AI多路巡检显示仪的冷却塔安全运行的应用———AI多路巡检显示仪

　　
      
  关键词：冷却塔、报警仪
  一、概述：
  工业中，使热水冷却的一种设备。水被输送到塔内，使水和空气之间进行热交换，或热质交换，以达到降低水温的目的。在运行过程中安装控制仪表来保证冷却塔的正常运行。
  
  二、冷却塔的功能适用范围
    工业生产或制冷工艺过程中产生的废热，一般要用冷却水来带走。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。例如：火电厂内，锅炉将水加热成高温高压蒸汽，推动汽轮机做功使发电机发电，经汽轮机作功后的废汽排入冷凝器，与冷却水进行热交换凝结成水，再用水泵打回锅炉循环使用。这一过程中乏汽的废热传给了冷却水，使水温度升高，挟带废热的冷却水，在冷却塔中将热量传递给空气，从风筒处排入大气环境中。另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，带到目前为走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，在一定的大气条件下，一定的冷却水量所能达到的水温。进水温度高，温差大；反之，温差小。从而达到降温之目的。进出水的温差、风量的大小、风机的安全运行是主要的考核指标。
  冷却塔应用范围：主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域，应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。
  冷却塔的分类：
1、按通风方式分有自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔。
2、按热水和空气的接触方式分有湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔。
3、按热水和空气的流动方向分有逆流式冷却塔、横流（交流）式冷却塔、混流式冷却塔。
4、按用途分一般空调用冷却塔、工业用冷却塔、高温型冷却塔。  
5、按噪声级别分为普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却塔、超静音型冷却塔。
  6、其他如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。          图1
   
   
  三、冷却塔监控仪表选型
　　（1）风机节能控制
  风机节能控制管理的目的，是实现风机运行闭环自动控制。根据生产的需要预先设定供水温度，由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响，用温感探头的实测值及时反应出来，最终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度，实现自控节能。对于冷却塔来说用PID来调节，作用不大，而应该采用冷却效果的好坏来启动多台冷却塔风机，根据测量供水温度的变化，自动调节风机的开、停机数量达到控温节能的目的。多台并联的机群形式工作节能控制，这是一种简单易行、费用低廉的控制方法，但它又有别于常规的PID模拟调节方式。又不允许风机频繁启停；既要保证风机能单台工作，又要求多台风机在时间和启停次数上平衡运行，保证有一定的控温精度。根据测量供水温度的变化，自动调节风机的开、停机数量达到控温节能的目的。
  仪表选型：
  AI-704MAJ0J0J0L5L5S型设置每个通道的上限报警，温度每高一个上限报警设定值就开机，低了就停机，设置回差温度值1度，参数代号DF控制电机不频繁启停。可连续控制3台电机的起停。传感器采用三线制PT100铂电阻
    参数设置：表1
  
  （2）水温的温差测量
　　进出塔水温取水口温差测量，在进出水口安装温度传感器PT100热电阻温度计，配合AI-702MAJ0J0L5L5S多路巡回报警仪来监测温度，计算温差值；参数设置：用减法器当Sn3=42时，PV2－PV1=PV3温度的差值；
  （3）环境空气干、湿球温度测量
  　环境空气干、湿球温度的测点，必须避开湿空气的回流范围，所以测点设远一些，距塔30～50米处。干、湿球温度的测量宜采用机械通风干湿表。这种仪表上装有小风扇，通过测温元件感热部分的风速可达2．5米／秒以上。通风的作用是为了校正辐射影响，所以温度计要绝对防止太阳或其他热辐射而放在气象亭内，距地面高度1．5～2．0米。采用AI-702MAJ0J0L1L1S干湿球温湿度仪表来测量。
  关于用干湿球法测量湿度
  利用2路三线制Pt100热电阻输入，用干湿球法可同时测量环境温度（干球）及湿度，在风速和大气压力稳定条件下，经校准后湿度测量精度优于1%RH，该方法可适应温度0~100度及湿度0~100％RH的测量范围，解决了一般陶瓷湿度传感器在高温高湿下无法长期工作问题。M1、M2分别装两个J0模块，2路三线制热电阻输入；
  参数设置：Sn1设置为22，Sn2设置为42，大气压力和风速由Po及SPEd两个参数定义。由于两只Pt100及测量通道的微小误差都会对湿度测量带来较大的误差，因此测量湿度前建议先校准湿度，校准可将干球Pt100也缠上纱布，与湿球同等条件，稳定后调整Sc2参数，使湿度显示值为100％，再将干球纱布去除即可。温度测量分辨率为0.01度，湿度测量分辨率为0.1%RH，但末位数较不稳定，建议设置dIP1＝1，dIP2=0，使显示分辨率分别位0.1℃及1％RH。参数设置参考表1
  （4）供水量测量
  水量测量多在塔的进水管上进行，当无法在进水管上测量时，也可在塔的出水沟道上测量。管道上测流量一般用超声波流量传感器，配合AI-708HAI4L1L1S流量积算仪，设置超声波流量传感器的量程范围；参数设置参考说明书。
  （5）轴承油温测量、电机热继保护停机报警
     电机在长期运行中难免电机出问题，温度超温产生电机故障影响冷却塔的正常运行，轴承油温超温报警，设定温度上限报警；电机热继保护停机报警，把电机的接触器的运行常闭干接点接在热电偶端子上。利用热电偶的测量回路的电势特性，当电机运行时巡检仪显示的温度是常温，当热继动作交流继电器动作断开，热电偶断开显示1312使仪表报警，对冷却塔起到保护功能。
  仪表选型AI-706MAJ1J1J1L5L5S型；参数设置参考表1
  （6）电压、电流、功率测量
  冷却塔的风机电压、电流、功率测量的监控随时了解电机的运行情况采用交流电流/电压/功率通用型测量显示报警仪表；
  仪表型号：AI-601ANX3L5L5S4型交流电流/电压/功率通用型测量显示报警仪表；标准型，输入电压0~500VAC，电流0~5A
  具备采用互感器隔离的一路交流电压及一路交流电流信号输入，测量精度高达0.2级，主板与强电隔离，支持通讯、变送及报警等功能。
  支持多达四路报警功能，包括二路上限及二路下限报警，可以独立输出也可共用一路继电器输出。
  改变AI-601输入规格参数，INP=0,测量交流电压；INP=1测量交流电流；INP=2测量功率，当主测量信号为功率时，可透过通讯口读取电流及电压；INP=3，4时主测量信号为功率，但下排显示器可同时分别显示电流和电压；INP=5,主测量信号为电流，下排显示器同时显示电压。输入对应的量程范围，显示电压、电流、功率参数。
  
  四、实现计算机联网控制
  上面所介绍的测控系统，可以通过一条RS485通讯总线组建AIFCS现场总线型计算机监控系统，通讯距离达到1200米；根据现场的要求采用了RS485总线技术，由于RS485总线技术具有良好的实时性、可靠性、抗干扰能力及检错能力，所以在一些条件比较苛刻的场合里广泛应用。通过串口实现整个系统运行监控，其画面包含：现场模拟图、风机状态指示、温度压力显示、各种参数设置、变频调节、实时温度曲线图、设定温度曲线图以及报警信息。
  （1）信息显示画面
  在流程图上可根据现场的要求添加工业现场的量程图片。仪表显示画面主要显示在冷却塔当前运行状态信息值，如当前温度、温湿度、电压、电流、功率、等参数在流程图、实时趋势图或仪表画面上：点击【仪表显示框】出现操作平台：可看到该AI仪表定义控制设备的名称，位号、仪表型号，地址，量程上限，量限下限，测量单位，此时AI仪表的所有显示参数与控制按纽都体现在该平台上。
  （2）实时报警处理画面
  对系统实时采集的数据进行判断，当符合报警条件后，屏幕将弹出闪烁的醒目报警信号，具有画面报警和声音报警功能。实时检测被测电机参数以及系统电源等故障异常报警。具体在监控中可以设置所记录事件的类型，起止时间，对应的动作等。
  （4）报表打印画面
  选择报表名称、设置查询时间范围的打印时间段，选择查询间隔等，生成报表，随时打印，还可选择数据导出功能按Excel类型报表导出。各类报表可导出到软件外以Microsoft Excel文档或浏览器的形式保存。报表查询：输入起始与结束时间段查询历史数据；采样有1；3；5；15；30；60分钟可选择报表。
  （5）实时数据曲线画面
  监视窑炉有关参数的变化趋势曲线，从而可以了解窑炉在一段时间的运行状况。工业现场温度控制器采集测量值，编辑实时曲线，可同时显示8条实时曲线，用颜色来区别。曲线显示可选百分比与实时曲线2种图。也可屏蔽其他曲线，显示单条曲线。呈现的实时数据，并存入系统内数据库，以便日后数据查询等使用。
  （6）历史趋势画面
  功能与实时数据曲线类似，只是它显示的是过去一段时间设备的运行参数值。选中历史曲线组别，设置查询时间范围，显示的是单条或显示全部曲线，点击查询。在历史曲线上可写入备忘录，可写入59个字。直接打印在历史曲线上。可有选择1条或多条来打印历史曲线。
  （7）运行记录画面
  记录软件运行中操作对应的动作记录备案。如：登陆系统、退出系统、打印曲线名称、修改参数等。选择时间段可查询某段时间的记录运行情况。
  （8）用户管理画面
  可以允许不同权限的用户登陆，登陆后，可进行相关的操作。同时还可以允许用户注销自己的身份，这样既可实现灵活，方便的应用，又能保证系统的安全性。
  （10）巡检报告画面
  用户根据冷却塔的运行情况，随时巡检并记录运行情况，生成报告。留言备忘、可随时添加。
  计算机监控软件的应用起到了实时监控网内所有控制器的测量参数，实现综合管理；修改网内各控制器的设定参数；根据各控制器运行参数变化实现系统自动化管理；进行历数据及图形的记录，帮助分析，方便查询；不需要进行人工上塔巡检实测；加强风机的科学现代化管理。
   
  五、结束语：
  冷却塔用多路巡检显示仪监控运行参数，既简单又实用，保证了冷却塔的安全运行，此监控系统主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域，为冷却塔安全运行保驾护航。