC控制器輸出(斷開無源常開)信號切斷加熱器主電源迴路進行安全連鎖保護。
[0024]本實用新型中，電加熱器就地自動控制電加熱器燃氣出口溫度；電加熱器的運行狀態參數和報警信息以RS485通信信號反饋給站控室的主機，操作人員可在總控室輸出啟停信號控制電加熱器遠程啟停(控制櫃為遠程控制方式)。總控室主要監測電加熱器運行狀態、故障、出口溫度。該電加熱器為阻性負載，為了保證大功率電加熱器在啟停和調溫的時候不會出現過零觸發現象，功率調整器採用移相觸發控制方式。在電加熱器控制櫃的人機界面上顯示加熱芯溫度、表面溫度、流量信號和出口介質溫度等參數，可實現手動、自動調節溫度。電加熱器控制系統根據流量信號自動控制加熱器功率控制器(功率調整器)啟停加熱，電加熱器開始啟動時，通過流量開關檢測，根據加熱器出口介質流動信號開始加熱；若流量信號小於停止流量(流量開關觸點斷開)，則加熱器功率調整器輸出功率為零使加熱器停止加熱，加熱器處在熱備待機狀態；當介質流量信號高於使動流量(流量開關觸點閉合)時加熱器開始加熱；流量信號小於使動流量(流量開關觸點斷開)發出報警提示聲音。
[0025]本實用新型中，加熱器控制系統主要是功率控制器矢量調節控制電加熱器的出口溫度。電加熱器出口設置一支溫度傳感器，實時的將介質溫度傳送給加熱器控制系統，加熱器控制櫃系統的控制器PLC+信息顯示觸控螢幕HRMl設備根據出口介質測量溫度自動根據矢量溫度算法對功率調整器負荷輸出大小調節而控制出口介質溫度在恆溫範圍。管線內有加熱介質流動時(通過流量開關檢測)，流動介質溫度低於設定溫度時，加熱器控制系統提高電加熱器輸出功率，對流動介質進行加熱，將溫度加熱至設定溫度。當電加熱器出口的流動介質溫度超過設定溫度時，加熱器控制系統降低加熱器輸出功率，將溫度降低至設定溫度。當加熱器管線內無介質流動時(通過流量開關檢測)，加熱器控制櫃內功率控制器(功率調整器)處於熱備待機狀態，功率控制器無電流電壓輸出給加熱芯而停止輸出功率。
[0026]電加熱器開始啟動時，功率是從OKW開始逐漸升高，而不是滿功率工作，這樣能夠防止加熱器剛剛開始啟動時，遭受負荷衝擊，導致站場負荷過大，造成站場停電事故的發生。功率調整器具有自動限制輸出電流功能和對加熱器進行負荷安全保護功能。控制櫃面板上設置有加熱器功率指示表，可以指示加熱器整體系統的有功功率，無功功率，有功電度，電流、電壓等參數。該電加熱控制櫃設置有控制模式選擇開關，具有手動/自動/遠程三種控制模式，當轉換開關處於「手動位置」時，加熱器控制櫃就地進行手動控制啟、停，通過調節加熱器功率調整器電位計而控制功率調整器負荷輸出大小；當轉換開關處於「自動位置」時，加熱器控制櫃就地進行手動控制啟、停。由加熱器安全型控制器PLC根據介質出口測量溫度，控制功率調整器輸出負荷大小而控制出口溫度在恆溫；當轉換開關處於「遠程位置」時，加熱器控制櫃由站控系統SCADA控制啟停(無源觸點信號)。由加熱器安全型控制器PLC根據介質出口測量溫度，控制功率調整器輸出負荷大小而控制出口溫度在恆溫。
[0027]本實用新型具有安全保護報警鎖定功能，加熱器控制系統整體連鎖保護設計為故障安全型，加熱器出口介質溫度傳感器、調壓器出口溫度傳感器、加熱芯溫度傳感器，加熱器表面溫度傳感器、加熱器接線盒溫度保護開關、流量開關、安全型PLC控制器等出現故障時，加熱器均無法啟動。加熱器控制系統處於任何狀態時，安全保護功能優先於任何其它控制功能的實施；溫度保護控制迴路與報警迴路分別獨立設置。處於工作狀態時，任何操作不屏蔽連鎖保護。加熱芯溫度超高高溫報警及傳感器故障停止加熱，切斷加熱器供電主迴路電源；加熱器表面溫度超高高溫報警及傳感器故障停止加熱，切斷加熱器供電主迴路電源；加熱器出口溫度超高高限溫報警及傳感器故障停止加熱，切斷加熱器供電主迴路電源；調壓器出口溫度超高高限溫報警及傳感器故障停止加熱，切斷加熱器供電主迴路電源；加熱器接線盒溫度保護開關超溫報警停止加熱，切斷加熱器供電主迴路電源；加熱器芯體內部溫度保護開關超溫報警停止加熱，切斷加熱器供電主迴路電源；介質出口流量開關故障停止加熱，切斷加熱器供電主迴路電源；PLC故障時，切斷加熱器供電主迴路電源；加熱器過載或短路時，加熱器主迴路斷路器自動跳閘從而切斷加熱器供電主迴路電源。
[0028]本實用新型具有報警鎖定功能，當有任何高高限報警及傳感器故障時，加熱故障保護鎖定停止加熱功能，需要人工確認報警恢復後，手動操作控制櫃就地報警復位按鈕，進行報警復位。當有以下報警故障發生時，切斷加熱器功率主迴路電源實現安全保護聯鎖功能:調壓器出口燃氣溫度超高高限溫度報警，調壓器出口燃氣溫度傳感器斷路或短路故障報警，加熱器出口燃氣溫度超高高限溫度報警，加熱器出口燃氣溫度傳感器斷路或短路故障報警，加熱芯溫度傳感器超高高限溫度報警，加熱芯溫度傳感器斷路或短路故障報警，加熱器表面溫度傳感器超高高限溫度報警，加熱器表面溫度傳感器斷路或短路故障報警，加熱器芯體內部溫度保護開關超溫報警，加熱器接線盒溫度保護開關超溫報警，加熱器供電斷路器分閘報警，功率調整器故障報警，控制櫃ESD急停按鈕動作報警，遠程ESD急停按鈕動作報警，PLC故障報警。
[0029]本實用新型能夠實現遠程傳輸參數，該系統提供RS485通訊方式和無源觸點信號給站控DCS監控系統以供DCS監控實現遠程監控。監測運行及報警故障狀態。
[0030]本實用新型並不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種帶電加熱器控制櫃的壓力控制系統，其特徵在於:包括橇座(I)以及電加熱器控制櫃(38)，所述橇座(I)上安裝有管道(2)，所述管道(2)上自進口端至出口端依次安裝有電加熱器(3)、一體化溫度變送器一(4)、安全切斷閥(5)、監控調壓器(6)和工作調壓器(7)，所述一體化溫度變送器一(4)與安全切斷閥(5)之間的管道上裝有節流截止放空閥一(8)、手動球閥一(9)、壓力表一(10)及雙金屬溫度id(11)，所述壓力表一(10)的出口端連接雙金屬溫度計一(11)的進口端，所述雙金屬溫度計一(11)的出口端連接安全切斷閥(5)的進口端，所述工作調壓器(7)出口端的管道上安裝有壓力表二(12)、壓力變送器(13)、雙金屬溫度計二(14)、一體化溫度變送器二(15)、節流截止放空閥二(16)及手動球閥二(17)，所述壓力表二(12)的出口端連接壓力變送器(13)，所述壓力變送器(13)的出口端連接雙金屬溫度計二(14)，所述雙金屬溫度計二(14)的出口端連接一體化溫度變送器二(15)，所述電加熱器控制櫃(38)內設有PLC控制器(22)和可控矽功率調整器(23)，所述電加熱器(3)通過線路連接PLC控制器(22)的輸入端，所述PLC控制器(22)的輸出端與可控矽功率調整器(23)的控制端連接。2.如權利要求1所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述電加熱器(3)內部附有一隻加熱芯溫度傳感器，所述加熱芯溫度傳感器通過線路連接PLC控制器(22)。3.如權利要求1或2所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述電加熱器(3)殼體表面附有兩隻溫度傳感器，所述溫度傳感器通過線路連接PLC控制器(22)。4.如權利要求3所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述電加熱器(3)內部附有兩隻芯體溫度高溫保護開關，所述芯體溫度高溫保護開關通過線路連接PLC控制器(22)。5.如權利要求4所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述電加熱器(3)出口處設有一流量開關，所述流量開關通過線路連接PLC控制器(22)。6.如權利要求5所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述電加熱器控制櫃(38)的正面設有加熱器功率指示表(24)、觸控螢幕(25)、雙色指示燈(26)、旋轉電位計(27)、急停按鈕(28)、控制開關(29)和復位開關(30)，所述加熱器功率指示表(24)、觸控螢幕(25)、雙色指示燈(26)、旋轉電位計(27)、急停按鈕(28)、控制開關(29)和復位開關(30)分別通過線路連接PLC控制器(22) ο7.如權利要求6所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述控制開關(29)為轉換開關，所述轉換開關包括手動、自動及遠程控制模式。8.如權利要求7所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述電加熱器控制櫃(38)內部左側自上而下依次設有空氣斷路器漏電保護(31)、電流互感器(32)、接觸器(33)和可控矽功率調整器(23)，所述電加熱器控制櫃(38)內部右側自上而下依次設有繼電器(34)、電源(36)、斷路器(35)和接線端子排(37)，所述空氣斷路器漏電保護(31)、接觸器(33)、繼電器(34)、斷路器(35)分別通過線路連接PLC控制器(22)。9.如權利要求8所述的壓力控制系統，其特徵在於:所述PLC控制器(22)包括電源模塊、模擬量輸入輸出模塊、數字量輸入輸出模塊。
【文檔編號】F17D3-01GK204300699SQ201420761688
【發明者】李宇新 [申請人]高拓石油天然氣技術（上海）有限責任公司