带电加热器控制柜的压力控制系统的制作方法

带电加热器控制柜的压力控制系统的制作方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本实用新型涉及天然气压力控制技术领域，具体地说是一种带电加热器控制柜的压力控制系统。
[【背景技术】]
[0002]现有技术中，电加热器控制柜中一般采用温控器和固态继电器，或者采用温控器和可控硅的控制方式进行对天然气压力控制系统出口介质温度的调节。其中，温控器和固态继电器的控制方式中，对加热器的加热功率的控制，是要么100%全功率投入，要么完全切除功率供应，采用这种方式对设备的机械寿命影响很大，也不能够很好的实现O?100%的无级调温。而传统的温控器和可控硅的控制方式，尽管极少数可以实现O?100%的无级调温，但显示的可控参数很少，不能够提供很好的监控画面，给本领域的使用带来了诸多不便，若能克服上述问题，将具有非常重要的意义。
[【实用新型内容】]
[0003]本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种带电加热器控制柜的压力控制系统，不仅能够稳定的实现O?100%无级功率输出和温度控制调节，且电加热器控制柜正面显示的可控参数多，能够提供很好的监控画面，调节精度高，稳定性好，安全性能高。
[0004]为实现上述目的设计一种带电加热器控制柜的压力控制系统，包括橇座I以及电加热器控制柜38，所述橇座I上安装有管道2，所述管道2上自进口端至出口端依次安装有电加热器3、一体化温度变送器一 4、安全切断阀5、监控调压器6和工作调压器7，所述一体化温度变送器一 4与安全切断阀5之间的管道上装有节流截止放空阀一 8、手动球阀一 9、压力表一 10及双金属温度id11，所述压力表一 10的出口端连接双金属温度id11的进口端，所述双金属温度计一 11的出口端连接安全切断阀5的进口端，所述工作调压器7出口端的管道上安装有压力表二 12、压力变送器13、双金属温度计二 14、一体化温度变送器二 15、节流截止放空阀二 16及手动球阀二 17，所述压力表二 12的出口端连接压力变送器13，所述压力变送器13的出口端连接双金属温度计二 14，所述双金属温度计二 14的出口端连接一体化温度变送器二 15，所述电加热器控制柜38内设有PLC控制器22和可控硅功率调整器23，所述电加热器3通过线路连接PLC控制器22的输入端，所述PLC控制器22的输出端与可控硅功率调整器23的控制端连接。
[0005]所述电加热器3内部附有一只加热芯温度传感器，所述加热芯温度传感器通过线路连接PLC控制器22。
[0006]所述电加热器3壳体表面附有两只温度传感器，所述温度传感器通过线路连接PLC控制器22。
[0007]所述电加热器3内部附有两只芯体温度高温保护开关，所述芯体温度高温保护开关通过线路连接PLC控制器22。
[0008]所述电加热器3出口处设有一流量开关，所述流量开关通过线路连接PLC控制器22。
[0009]所述电加热器控制柜38的正面设有加热器功率指示表24、触摸屏25、双色指示灯26、旋转电位计27、急停按钮28、控制开关29和复位开关30，所述加热器功率指示表24、触摸屏25、双色指示灯26、旋转电位计27、急停按钮28、控制开关29和复位开关30分别通过线路连接PLC控制器22。
[0010]所述控制开关29为转换开关，所述转换开关包括手动、自动及远程控制模式。
[0011]所述电加热器控制柜38内部左侧自上而下依次设有空气断路器漏电保护31、电流互感器32、接触器33和可控硅功率调整器23，所述电加热器控制柜38内部右侧自上而下依次设有继电器34、电源36、断路器35和接线端子排37，所述空气断路器漏电保护31、接触器33、继电器34、断路器35分别通过线路连接PLC控制器22。
[0012]所述PLC控制器22包括电源模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块。
[0013]本实用新型同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，通过合理设置压力控制系统的结构，并在该压力控制系统中增设有电加热器以及电加热器控制柜，使得电加热器通过线路连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端与可控硅功率调整器的控制端连接，从而能够稳定的实现O?100%无级功率输出和温度控制调节，将成熟的可编程逻辑控制技术与电子电力技术相结合，显著提高了压力控制系统的控温精度，实现了经济高效稳定的控温，且电加热器控制柜正面显示的可控参数多，能够提供很好的监控画面，自动化程度高；此外，本实用新型所述的带电加热器控制柜的压力控制系统不仅调节精度高，稳定性好，而且安全性能高，操作非常方便。
[【附图说明】]
[0014]图1是本实用新型的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型中电加热器控制柜的外部结构示意图；
[0016]图3是本实用新型中电加热器控制柜的内部布置图；
[0017]图中:1、橇座 2、管道 3、电加热器 4、一体化温度变送器一 5、安全切断阀6、监控调压器7、工作调压器8、节流截止放空阀一 9、手动球阀一 10、压力表一11、双金属温度计一 12、压力表二 13、压力变送器14、双金属温度计二 15、一体化温度变送器二 16、节流截止放空阀二 17、手动球阀二 18、球阀一 19、手动球阀三 20、阀套式排污阀三21、球阀二 22、PLC控制器23、可控硅功率调整器24、加热器功率指示表25、触摸屏26、双色指示灯27、旋转电位计28、急停按钮29、控制开关30、复位开关31、空气断路器漏电保护32、电流互感器33、接触器34、继电器35、断路器36、电源37、接线端子排38、电加热器控制柜。
[【具体实施方式】]
[0018]下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明:
[0019]如附图所示，本实用新型包括:橇座I以及电加热器控制柜38，橇座I上安装有管道2，管道2上自进口端至出口端依次安装有电加热器3、一体化温度变送器一 4、安全切断阀5、监控调压器6和工作调压器7，一体化温度变送器一 4与安全切断阀5之间的管道上装有节流截止放空阀一 8、手动球阀一 9、压力表一 10及双金属温度计一 11，压力表一 10的出口端连接双金属温度计一 11的进口端，双金属温度计一 11的出口端连接安全切断阀5的进口端，工作调压器7出口端的管道上安装有压力表二 12、压力变送器13、双金属温度计二 14、一体化温度变送器二 15、节流截止放空阀二 16及手动球阀二 17，压力表二 12的出口端连接压力变送器13，压力变送器13的出口端连接双金属温度计二 14，双金属温度计二14的出口端连接一体化温度变送器二 15，电加热器控制柜38内设有PLC控制器22和可控硅功率调整器23，电加热器3通过线路连接PLC控制器22的输入端，PLC控制器22的输出端与可控硅功率调整器23的控制端连接。
[0020]本实用新型中，电加热器3内部附有一只加热芯温度传感器，加热芯温度传感器通过线路连接PLC控制器22 ;电加热器3壳体表面附有两只温度传感器，温度传感器通过线路连接PLC控制器22 ;电加热器3内部附有两只芯体温度高温保护开关，芯体温度高温保护开关通过线路连接PLC控制器22。电加热器3出口处设有一流量开关，流量开关通过线路连接PLC控制器22，用于报警和保护。
[0021]电加热器控制柜38的正面设有加热器功率指示表24、触摸屏25、双色指示灯26、旋转电位计27、急停按钮28、控制开关29和复位开关30，加热器功率指示表24、触摸屏25、双色指示灯26、旋转电位计27、急停按钮28、控制开关29和复位开关30分别通过线路连接PLC控制器22，该控制开关29为转换开关，转换开关包括手动、自动及远程控制模式。电加热器控制柜38内部左侧自上而下依次设有空气断路器漏电保护31、电流互感器32、接触器33和可控硅功率调整器23，电加热器控制柜38内部右侧自上而下依次设有继电器34、电源36、断路器35和接线端子排37，空气断路器漏电保护31、接触器33、继电器34、断路器35分别通过线路连接PLC控制器22，该PLC控制器22包括电源模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块。
[0022]本实用新型通过采用PLC模块和可控硅的控制方式，来实现对电加热器0-100%功率输出的无级控制。电加热器出口有温度传感器(即一体化温度变送器一)检测出口气体温度，其温度传感器给电加热器控制柜提供4?20mA信号，用于监测电加热器出口燃气温度。工作调压器出口有温度传感器(即一体化温度变送器二)检测出口气体温度，其温度传感器给电加热器控制柜提供4?20mA信号，用于PID控制回路的温度采集控制和监测调压器出口燃气温度。该电加热器出口处还设有一流量开关，提供无源触点信号以控制电加热器的起停加热功能。
[0023]本实用新型中，电加热器筒体内部附有一只加热芯温度传感器，用来反馈电加热器加热芯的内部温度，在超过高高限保护温度后，由PLC控制器输出(断开无源常开)信号切断加热器主电源回路进行安全连锁保护。电加热器壳体表面附有两只温度传感器，用来反馈电加热器壳体表面温度，在超过高高限保护温度后，由PLC控制器输出(断开无源常开)信号切断加热器主电源回路进行安全连锁保护。电加热器筒体内部附有两只芯体温度高温度保护开关，用来保护加热器，在超过高高限保护温度后，由芯体温度高温度保护开关输出(断开无源常开)信号切断加热器主电源回路，同时由PLC控制器输出(断开无源常开)信号切断加热器主电源回路进行安全连锁保护。
[0024]本实用新型中，电加热器就地自动控制电加热器燃气出口温度；电加热器的运行状态参数和报警信息以RS485通信信号反馈给站控室的主机，操作人员可在总控室输出启停信号控制电加热器远程启停(控制柜 为远程控制方式)。总控室主要监测电加热器运行状态、故障、出口温度。该电加热器为阻性负载，为了保证大功率电加热器在启停和调温的时候不会出现过零触发现象，功率调整器采用移相触发控制方式。在电加热器控制柜的人机界面上显示加热芯温度、表面温度、流量信号和出口介质温度等参数，可实现手动、自动调节温度。电加热器控制系统根据流量信号自动控制加热器功率控制器(功率调整器)启停加热，电加热器开始启动时，通过流量开关检测，根据加热器出口介质流动信号开始加热；若流量信号小于停止流量(流量开关触点断开)，则加热器功率调整器输出功率为零使加热器停止加热，加热器处在热备待机状态；当介质流量信号高于使动流量(流量开关触点闭合)时加热器开始加热；流量信号小于使动流量(流量开关触点断开)发出报警提示声音。
[0025]本实用新型中，加热器控制系统主要是功率控制器矢量调节控制电加热器的出口温度。电加热器出口设置一支温度传感器，实时的将介质温度传送给加热器控制系统，加热器控制柜系统的控制器PLC+信息显示触摸屏HRMl设备根据出口介质测量温度自动根据矢量温度算法对功率调整器负荷输出大小调节而控制出口介质温度在恒温范围。管线内有加热介质流动时(通过流量开关检测)，流动介质温度低于设定温度时，加热器控制系统提高电加热器输出功率，对流动介质进行加热，将温度加热至设定温度。当电加热器出口的流动介质温度超过设定温度时，加热器控制系统降低加热器输出功率，将温度降低至设定温度。当加热器管线内无介质流动时(通过流量开关检测)，加热器控制柜内功率控制器(功率调整器)处于热备待机状态，功率控制器无电流电压输出给加热芯而停止输出功率。
[0026]电加热器开始启动时，功率是从OKW开始逐渐升高，而不是满功率工作，这样能够防止加热器刚刚开始启动时，遭受负荷冲击，导致站场负荷过大，造成站场停电事故的发生。功率调整器具有自动限制输出电流功能和对加热器进行负荷安全保护功能。控制柜面板上设置有加热器功率指示表，可以指示加热器整体系统的有功功率，无功功率，有功电度，电流、电压等参数。该电加热控制柜设置有控制模式选择开关，具有手动/自动/远程三种控制模式，当转换开关处于“手动位置”时，加热器控制柜就地进行手动控制启、停，通过调节加热器功率调整器电位计而控制功率调整器负荷输出大小；当转换开关处于“自动位置”时，加热器控制柜就地进行手动控制启、停。由加热器安全型控制器PLC根据介质出口测量温度，控制功率调整器输出负荷大小而控制出口温度在恒温；当转换开关处于“远程位置”时，加热器控制柜由站控系统SCADA控制启停(无源触点信号)。由加热器安全型控制器PLC根据介质出口测量温度，控制功率调整器输出负荷大小而控制出口温度在恒温。
[0027]本实用新型具有安全保护报警锁定功能，加热器控制系统整体连锁保护设计为故障安全型，加热器出口介质温度传感器、调压器出口温度传感器、加热芯温度传感器，加热器表面温度传感器、加热器接线盒温度保护开关、流量开关、安全型PLC控制器等出现故障时，加热器均无法启动。加热器控制系统处于任何状态时，安全保护功能优先于任何其它控制功能的实施；温度保护控制回路与报警回路分别独立设置。处于工作状态时，任何操作不屏蔽连锁保护。加热芯温度超高高温报警及传感器故障停止加热，切断加热器供电主回路电源；加热器表面温度超高高温报警及传感器故障停止加热，切断加热器供电主回路电源；加热器出口温度超高高限温报警及传感器故障停止加热，切断加热器供电主回路电源；调压器出口温度超高高限温报警及传感器故障停止加热，切断加热器供电主回路电源；加热器接线盒温度保护开关超温报警停止加热，切断加热器供电主回路电源；加热器芯体内部温度保护开关超温报警停止加热，切断加热器供电主回路电源；介质出口流量开关故障停止加热，切断加热器供电主回路电源；PLC故障时，切断加热器供电主回路电源；加热器过载或短路时，加热器主回路断路器自动跳闸从而切断加热器供电主回路电源。
[0028]本实用新型具有报警锁定功能，当有任何高高限报警及传感器故障时，加热故障保护锁定停止加热功能，需要人工确认报警恢复后，手动操作控制柜就地报警复位按钮，进行报警复位。当有以下报警故障发生时，切断加热器功率主回路电源实现安全保护联锁功能:调压器出口燃气温度超高高限温度报警，调压器出口燃气温度传感器断路或短路故障报警，加热器出口燃气温度超高高限温度报警，加热器出口燃气温度传感器断路或短路故障报警，加热芯温度传感器超高高限温度报警，加热芯温度传感器断路或短路故障报警，加热器表面温度传感器超高高限温度报警，加热器表面温度传感器断路或短路故障报警，加热器芯体内部温度保护开关超温报警，加热器接线盒温度保护开关超温报警，加热器供电断路器分闸报警，功率调整器故障报警，控制柜ESD急停按钮动作报警，远程ESD急停按钮动作报警，PLC故障报警。
[0029]本实用新型能够实现远程传输参数，该系统提供RS485通讯方式和无源触点信号给站控DCS监控系统以供DCS监控实现远程监控。监测运行及报警故障状态。
[0030]本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种带电加热器控制柜的压力控制系统，其特征在于:包括橇座(I)以及电加热器控制柜(38)，所述橇座(I)上安装有管道(2)，所述管道(2)上自进口端至出口端依次安装有电加热器(3)、一体化温度变送器一(4)、安全切断阀(5)、监控调压器(6)和工作调压器(7)，所述一体化温度变送器一(4)与安全切断阀(5)之间的管道上装有节流截止放空阀一(8)、手动球阀一(9)、压力表一(10)及双金属温度id(11)，所述压力表一(10)的出口端连接双金属温度计一(11)的进口端，所述双金属温度计一(11)的出口端连接安全切断阀(5)的进口端，所述工作调压器(7)出口端的管道上安装有压力表二(12)、压力变送器(13)、双金属温度计二(14)、一体化温度变送器二(15)、节流截止放空阀二(16)及手动球阀二(17)，所述压力表二(12)的出口端连接压力变送器(13)，所述压力变送器(13)的出口端连接双金属温度计二(14)，所述双金属温度计二(14)的出口端连接一体化温度变送器二(15)，所述电加热器控制柜(38)内设有PLC控制器(22)和可控硅功率调整器(23)，所述电加热器(3)通过线路连接PLC控制器(22)的输入端，所述PLC控制器(22)的输出端与可控硅功率调整器(23)的控制端连接。
2.如权利要求1所述的压力控制系统，其特征在于:所述电加热器(3)内部附有一只加热芯温度传感器，所述加热芯温度传感器通过线路连接PLC控制器(22)。
3.如权利要求1或2所述的压力控制系统，其特征在于:所述电加热器(3)壳体表面附有两只温度传感器，所述温度传感器通过线路连接PLC控制器(22)。
4.如权利要求3所述的压力控制系统，其特征在于:所述电加热器(3)内部附有两只芯体温度高温保护开关，所述芯体温度高温保护开关通过线路连接PLC控制器(22)。
5.如权利要求4所述的压力控制系统，其特征在于:所述电加热器(3)出口处设有一流量开关，所述流量开关通过线路连接PLC控制器(22)。
6.如权利要求5所述的压力控制系统，其特征在于:所述电加热器控制柜(38)的正面设有加热器功率指示表(24)、触摸屏(25)、双色指示灯(26)、旋转电位计(27)、急停按钮(28)、控制开关(29)和复位开关(30)，所述加热器功率指示表(24)、触摸屏(25)、双色指示灯(26)、旋转电位计(27)、急停按钮(28)、控制开关(29)和复位开关(30)分别通过线路连接PLC控制器(22) ο
7.如权利要求6所述的压力控制系统，其特征在于:所述控制开关(29)为转换开关，所述转换开关包括手动、自动及远程控制模式。
8.如权利要求7所述的压力控制系统，其特征在于:所述电加热器控制柜(38)内部左侧自上而下依次设有空气断路器漏电保护(31)、电流互感器(32)、接触器(33)和可控硅功率调整器(23)，所述电加热器控制柜(38)内部右侧自上而下依次设有继电器(34)、电源(36)、断路器(35)和接线端子排(37)，所述空气断路器漏电保护(31)、接触器(33)、继电器(34)、断路器(35)分别通过线路连接PLC控制器(22)。
9.如权利要求8所述的压力控制系统，其特征在于:所述PLC控制器(22)包括电源模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块。
【专利摘要】本实用新型涉及一种带电加热器控制柜的压力控制系统，包括橇座(1)以及电加热器控制柜(38)，橇座(1)上安装有管道(2)，管道(2)上自进口端至出口端依次安装有电加热器(3)、一体化温度变送器一(4)、安全切断阀(5)、监控调压器(6)和工作调压器(7)，工作调压器(7)出口端的管道上安装有压力表二(12)、压力变送器(13)、双金属温度计二(14)、一体化温度变送器二(15)、节流截止放空阀二(16)及手动球阀二(17)，电加热器控制柜(38)内设有PLC控制器(22)和可控硅功率调整器(23)；本实用新型能够实现0～100％无级功率输出和温度控制调节，且电加热器控制柜正面显示的可控参数多，能够提供很好的监控画面。
【IPC分类】F17D3-01, F17D1-02
【公开号】CN204300699
【申请号】CN201420761688
【发明人】李宇新
【申请人】高拓石油天然气技术（上海）有限责任公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月5日