離心式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)改造

關(guān)智　史博文　王春暉

摘要：離心式壓縮機(jī)在不使用PLC的情況下，大幅度的啟動電流會使得離心式壓縮機(jī)的電源電壓出現(xiàn)上下波動，使得電力機(jī)械設(shè)備磨損加重，進(jìn)而減少設(shè)備的工作壽命。基于此，文中對離心式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機(jī);控制系統(tǒng);改造

中圖分類號：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0014-02

0引言

對于離心式壓縮機(jī)而言，其電機(jī)的運(yùn)行功率較大，在電機(jī)運(yùn)行時通常是瞬間加載和卸載的工作方式，且離心式壓縮機(jī)在啟動瞬間也需要較大的電流。

1離心式壓縮機(jī)PLC改造技術(shù)

傳統(tǒng)的離心式壓縮機(jī)在使用時，其中的拖動電機(jī)無法對自身進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，也不能自動通過壓力和流量的變動，完成降速和輸出功率的配對工作，所以盡管離心式壓縮機(jī)不會頻繁啟動，但在用氣量少時，離心式壓縮機(jī)依然要保持運(yùn)行狀態(tài)，這樣往往會浪費(fèi)很多電力資源。因此，對離心式壓縮機(jī)節(jié)能改造的必要性極大。

1.1PLC節(jié)能原理

由上述的實驗數(shù)據(jù)可以了解到，在離心式壓縮機(jī)節(jié)能改造中，PLC的使用有著非常顯著的作用。PLC是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。在離心式壓縮機(jī)節(jié)能改造中，PLC.能夠使離心式壓縮機(jī)的電機(jī)輕啟輕停，極大的減小了機(jī)械的磨損，延長機(jī)械設(shè)備的使用周期;同時，PLC還能夠使離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率發(fā)生可控性的改變，使得電機(jī)的運(yùn)行頻率能夠根據(jù)離心式壓縮機(jī)的用氣量的多少自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，在電機(jī)運(yùn)行功率降低的同時減少電力資源的浪費(fèi)中。

1.2離心式壓縮機(jī)PLC改造的意義

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，一個普通的工業(yè)制造企業(yè)離心式壓縮機(jī)的成本的重要組成部分是其用電成本，不難看出，其離心式壓縮機(jī)在節(jié)能方面存在很大的漏洞，對于工業(yè)制造大國的中國而言，節(jié)約成本，減少能耗迫在眉睫，由上面PLC的節(jié)能原理可以知道，使用PLC的對增加離心式壓縮機(jī)的靈敏度和延長離心式壓縮機(jī)的使用周期、減少企業(yè)的運(yùn)營成本，增加企業(yè)在電力行業(yè)的核心競爭力都具有重要意義。

1.3改造和控制過程

由于該技術(shù)改造是在原拖動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的技術(shù)，因此能夠根據(jù)選用電動機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速對PLC的型號和類型，同時還要結(jié)合PLC的性能、價格和安全性能進(jìn)行選擇。選擇一臺離心式壓縮機(jī)，用PLC來控制電動機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，是通過減少離心式壓縮機(jī)電機(jī)的頻繁啟動和運(yùn)行來達(dá)到節(jié)能的目的，即在供氣壓力上升時，電動機(jī)的運(yùn)行速度下降，供氣壓力下降時，電動機(jī)的運(yùn)行速度上升。

2PLC在壓縮機(jī)控制系統(tǒng)改造中的運(yùn)用

某離心式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)為SIEMENSS7-400PLC系統(tǒng)。通過近幾年的使用，存在如下問題：

（1）操作站為觸摸屏，工藝反映操作十分不方便，不利于操作人員監(jiān)控。

（2）無歷史趨勢記錄，報警信息不完善，發(fā)生停車或設(shè)備故障后原因分析困難。

（3）組態(tài)程序加密，不利于問題排查和改造，維護(hù)困難?？刂葡到y(tǒng)接入Delta?VDCS的優(yōu)點如下：①通過DCS系統(tǒng)可以加強(qiáng)對測量信號的管理、監(jiān)視，便于及時發(fā)現(xiàn)、處理故障。②可完善歷史及事件記錄，利于故障分析。③工藝監(jiān)控方便，操作熟練。④維護(hù)技術(shù)成熟，便于改造和邏輯完善。⑤DCS備件通用，可減少備件儲備。

由此可見，將PK401循環(huán)氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)引入現(xiàn)有的DeltaVDCS系統(tǒng)后有利于裝置的生產(chǎn)操作和檢維修，可以更好地保證裝置的長周期平穩(wěn)運(yùn)行。

2.1主要施工內(nèi)容

2.1.1原系統(tǒng)點數(shù)統(tǒng)計

改造過程中，原有PK401機(jī)柜內(nèi)接線不做改變，直接將進(jìn)系統(tǒng)側(cè)的接線拆除，通過增加柜間接線，將I/0點信號引入現(xiàn)有DCS系統(tǒng)的P_CL05柜中。

原系統(tǒng)中共有178點。其中模擬量輸入（AI）42點，主要是壓縮機(jī)和主電機(jī)的振動、位移、油系統(tǒng)和溫度監(jiān)測信號，其余為工藝條件參數(shù)監(jiān)測，改造中都通過P+F安全柵隔離后進(jìn)入DCS系統(tǒng)。模擬量輸出（AO）7點，主要是壓縮機(jī)密封氣和入口導(dǎo)葉閥的控制。數(shù)字量輸入（DI）32點，主要為現(xiàn)場操作盤和外圍工藝系統(tǒng)監(jiān)測信號，數(shù)字量輸出（DO）97點，主要為壓縮機(jī)、主電機(jī)和油泵控制信號，其中送現(xiàn)場操作盤指示燈有83點21。

2.1.2DCS系統(tǒng)新增卡件

DCS系統(tǒng)內(nèi)新增的178點中，為確保系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，所有AI、A0卡件均選用DeltaV冗余卡件，新增卡件通過8倍寬I/0接口底板和擴(kuò)展電纜連接卡及其擴(kuò)展電纜接入現(xiàn)有DCS系統(tǒng)。

2.3邏輯組態(tài)

DCS系統(tǒng)中主要邏輯有：

（1）入口導(dǎo)葉閥控制;

（2）潤滑油泵啟動及互啟控制;

（3）油系統(tǒng)電加熱器控制;

（4）聯(lián)鎖邏輯組態(tài);

（5）主電機(jī)啟?？刂?。

2.3.1入口導(dǎo)葉閥控制

入口導(dǎo)葉閥控制按原系統(tǒng)采用手動控制，在流程圖畫面中設(shè)置了手動增加、減少按鈕來控制入口導(dǎo)葉閥的開度，從而控制壓縮機(jī)的負(fù)荷。此處未采用DCS系統(tǒng)中的面板控制方式而采用原有的按鈕控制的原因是壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉開度不允許有過快，過大調(diào)節(jié)，否則會影響機(jī)組運(yùn)行。根據(jù)工藝生產(chǎn)的實際需求，此次改造中特地設(shè)計了4個按鈕，其中2個快增、快減按鈕（+5%/-5%），2個慢增、慢減按鈕（+1%/-1%）。

2.3.2潤滑油泵啟動及互啟控制

潤滑油泵控制采用現(xiàn)場啟動方式，2臺潤滑油泵中A泵為主油泵，B泵為備用油泵。正常開啟時先開A油泵，B油泵通過DCS內(nèi)的軟按鈕選擇為自動模式，當(dāng)壓縮機(jī)油系統(tǒng)監(jiān)測到油系統(tǒng)壓力低時會自動啟動B油泵來保證壓縮機(jī)的正常工作。如果在啟動油泵時首先開啟B油泵，無論B泵在什么模式上，只要系統(tǒng)監(jiān)測到油系統(tǒng)壓力低，A泵都會自動啟動。需要特別說明的是一旦壓縮機(jī)發(fā)生停車，為為保護(hù)壓縮機(jī)，在壓縮機(jī)停車后的10min內(nèi)油泵是不允許停止的，因此在邏輯組態(tài)時需要特別注意組態(tài)中10min內(nèi)使停車按鈕失效。

2.3.3油系統(tǒng)電加熱器控制

油系統(tǒng)電加熱控制采用現(xiàn)場溫控器監(jiān)測，DCS內(nèi)邏輯組態(tài)實現(xiàn)溫度自動控制功能?，F(xiàn)場操作盤上如果將油加熱器控制選擇為0N（允許自動控制），則在油箱液位不低的條件下，現(xiàn)場溫度低于設(shè)定值，則油加熱器將自動啟動，高于設(shè)定值后自動停止加熱。

2.3.4聯(lián)鎖邏輯組態(tài)

原邏輯：聯(lián)鎖停車邏輯除潤滑油油壓低低聯(lián)鎖為二取二之外，其余均為單點聯(lián)鎖。

改造后：為了避免誤動作造成停車：

（1）在聯(lián)鎖停車邏輯中增加了2s輸出延時;

（2）去除電氣故障停車條件。同時對以下2處進(jìn)行了

三選二改造：①主電機(jī)繞組溫度高高聯(lián)鎖三選二改造;②壓縮機(jī)止推軸承座內(nèi)側(cè)溫度高聯(lián)鎖進(jìn)行三選二改造。需要特備說明的是主電機(jī)、壓縮機(jī)的軸振動和軸位移聯(lián)鎖均是在壓縮機(jī)運(yùn)行起來30s后才投用的，因為在壓縮機(jī)啟動時軸振動和軸位移變化均會很大，極易觸發(fā)到聯(lián)鎖，因此在運(yùn)行30s后才投用這些聯(lián)鎖。

2.3.5主電機(jī)啟?？刂?/p>

原邏輯：啟動條件包含遠(yuǎn)程啟動和就地啟動兩種方式;停車條件中主電機(jī)運(yùn)行信號丟失將觸發(fā)停車。根據(jù)工藝實際操作要求，去除遠(yuǎn)程啟動功能，同時在DCS中增加一個主電機(jī)允許啟動軟按鈕;為了避免誤動作造成停車，去除無運(yùn)行信號導(dǎo)致停車的條件。

需要特別說明的是壓縮機(jī)停車后10min之內(nèi)不允許再次啟動，因此在邏輯組態(tài)中需要設(shè)計10min的怠機(jī)時間，同時要在停車后立刻讓入口導(dǎo)葉閥電磁閥失電10min，保證入口導(dǎo)葉閥在這10min內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使壓縮機(jī)在停車后有充足的惰轉(zhuǎn)時間，起到保護(hù)壓縮機(jī)的作用（3]。

3結(jié)束語

綜上所述，在離心式壓縮機(jī)節(jié)能改造過程中，不僅在經(jīng)濟(jì)上控制了工業(yè)制造廠的成本，還能改善間接的保護(hù)環(huán)境，因此，此種改造技術(shù)既是對傳統(tǒng)技術(shù)的改進(jìn)，也是對國家實行可持續(xù)發(fā)展觀的響應(yīng)。此項技術(shù)的成熟也進(jìn)一步體現(xiàn)了新興技術(shù)對重要性，且體現(xiàn)了我國依然處于工業(yè)制造低級階段，企業(yè)和工業(yè)制造業(yè)的改革必須堅持。

參考文獻(xiàn).

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[2]張鵬.螺桿式壓縮機(jī)電腦控制器系統(tǒng)改造[J].設(shè)備管理與維修，2017（2）：60-61.

[3]田振華，田金艷.煤化工用離心式壓縮機(jī)自動控制系統(tǒng)研究[J].山西化工，2018（4）：145-147.