石化企业稳高压消防给水控制系统研究.pdf
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1、技 术 与 应用 石 化企业稳高压消 防给水控制系统研究 刘 丽 丽 ( 山东铝业职业学院,山东 淄博 2 5 5 0 5 1 ) 摘要石油化学工业在生产过程中使用的原材料、半成 品、成品以及各种辅助材料大都是易 燃易爆物质,极易弓 I 发火灾和爆炸事故,因而一直是消防保护的重点。本文主要针对石化企业稳 高压消防给水的控制系统进行 了研 究。针 对齐鲁石化储运厂液体车间消防泵房的实际情况和具体 要求提 出了整体控制方案。对控制系统的软件系统进行 了设计和分析;针对控制系统进行 了仿真 研究,用模糊算法对控制过程的 P I D参数进行调整,并利用遗传算法对模糊控制系统的控制规则 进行 了优化研究
2、,用 Ma t l a b进行 了仿真并对仿真结果进行 了分析。 关键词:稳高压消防给水控制系统;变频调速;P L C ;模糊算法 1 稳高压消防给水系统稳压工艺设计方案 选择 稳 高压 消 防给水 系统保 持 一定 的压 力 ,作 用有 两方 面 :一 是提 高供 水速度 ,二是 自动起 动消 防给 水泵 ,缩 短水泵 起动 时 间 。在 稳高压 系 统设计 中 , 高压 主泵及 起 动工 艺都是 相 同的 ,不 同的是系 统稳 压工艺设计 。实际中主要有以下 5 种方案。 1 )压力控制稳压工艺。系统检测到压力低于某 一 给 定值 ,起 动稳压 泵 ,高于 某一 给定 值 时,切 断 稳压
3、 泵 电源 。通过 自动起 动和 自动 关 闭将 消 防给水 系统压力控制在某一压力范围。 该工艺操作费用低 , 系 统泄漏 较 大时 ,稳压 泵容 易频 繁的起 动和 停泵 , 不 利于 设备管 理 ,甚 至会增 加设 备管理 费用 。 2 )常规稳 压泵稳 压工 艺 。稳压 泵 2 4 h运行 ,通 过控制泵出口回流 阀的开度来控制稳定系统压力 , 操 作 费用很 高 ,能耗 很大 。 3 ) 变 频稳 压泵稳 压工 艺 。 变频 稳压泵 2 4 h运 转 , 系统压力超过一定值时,电动机转速减低,流量减 少 ,系统压 力 下 降。当系 统压 力下 降到 一定值 , 电 动机 转速增 加
4、,流量 增大 ,压 力上 升 ,使系统 压力 维持在一定的压力范围内。 在火灾时系统大量用水, 主 消防泵 自动 起动 ,直接 供水 。该 工艺 省 电、操 作 费用 低 ,设计更合 理 。 4 ) 新鲜水系统稳压工艺。 通过单向阀将新鲜水 系 统和 消防水 系统 连通 ,由新鲜 水系统 对消 防水 系 统进行稳压。单向阀流量过大,消防给水泵无法 自 动 起动 ,单 向阀流量过 少 ,压力 容 易波 动 ,造成 消 防给水泵 频繁起 动 ,影 响设备管 理 。 5 )高位消防储水罐液位稳压工艺。 利用储水罐 I 7 6 l 电曩 s l 技7 lt 2 0 1 1 年第8 期 与 系统管线 通
5、过 单 向阀直接 连通 的方式对 消 防水系 统进行稳压和控制,系统平时压力由储水罐液位高 度控制 这种液位稳压工艺受储水罐液位高度的影 响,压力 只 能稳 定在 0 1 5 Mp a左右 。 以上 五种 工艺从 系统可 靠性 、年运 行 费用 两方 面 比较 ,变频 稳压泵 稳压工 艺是 改造设 计的首 选 。 2 控制 方案 选择 对于石化企业稳高压消防给水系统的控制,目 前 国内外应用的控制技术较多,有采用继电器与其 他 控制 仪表 组成 的 自动控 制 、P L C 、单 片机控 制 、 工业控制计算机等多种多样,P L C与其他控制器控 制特 点 比较 如下 : 1 )继 电器控制
6、:连线 多而复 杂 、体 积大 、功耗 大 、改变 困难 、触 点数 目有 限 ,因此灵 活性和 扩展 性很 差 。 2 ) 工业 控制 计算机 : 软 件编 制复 杂 , 不宜 掌握 , 价格 高 ,抗干 扰能 力不如 P L C强 。作 为上位机 使用 为好 。 3 )单 板计算 机 :具 有结 构简单 、使用 方便 、价 格 比较便 宜等优 点 。 一般用 于数 字采集 和工业 控制 。 但不如 P L C可靠,抗干扰能力差、编程复杂、不宜 掌握 。 4 )P L C 控制:可靠性高、抗干扰能力强,编 制简单、使用方便;设计 、安装容易、维护工作量 少 ;功 能完 善 、通 用性 强 ;
7、体 积小 、能耗 低 、性 价 比高 。 本控 制 系 统 设计 方 案 选 择 遵 循 设 计 安 装 投 资 小、操作使用简单、运行可靠稳定、便于本厂电气 人员维护维修等原则, 选择 P L C配合触摸控制屏进 行 控制 。 3 稳高压消防给水系统 的整体构成 齐鲁石化储运场液体车间消防给水系统 由三部 分组成:一部分是由消防储水池、消防栓、消防炮 及管线组成的供水管网; 另一部分是 由消防泵组 ( 两 台消 防泵 ) 、稳压 泵 组 ( 两 台稳压泵 ) 、 出 口电动 阀 构成的电动机泵组;还有一部分 P L C 、变频器、软 起 动器 、触 摸屏 、控 制切 换设 备 、压力 变送
8、器等 组 成的控制系统 。系统结构如图 1 所示。 图 1系统总 体框 图 生产给水管道供应的生产给水通过补充水管道 进 入消 防储 水池 ,正常情 况下 ( 无火 灾时 ) ,一 台稳 压泵变频运行稳定系统压力,保证管网压力不因渗 漏而下降,维持压力在 0 7 0 8 MP a之间。同时能够 供应初期火灾的消防用水 ,但不能满足消防设计流 量 。为确保系统压力稳定,系统备有一 台备用泵 , 两 台稳 压泵 实现 2 4 h轮值 以延 长设备 使用 寿命 。若 系 统 出现大 的泄漏 , 一 台稳 压泵 在变频 工作 状态 下 , 另一台泵软启动运行保证系统压力,加泵时间到压 力仍未到设定值下
9、限,发出报警信息,提醒值班人 员检查 管线 是否渗 漏 。 当发生火灾时,使用消防水炮或高压消火栓 , 管 网压 力下 降至 设定值 下 限 0 7 MP a以下 时 , 仪表 给 出开消防水泵的信号并在操作室报警 ( 提示操作人 员及 时到现 场 ,检查 消防水 泵 的运 行情 况 ) ,白起 动 ( 软起 )一 台消防水 泵 ,1 0 s 后 ,泵 出 口电磁 阀 自动 开启 , 向高压 消防水 管 网送水 ,供 应 工艺装 置 区 、 罐 区的高压 消 防用水 。如果第 一 台泵 出现 故障或 出 口压力过高 ( 设定为1 0 MP a ,此时压力高报警 ) , 则第一台泵 自动停 ,管
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