智能控制系统在燃气管道供应中的应用
唐轶先 (深圳市燃气集团有限公司，广东深圳518040)
摘要：本文介绍了融现代电子技术和微机控制技术为一体的PLC系统和变频调速系统在燃气供应系统中的应用，实现了燃气供应系统的稳压控制，通过压力侍感器测量管道燃气的压力、流量计测得燃气流量，并通过PLc的程序转换．作为变频调速器的输入信号，通过变频调速器的调整，实现燃气供应系烷电机的变烦调速，从而达到稳定供气的目的。关键词：燃气供应系统；微机控制，PLC系统
1 前言
随着现代城市的发展，管道燃气供应以其方便、经济，安全等优点得到广泛应用，正逐步取代瓶装供气。燃气具有易燃、易爆的特点，为了保证燃气供应的安全并实现最佳调度，必须及时掌握系统运行状态，了解压力、流量，储罐液位、温度等数据。随着计算机技术的应用，由微机及智能化器件组成的燃气自动监测系统成为燃气实现自动化生产供应不可缺少的工具。智能控制系统是利用远程压力传感器采集压力、流量计采集的流量信号，通过PLC系统转换，输入变频器进行变频调整，控制燃气供应系统设备运行工况，以达到燃气稳定供应的目的，避免夜间无人看守时因管道超压而导致事故的发生。
2 智能供应燃气的变频调速稳压系统
2．1变频稳压供应燃气的特性及优点
在管道燃气供应系统中，随着时间的变化，燃气供应量也在变化，昼、夜需求量差别较大。若维持相同的燃气供应，不仅浪费大量的电能，也将使管道系统压力提高。当管道中燃气的流量发生变化时，阻力损失也随之变化。公式为：
式中：
h——阻力损失；
λ——摩擦系数；
d——管道内径；
v——流速；
g——重力加速度；
L——直管段长度。
式中：
Q——流量，
r——管道内径的半径。
根据管道阻力特性，管道各处的压力也会相应的变化，若不调整压缩机的转速，只能通过调节管道系统的阀门降低系统的压力，这种方式会造成能量损失。采用变频调速技术，可以在保持管道出口压力稳定的情况下，压缩机的输出功率比原来减小，从而实现节能的目的。另外，通过流量的改变对压力进行补偿，采用变频器还可以设定启动频率和停止频率，
图1
利用变频技术，实现储气站压缩机电机的软启动，对储气站相关设备的保养及维护都有好处，启动的电流比较稳定，管道中的燃气量也相应稳定，从而减少了在管道中燃气超压现象，对管??оч ??釰Μ道系统的正常运行起到有效的保护作用。
2．2 智能控制系统稳压供应燃气原理
智能控制系统根据燃气量的用量，保持燃气系统稳压供应原理框图2。
图2 稳压燃气供应示意图
通过远程压力传感器采集管道中的燃气压力，并与压力设定器的信号比较后传送给变频器，差值经比例、积微分计算后去控制变频器，调节燃气压缩机电机的转速，达到调节燃气供应压力的目的。此外，由流量计采集的流量信号经PLC也传给变频器，用来补偿因管道中燃气流量损失而造成的系统各处压力的不稳定，两者信号的共同调节使管道系统中燃气的压力保持相对稳定。
3 智能控制器通过PLC系统和变频调速系统实现稳压供气的特性
3．1简 述
储气站压缩机电机稳定运行时，电动机的实际输出功率根据燃气用量来决定，在不同的电机转速下，功率也是不同的。为了保持运行过程中燃气压力的相对稳定，调速方法和控制特性需要与燃气需求量相对应。
3．2PLC控制系统
(1)由远程压力传感器采集的燃气压力，信号送到可编程PLC内，经过PLC内程序软件的处理，作为变频器调节系统控制的输入信号。
(2)由流量计所测得的流量信号，经过AI放大后通过PLC的程序转化后读入PLC内，作为变频器调节系统控制的电流输入信号。同时获取压力信号和流量信号是为了利用压力信号在整体上观察压力变化情况，而流量信号是为了通过计算管道流量损失实现压力补偿，两种信号共同作用使设备在任何一种状态下均向管道提供与实际流量相适应的最佳燃气压力，从而达到最佳节能、稳压供应燃气的目的。
3．3变频器的控制系统
变频器对整个燃气管道供应系统采取即时监测，及时对各个信号的变化作出相应处理的功能。变频器本身有一定的频率范围，一般设定为与燃气管道供应相适应的大、小两个频率范围，这样既有利于压缩机电机的启动也有利用正常运行。运行控制是通过远程压力传感器采集的信号经过PLC系统处理后输入到变频器，具体的工作原理见图3：
图3 变频器的控制系统工作原理
通过对照预先设定的压力，利用变频器的控制面板进行控制和操作，最后通过调频技术使输出的流量和压力保持相对的稳定，从而使整个系统实现变频稳压的性能。变频器的有关功能和控制操作见有关技术资料。
4 结 论
储气站燃气压缩机电机配套PLC系统和变频调整系统，通过PLC对系统压力和流量的控制，变频调节压缩机电机频率，实现对管道系统稳压燃气供应的目的。该技术操作简单，并运行稳定，节约能源，所有的操作都可以在控制面板上实现，是一种值得推广的技术。
参考资料：
[1]王兆义．可编程控制教程．机械工业出版社．1993．
[2]廖常初．PLC编程及应用．机械工业出版社．2002．
[3]冯良．燃气工程电算方法．同济大学出版社．1998．
[4]周伟国．秦朝蔡，燃气脉冲燃烧技术．同济大学出版社．1998．
[5]徐正康．吴红松．液化天然气在燃气工业中的应用．燃气与热力．1998，(5)：27-29． |
| |
| | |
 相关新闻 | |
| |
