PLC在離心式壓縮機防喘振控制系統(tǒng)中的運用探析

于政日

摘 要：PLC在離心式壓縮機中使用，可以明顯消除喘振造成的影響，提高壓縮機設(shè)備運行的穩(wěn)定性。該技術(shù)的應(yīng)用，使離心式壓縮機的維護更加簡便，并能達到更好的經(jīng)濟效益。該文探討了何為離心式壓縮機喘振，分析了消除設(shè)備喘振方法，研究了GE Fanuc 90-30 PLC在離心式壓縮機中的運用，以及GE Fanuc 90-30 PLC系統(tǒng)中的功能和優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：PLC 離心式壓縮機 防喘振控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273；TH452 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0122-02

PLC在離心式壓縮機中，屬于先進的控制技術(shù)。由于離心式壓縮機運行時，會產(chǎn)生喘振，造成機器運行不穩(wěn)定?？梢杂肍OXBORO盤前二次表來控制喘振，但維護方面比較繁瑣，工作量大，而且常出現(xiàn)不明原因的停機故障問題。因此，F(xiàn)OXBORO盤前二次表消除喘振的效果不夠好。PLC是消除設(shè)備喘振效果較好的控制技術(shù)，此研究主要進行分析PLC的應(yīng)用及其效果。

1 何為離心式壓縮機喘振

離心式壓縮機設(shè)備中有葉輪的設(shè)計，葉輪可以通過高速率的旋轉(zhuǎn)將氣體輸送至壓縮腔中并壓縮氣體。如果氣體流量過少，會造成滯留在設(shè)備管網(wǎng)的氣體返流至壓縮腔內(nèi)。氣體的快速灌入使壓縮機口與管網(wǎng)間的壓力差急劇增大，促使氣體從壓縮腔內(nèi)排放出來。由此可見，在氣體流量不足的情況下，氣體會在壓縮機內(nèi)產(chǎn)生震蕩，而這一過程是有規(guī)律性的，因而會產(chǎn)生規(guī)律性的振動，即是喘振。喘振會造成壓縮機運行不穩(wěn)定，因此必須要消除喘振的影響。一般會對壓縮機出口進行處理，使其壓力下降，縮短喘振。還可以調(diào)整壓縮機入口的氣體流量，盡量消除喘振[1]。

2 消除設(shè)備喘振方法

2.1 控制相對穩(wěn)定的氣體流量

由于氣體流量的變化是造成喘振發(fā)生的重要原因?？刂茪怏w流量是消除設(shè)備喘振的有效途徑。一般是對離心式壓縮機進行流量限定。即設(shè)置好壓縮機的氣體流量定值，這個定值是最低的流量值。通常來說，定值的設(shè)置要在發(fā)生喘振流量閾值的7%～10%的范圍內(nèi)。在壓縮機進行氣體壓縮的過程中，進氣的流量要保持超過這個定值，避免發(fā)生喘振。但這一方法也有缺陷，就是運行速度恒定的設(shè)備才能發(fā)揮良好的消除喘振效果，如果運行速度是變化的，這一消除喘振的方法不適用。而且，如果設(shè)備是低負荷運行的，那么設(shè)置氣體流量定值這一方法對消除喘振的效果也不理想，不適用。

2.2 將不同的氣體流量轉(zhuǎn)化為定值

由于喘振與壓縮腔出口壓力、葉輪旋轉(zhuǎn)速率、氣體壓縮比等有關(guān)。因此，在使用變速運行的離心式壓縮機時，喘振點會不斷變化。那么如果要消除喘振，則應(yīng)將不同設(shè)備狀態(tài)下、不同的氣體流量進行控制。可以使用隨動系統(tǒng)來完成對氣體流量的控制，將氣體流量轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的一個定值，保證設(shè)備穩(wěn)定運行，避免進入喘振區(qū)。使用隨動系統(tǒng)的方法操作簡單、安全，是廣泛使用的方法[2]。

3 GE Fanuc 90-30 PLC在離心式壓縮機中的運用

3.1 GE Fanuc 90-30 PLC控制系統(tǒng)

GE Fanuc 90-30 PLC控制系統(tǒng)中，包含了雙機熱設(shè)備、CPU、電源、通訊線路及模塊。該控制系統(tǒng)中的控制裝置與GBC網(wǎng)絡(luò)連接，形成熱備功能的網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)，并服務(wù)于整個系統(tǒng)。該設(shè)備中主要由兩層相互連接、通訊的機架連接，以端子排來作為連接的最基礎(chǔ)部分，形成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的作用主要是對設(shè)備運行進行數(shù)據(jù)采集和記錄、控制。GP-470屏幕與其他部件連接，形成上位機監(jiān)控的主要硬件條件。這一部分使用的操作系統(tǒng)是微軟公司的Windows NT 4.0。GP-470屏幕在操作系統(tǒng)及控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置的配合下，可以輸出各種組態(tài)畫面。而相關(guān)工作人員可以通過屏幕輸出的信息了解機組情況，并進行相應(yīng)的控制操作和監(jiān)控。

3.2 GE Fanuc 90-30 PLC系統(tǒng)的優(yōu)化

由于在機組的運行中，需要快速了解機組的情況。這就需要GE Fanuc 90-30 PLC控制系統(tǒng)能夠進行快速計算，實現(xiàn)PID算法，輸出信息。因此，在GE Fanuc 90-30 PLC控制系統(tǒng)系統(tǒng)中，裝置有高性能的CPU 351。CPU 351模塊可以迅速完成PID算法，并能夠結(jié)合梯形圖，實現(xiàn)對不同氣體流量的轉(zhuǎn)化和控制。在CPU 351 高性能的配合下，可以提高PLC系統(tǒng)消除喘振的效果。除此以外，在PLC中還增加了故障信號收集功能。在離心式壓縮機發(fā)生停機故障的情況下，PLC可以及時獲取停機原因，以便進行及時維修，恢復(fù)壓縮機的運行。為能夠提高操作的簡便性，方便維護，通常會將PLC組件裝在固定的防爆控制柜中，并放置在操作室內(nèi)[3]。

4 GE Fanuc 90-30 PLC系統(tǒng)的功能和優(yōu)勢

GE Fanuc 90-30 PLC是一個性能穩(wěn)定、價格適當、性價比高的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備了雙機熱備功能，正常運行時可以實現(xiàn)主機、電源等組件冗余。而PLC的主機和從機的切換具有高度自由性，且不受干擾。數(shù)據(jù)采集部分可以以10mb/s的速率傳輸數(shù)據(jù)。在通訊方面，PLC支持的通信協(xié)議并非是單一的，而是多樣化的。因此，PLC系統(tǒng)在通訊方面具有開放性的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)其他的PLC系統(tǒng)以及DCS系統(tǒng)進行無障礙通訊[4]。

PLC控制系統(tǒng)還具備了自動故障診斷功能、容錯功能。該系統(tǒng)使用的CPU351能夠高速完成PID算法，實時刷新、輸出信息。PLC中設(shè)置的LogicMaster繪圖軟件是一個邏輯性強的軟件。該軟件能夠進行梯形圖的繪制，為PLC控制喘振提供數(shù)據(jù)。由于該軟件中增加了收集故障信息功能，能夠為離心式壓縮機的故障診斷和維修提供參考。PLC系統(tǒng)的GP-470屏幕可以輸出信息，工作人員可以通過屏幕對離心式壓縮機機組進行監(jiān)控、操作。

5 結(jié)語

離心式壓縮機本身的葉輪、壓縮腔等的設(shè)計特點使其存在喘振的現(xiàn)象。喘振可造成離心式壓縮機機組運行不穩(wěn)定，壓縮氣體效果不佳。防喘振是維護離心式壓縮機工作中的重要內(nèi)容。GE Fanuc 90-30 PLC控制系統(tǒng)自從運用到離心式壓縮機中以來，發(fā)揮了良好的防喘振效果。在操作方面極為簡便，提高了離心式壓縮機的性能。該控制系統(tǒng)運行過程中，運行性能穩(wěn)定，離心式壓縮機機組極少再出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，有效提高了經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 陳浩然，陳奎，趙冬，等.離心式壓縮機防喘振方法的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，29（3）：42-47.

[2] 宋海成.離心式壓縮機的防喘振控制[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2015，24（12）：9-14.

[3] 邢明磊，王志鑫，史吉隆，等.離心壓縮機防喘振智能控制系統(tǒng)初探[J].化工中間體，2015，34（12）：2-3.

[4] 宋鋒，田文海，龍飛，等.PLC在離心式壓縮機防喘振控制系統(tǒng)中的運用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（3）：151.