微型可編程控制器在磨煤機(jī)油站改造中的應(yīng)用

孫永再，李軍娟，張 琦

（河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300）

微型可編程控制器在磨煤機(jī)油站改造中的應(yīng)用

孫永再，李軍娟，張 琦

（河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300）

文章針對(duì)磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，介紹了微型可編程控制器+觸摸屏改造方案在磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制回路中的應(yīng)用，并闡述了油泵的啟?？刂?、運(yùn)行監(jiān)視和對(duì)運(yùn)行維護(hù)工作帶來的便利。

磨煤機(jī)頂軸潤滑油；可編程控制器；改造

山西某電廠2×350 MW機(jī)組鍋爐制粉系統(tǒng)采用正壓冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配有4臺(tái)美國福斯特惠勒公司生產(chǎn)的FW-D11D型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，磨煤機(jī)頂軸潤滑油系統(tǒng)配有兩臺(tái)復(fù)式潤滑油泵。磨煤機(jī)頂軸潤滑油系統(tǒng)的作用是在磨煤機(jī)啟動(dòng)前建立頂軸油壓，能夠按照要求頂起磨煤機(jī)大軸；在磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)提供大軸足夠的潤滑油。

磨煤機(jī)頂軸潤滑油系統(tǒng)控制回路主要由中間繼電器、反延時(shí)繼電器、脈沖繼電器等組成，運(yùn)行維護(hù)中主要存在以下問題：接線復(fù)雜、回路元件數(shù)量多、通用性差等，同時(shí)由于運(yùn)行年限已久，備品備件缺乏，給檢修維護(hù)工作造成一定困難。

1 原磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)介紹

1.1 磨煤機(jī)頂軸潤滑油系統(tǒng)介紹

油箱內(nèi)的潤滑油通過兩個(gè)逆止閥和油泵入口濾網(wǎng)進(jìn)入兩個(gè)潤滑油泵，通過油泵與濾網(wǎng)之間的切換閥可以切換濾網(wǎng)和油泵。油泵出口流量接近11.35L/min，最大油壓可達(dá)2500psi（17.2MPa），出口油壓經(jīng)過卸壓閥后極限值為1 400 psi（9.6 MPa）。油泵出口的高壓濾網(wǎng)可以分離進(jìn)入潤滑油中的煤粉，并列的兩個(gè)高壓濾網(wǎng)可以切換運(yùn)行。通過高壓濾網(wǎng)的潤滑油進(jìn)入油流量分配塊中，分配塊中有一系列按順序動(dòng)作的活塞，每個(gè)活塞控制一個(gè)分配塊的出油口，可以在下述兩種不同運(yùn)行工況下提供不同油路的油，大概動(dòng)作如下：在磨煤機(jī)啟動(dòng)前分配塊上的電磁閥勵(lì)磁，導(dǎo)向操作閥關(guān)閉，將潤滑油路從中隔離出來，這樣有足夠的潤滑油進(jìn)入頂軸油路，以便能夠頂起磨煤機(jī)大軸；在磨煤機(jī)啟動(dòng)后，電磁閥失磁，導(dǎo)向操作閥打開,將頂軸油路隔離開，大部分潤滑油進(jìn)入潤滑油管路去潤滑磨煤機(jī)軸承。

1.2 原磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)介紹

磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)控制功能有：油泵就地啟停；油泵遠(yuǎn)方啟停；事故情況下油泵之間聯(lián)鎖；油箱油溫控制等?？刂葡到y(tǒng)中控制設(shè)備及作用：PS1，油泵入口壓力開關(guān)，指示油泵入口壓力信號(hào)；FS，潤滑油流量開關(guān)，指示潤滑油流量信號(hào)；RLS，油箱液位開關(guān)，指示油箱液位信號(hào)；TS1，油箱溫度開關(guān)，指示油箱溫度信號(hào)；PS7，油泵出口壓力開關(guān)，指示油泵出口壓力信號(hào)；PS8，高壓濾網(wǎng)差壓開關(guān)，指示濾網(wǎng)差壓信號(hào)；PS9-1，驅(qū)動(dòng)端頂軸壓力開關(guān)，指示驅(qū)動(dòng)端頂軸壓力信號(hào)；PS9-2，非驅(qū)動(dòng)端頂軸壓力開關(guān)，指示非驅(qū)動(dòng)端頂軸壓力信號(hào)；R1，中間繼電器，遠(yuǎn)方停止B油泵；R2，中間繼電器，遠(yuǎn)方停止A油泵；RW，中間繼電器，潤滑油流量低繼電器；RPSA，中間繼電器，A油泵啟動(dòng)繼電器；TDPSA，反延時(shí)繼電器，A油泵停止后延時(shí)5 s該信號(hào)斷開；RPFA，中間繼電器，A油泵故障繼電器；TDFOA，脈沖繼電器，A油泵故障，發(fā)出5 s脈沖信號(hào)；RPSB，中間繼電器，B油泵啟動(dòng)繼電器；TDPSB，反延時(shí)繼電器，B油泵停止后延時(shí)5 s該信號(hào)斷開；RPFB，中間繼電器，B油泵故障繼電器；TDFOB，脈沖繼電器，B油泵故障，發(fā)出5 s脈沖信號(hào)；TD1，時(shí)間繼電器，油泵出口壓力、驅(qū)動(dòng)端頂軸壓力、非驅(qū)動(dòng)端頂軸壓力滿足，潤滑油流量不低延時(shí)30 s發(fā)出磨煤機(jī)允許啟動(dòng)信號(hào)；TD2，時(shí)間繼電器，磨煤機(jī)運(yùn)行中潤滑油流量低，延時(shí)10 s發(fā)出磨煤機(jī)跳閘命令；TD3，時(shí)間繼電器，任一油泵運(yùn)行，油泵出口壓力低，延時(shí)20 s發(fā)出報(bào)警信號(hào)?？刂圃韴D見圖1。

圖1 磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)控制原理圖

1.3 原控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想分析

原磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)控制功能由繼電器實(shí)現(xiàn)，除普通中間繼電器外，還使用兩個(gè)反延時(shí)繼電器、兩個(gè)脈沖繼電器。對(duì)于中間繼電器，隨著動(dòng)作次數(shù)增加，繼電器工作可靠性下降，繼電器觸點(diǎn)接觸電阻增加，影響控制回路正確動(dòng)作；對(duì)于特殊繼電器，存在采購費(fèi)用高昂、繼電器工作異常后異常原因難于查找等缺陷，因?yàn)槠涮厥夤δ苁强科鋬?nèi)置的電子電路板來實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)過程存在問題，以A油泵運(yùn)行，B油泵備用為例加以說明。A油泵運(yùn)行、磨煤機(jī)運(yùn)行，當(dāng)潤滑油流量低時(shí)，流量開關(guān)FS的常閉接點(diǎn)閉合，潤滑油流量低信號(hào)發(fā)出，中間繼電器RW、延時(shí)繼電器TD2勵(lì)磁，A油泵故障繼電器RPFA勵(lì)磁，A油泵故障脈沖繼電器TDFOA勵(lì)磁，A油泵啟動(dòng)繼電器RPSA失磁，A油泵停止運(yùn)行，如果此時(shí)B油泵無故障信號(hào)，A油泵故障脈沖繼電器TDFOA發(fā)出5 s脈沖信號(hào)，B油泵啟動(dòng)繼電器RPSB勵(lì)磁，B油泵聯(lián)啟成功,如果潤滑油流量低開關(guān)FS的常閉接點(diǎn)仍然閉合，延時(shí)繼電器TD2計(jì)時(shí)超過10 s，磨煤機(jī)就會(huì)跳閘。即油泵聯(lián)鎖過程為：磨煤機(jī)運(yùn)行中如果潤滑油流量低，則停止運(yùn)行油泵，聯(lián)啟備用油泵，認(rèn)為潤滑油流量低是油泵原因造成，強(qiáng)行停止運(yùn)行油泵。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一旦發(fā)生潤滑油流量低現(xiàn)象，最后都造成磨煤機(jī)跳閘，其原因是備用油泵聯(lián)啟后，10 s內(nèi)無法建立有效油循環(huán)，潤滑油流量低流量開關(guān)仍然動(dòng)作，結(jié)果導(dǎo)致磨煤機(jī)跳閘；如果運(yùn)行油泵因?yàn)殡姎庠蚬收咸l，不能直接聯(lián)啟備用油泵，仍然通過潤滑油流量低信號(hào)判斷聯(lián)啟備用油泵，延長備用油泵聯(lián)啟時(shí)間，增加磨煤機(jī)跳閘的風(fēng)險(xiǎn)。可見，這種油泵聯(lián)啟設(shè)計(jì)思想是不完善的。

因?yàn)槔^電器沒有記憶能力，造成磨煤機(jī)跳閘后故障原因難于追溯，給儀控、電氣、機(jī)械專業(yè)帶來很大困擾，以致每次故障原因查找都不了了之，不利于設(shè)備的可靠性治理。

2 磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)改造思路

2.1 油泵聯(lián)鎖控制功能改進(jìn)

在磨煤機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)潤滑油流量低現(xiàn)象時(shí)，運(yùn)行油泵繼續(xù)運(yùn)行，延時(shí)2 s聯(lián)啟備用油泵，延時(shí)2 s目的是防止?jié)櫥土髁块_關(guān)信號(hào)出現(xiàn)瞬時(shí)抖動(dòng)，備用油泵聯(lián)啟后未設(shè)計(jì)自動(dòng)停止功能，由運(yùn)行人員現(xiàn)場檢查后根據(jù)兩臺(tái)油泵運(yùn)行狀況手動(dòng)停止一臺(tái)油泵。

在磨煤機(jī)運(yùn)行中運(yùn)行油泵故障停止時(shí)，備用油泵立即聯(lián)啟，盡量不中斷潤滑油油循環(huán)，減小磨煤機(jī)跳閘的概率。

2.2 潤滑油溫度控制功能改進(jìn)

對(duì)于潤滑油溫度控制，由原來的開關(guān)量控制（溫度開關(guān)）更改為模擬量控制（熱電阻），不僅控制精度大大提高，而且可以連續(xù)監(jiān)視磨煤機(jī)潤滑油溫度。

2.3 增加故障追憶功能

控制系統(tǒng)中所有開關(guān)量信號(hào)（儀控就地測(cè)量元件、電氣元器件、外部系統(tǒng)信號(hào)等）全部進(jìn)入報(bào)警系統(tǒng)，以便異常情況下原因追溯。

3 改造后的磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)

由于該廠一期機(jī)組DCS控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長，擴(kuò)容能力有限，磨煤機(jī)頂軸潤滑油系統(tǒng)控制功能不可能由DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。因此我們確定微型可編程控制器+觸摸屏的改造方案，由可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制功能，觸摸屏實(shí)現(xiàn)故障追憶功能。

3.1 磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)配置

控制系統(tǒng)由三菱FX2N系列可編程控制器和三菱觸摸屏組成，可編程控制器型號(hào)為FX2N-80MR-001，觸摸屏型號(hào)為A975GOT-TB（A/D）-B。還配置 1臺(tái) A/D轉(zhuǎn)換器，型號(hào)為FX2N-4AD，將潤滑油溫度熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為開關(guān)量后送入可編程控制器。

3.2 可編程控制器控制邏輯設(shè)計(jì)[1]

3.2.1 油泵聯(lián)鎖控制邏輯

以A油泵為例對(duì)控制邏輯進(jìn)行說明。A油泵要遠(yuǎn)方啟動(dòng)，首先以下條件必須全部具備：無遠(yuǎn)方停止A油泵命令、無就地停止A油泵命令、A油泵熱繼電器未動(dòng)作、A油泵無故障信號(hào)、潤滑油油箱液位正常。第一個(gè)梯級(jí)是遠(yuǎn)方啟動(dòng)A油泵；第二個(gè)梯級(jí)是就地啟動(dòng)A油泵；第三個(gè)梯級(jí)是潤滑油流量低A油泵聯(lián)啟功能，此時(shí)A油泵須在備用方式，且磨煤機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)，潤滑油流量低信號(hào)發(fā)出，延時(shí)2 s，A油泵聯(lián)啟；第四個(gè)梯級(jí)是B油泵停止A油泵聯(lián)啟功能；第五個(gè)梯級(jí)是A油泵運(yùn)行輸出自保持功能。具體控制邏輯見圖2。

圖2 磨煤機(jī)A油泵控制邏輯

3.2.2 潤滑油溫度控制邏輯

潤滑油溫度由熱電阻測(cè)量，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入可編程控制器，可以在觸摸屏流程圖連續(xù)監(jiān)視。油箱加熱器啟停溫度設(shè)定值可以在觸摸屏上方便修改，油箱油位正常作為加熱器啟動(dòng)允許條件?？刂七壿嬕妶D3。

圖3 潤滑油溫度控制邏輯

3.3 觸摸屏功能設(shè)計(jì)

觸摸屏實(shí)現(xiàn)功能：流程監(jiān)視、變量設(shè)置、故障追憶等，其刷新周期可達(dá)到0.1 s。由于可編程控制器具有很高的可靠性，因此可編程控制器控制回路中絕大部分故障不是來自可編程控制器本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常見的按鈕或者一次測(cè)量元件存在問題造成回路短路或者開路故障；操作保險(xiǎn)熔斷使控制回路失電等，可編程控制器一旦檢測(cè)到元件故障，不僅具有報(bào)警功能，而且通過觸摸屏能立即顯示故障狀況，使維護(hù)人員能迅速判斷故障原因。

4 結(jié)束語

磨煤機(jī)頂軸潤滑油控制系統(tǒng)投運(yùn)一年多的運(yùn)行結(jié)果表明，以微型可編程控制器為核心的控制系統(tǒng)能夠滿足磨煤機(jī)頂軸潤滑油系統(tǒng)自動(dòng)控制要求，并且具有先進(jìn)、可靠、控制性能好、故障原因容易查找等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。對(duì)于DCS控制系統(tǒng)擴(kuò)容能力有限的機(jī)組，微型可編程控制器+觸摸屏的改造方案在就地控制系統(tǒng)改造中有很好借鑒意義。

Application of Micro PLC in Pulverizer Service Station Transformation

Sun Yongzai，Li Junjuan，Zhang Qi

Aiming at Mill lift and lubrication control system to analyze the problems，introduced the Micro PLC+touch screen program in Mill lift and lubrication control loop application，and described the oil pump start and stop control operation monitoring and maintenance work on the operation brings convenience.

Mill lift and lubrication oil;Programmable controller;Reform

TP273

A

1000-8136(2010)32-0011-02