離心壓縮機試車臺控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

王艷 郭宏

【摘 要】介紹離心壓縮機組試車臺的控制系統(tǒng)，根據(jù)試車臺控制系統(tǒng)的技術(shù)要求，利用西門子S7-300PLC，合理的設計出了控制系統(tǒng)的整體控制方案和軟件控制流程，實現(xiàn)了對各種不通類型的壓縮機組的試車控制，畫面顯示更加直觀、控制更加安全，目前已經(jīng)通過多臺機組的圓滿試車得到了用戶的認可[1]。

【關(guān)鍵詞】試車臺 控制系統(tǒng) 硬件布置 邏輯流程

離心壓縮機的主要性能參數(shù)是出口流量、出口壓力、進口壓力、軸功率、效率和轉(zhuǎn)速等，每臺壓縮機出廠時都需要對這些參數(shù)進行測試，以滿足用戶的要求。所以在離心壓縮機試車時需要一套試車控制系統(tǒng)?？梢哉f試車臺控制系統(tǒng)是整個試車臺的重要組成部分，它不但能夠記錄每臺離心壓縮機的試車參數(shù)，還能確保機組試車時的安全以及對試車輔助設備的控制，如油壓控制、加熱器控、冷卻水控制等。采用PLC組建的試車臺控制系統(tǒng)，在壓縮機組啟動和試車過程中，控制裝置能夠滿足試車技術(shù)要求和工藝提出的各項聯(lián)鎖、保護要求，具有完善的防喘振控制和自動報警功能[2]。

1 試車臺控制系統(tǒng)的主要技術(shù)要求

1.1 試車臺要求

可控制6個試車臺位；同一時間試車時只控制一臺機組；可對不同機組類型進行控制。

1.2 控制系統(tǒng)功能要求

（1）試車臺設備狀態(tài)的檢測；（2）流量、壓力調(diào)節(jié)控制；（3）冷卻水控制；（4）油壓控制；（5）油溫控制；（6）壓縮機啟動控制；（7）壓縮機監(jiān)測點報警控制；（8）壓縮機聯(lián)鎖保護控制；（9）防喘振控制；（10）試車數(shù)據(jù)歷史記錄；（11）壓縮機調(diào)速控制；（12）要求系統(tǒng)安全、可靠工作穩(wěn)定[3]。

2 試車臺控制系統(tǒng)的整體設計

試車臺控制系統(tǒng)的硬件布置如圖1所示，整個試車臺共有6個試車臺位，每個臺位旁有一個轉(zhuǎn)接柜，6個轉(zhuǎn)接柜的信號線送到中控制的選控柜內(nèi)，通過選控柜將試車臺位的信號傳輸給PLC控制。每個部分的功能介紹如下：

轉(zhuǎn)接柜：通過轉(zhuǎn)接柜將機組的信號線轉(zhuǎn)接到100米外的選控柜內(nèi)。選控柜：通過選控柜對要試車的臺位進行選擇，哪個臺位要試車，就將選控柜打到相應的臺位，并且將信號與要試車的臺位進行對接。振動采集：通過振動采集器將機組的振動和位移信號采集上來，并將其轉(zhuǎn)換為PLC可識別的4-20MA信號，通過PLC在操作上進行顯示，并執(zhí)行報警和聯(lián)鎖等邏輯功能。振動分析：通過機組的振動分析器可以對機組的性能進行檢測，如對機組轉(zhuǎn)子的平衡問題進行分析等。低壓電控：通過低壓電控柜將PLC發(fā)出的信號命令轉(zhuǎn)換為低壓電控制命令，對油泵、加熱器等進行控制，同時與高壓電控也有控制信號傳輸。變頻器：通過變頻器對機組的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，PLC可以通過對變頻器的調(diào)節(jié)以實現(xiàn)對機組轉(zhuǎn)速的控制，并且可以通過機組的流量或壓力的控制對機組轉(zhuǎn)速進行控制，以實現(xiàn)機組的性能控制。操作臺：在操作臺上有一些指示燈用以顯示機組的當前狀態(tài)，如機組的運行狀態(tài)、報警狀態(tài)、聯(lián)鎖狀態(tài)、準備啟動、油泵運行等等。在操作臺上有一些控制按鈕也是非常必要的，比如加熱器啟動、緊急停機、報警確認等。操作站：操作站是機組監(jiān)視的人機接口，通過操作站可以直觀觀察到機組的運行狀態(tài)，同時操作人員對機組的任何操作也必須在操作站上來完成，通過操作站還可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲和記錄，用以記錄整個試車的過程。PLC控制柜：PLC控制柜可以說是整個試車臺控制系統(tǒng)的核心設備，基本上所有的輔助設備都要與它進行連接。通過PLC控制柜對所有采集的檢測數(shù)據(jù)進行必要的邏輯處理和邏輯輸出。PLC硬件主要包括CPU、數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊還有些輔助電子元器件，如變送器等。

3 試車臺控制系統(tǒng)的硬件設計

由于試車臺控制系統(tǒng)需要對不同機組進行頻繁試車，對相應的信號需要進行頻繁拆解，而且現(xiàn)場環(huán)境油污較多，對信號傳輸將有一定影響， 這些因素都對試車臺系統(tǒng)的組建提出了更高的要求。本套試車臺系統(tǒng)采用西門子的S7-300控制器，實現(xiàn)了對離心壓縮機的起停、報警、防喘振性能控制、緊急停車、油壓調(diào)節(jié)等控制功能，控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)結(jié)構(gòu)

4 控制系統(tǒng)的軟件功能設計

控制的軟件采用了STEP7 5.4開發(fā)平臺，在邏輯功能上與以往試車臺控制系統(tǒng)不通的是，本套試車臺系統(tǒng)設計了通用控制功能，針對不通類型的機組可以進行選擇，控制系統(tǒng)中會自動識別機組類型。同時在系統(tǒng)內(nèi)部集成了機組的啟動、停止、報警、聯(lián)鎖、歷史記錄、油泵控制、冷卻控制等相應功能。該試車臺控制系統(tǒng)設計了INTOUCH上位機操作人機界面，整個系統(tǒng)的操作流程在上位機上均可以顯示。系統(tǒng)監(jiān)控界面友好，操作更簡單，大大的降低了操作人員的工作強度。增加了后臺數(shù)據(jù)庫，使得系統(tǒng)的維護與擴展更加容易。該系統(tǒng)的許多功能都做成了通用模塊，只更改監(jiān)控畫面和后臺數(shù)據(jù)庫，便可以實現(xiàn)一個新的監(jiān)控系統(tǒng)。

5 結(jié)語

采用西門子300 PLC的試車臺控制系統(tǒng)，替代了傳統(tǒng)試車臺繼電器控制的試車裝置，不僅提高了壓縮機組試車的安全性和穩(wěn)定性，還解決了傳統(tǒng)試車臺系統(tǒng)在成的接線復雜、穩(wěn)定性差、難維護等缺點，在經(jīng)過我們沈鼓集團齒輪公司試車實際使用后表明，該控制系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、自動化程度高，滿足各項技術(shù)指標要求。

參考文獻：

[1] 盧雙龍.鍋爐引風機調(diào)試期間振動問題分析及處理.風機雜志[J]，2012（5）：85-88.

[2] 樊丁.某型渦扇發(fā)動機試車臺計算機數(shù)采及自動試車系統(tǒng)設計[J].航空動力學報，1997（1）：101-102.

[3] 申法義.氫沖壓燃燒試車臺控制系統(tǒng)[J].燃氣渦輪試驗與研究，2000（3）：45-48.