基于DCS系統(tǒng)的水泵控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

楊培長

摘 要：：基于運(yùn)行機(jī)組DCS系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了水泵控制系統(tǒng)。將自動(dòng)控制理論與原理作為基礎(chǔ)，使用循環(huán)重復(fù)計(jì)算法對(duì)水泵運(yùn)行方式進(jìn)行分析，創(chuàng)建水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：：DCS系統(tǒng);水泵;控制系統(tǒng)

目前，隨著變頻調(diào)節(jié)調(diào)速技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，也提高了變頻調(diào)速的可靠性，使初期投資成本得到降低，在水泵中廣泛使用高壓變頻調(diào)速技術(shù)，水泵也逐漸進(jìn)入到變頻時(shí)代[1]。以此，對(duì)水泵運(yùn)行控制方式進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)的創(chuàng)建，將水泵節(jié)能潛力充分挖掘出來，此為水泵控制系統(tǒng)的改造主要方向。

1 改造背景

某機(jī)組控制系統(tǒng)為35kV主供電線路，設(shè)置3000kW余熱發(fā)電機(jī)組和6kV備用保安電源。在發(fā)電機(jī)組與主供電線路因?yàn)槭鹿蕦?dǎo)致出現(xiàn)異常的時(shí)候，在半個(gè)小時(shí)左右就能夠根據(jù)備用保安電源提供電源，通過檢測表示蒸汽包液位降低。實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)給水泵的設(shè)置能夠備用，利用簡單手動(dòng)控制回路實(shí)現(xiàn)給水泵電氣的控制，在因?yàn)楣收铣霈F(xiàn)跳閘問題的時(shí)候要人工到現(xiàn)場啟動(dòng)，使重新啟動(dòng)時(shí)間增加[2]。

2 實(shí)際改造

2.1水泵控制原理

基于原本手動(dòng)控制設(shè)置水泵互鎖控制，對(duì)水泵的正常運(yùn)行進(jìn)行保證。設(shè)置DCS系統(tǒng)水泵的自動(dòng)化控制，在電網(wǎng)失電時(shí)將柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，保證水泵自動(dòng)啟動(dòng)，圖1為水泵運(yùn)行計(jì)算結(jié)構(gòu)。

2.2節(jié)能自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.2.1系統(tǒng)投入/切出

自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置切入/切出條件，只有滿足投入條件，從而使運(yùn)行人員在節(jié)能自動(dòng)控制系中操作。如果機(jī)組水泵出現(xiàn)故障，運(yùn)行人員對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，并且自動(dòng)切除，對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中的安全性進(jìn)行保證。

2.2.2系統(tǒng)負(fù)荷快速響應(yīng)

因?yàn)槭褂脵C(jī)組AGC系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度部門能夠使機(jī)組快速的調(diào)整電負(fù)荷，水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠快速的進(jìn)行響應(yīng)，從而避免由于系統(tǒng)遲滯對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中安全性造成影響。

2.2.3系統(tǒng)工況

系統(tǒng)要設(shè)置不同的運(yùn)行工況，從而能夠滿足不同季節(jié)的要求。針對(duì)系統(tǒng)機(jī)組，根據(jù)春夏秋冬供熱工況實(shí)現(xiàn)設(shè)置，以單泵與雙泵兩種運(yùn)行模式進(jìn)行設(shè)置，保證系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。

2.2.4自動(dòng)控制

水泵自動(dòng)控制包括兩種啟動(dòng)方式：第一種，連鎖信號(hào)啟動(dòng)。在水泵沒有故障、運(yùn)行的時(shí)候轉(zhuǎn)換開關(guān)達(dá)到連鎖位置中，并且發(fā)送啟動(dòng)脈沖，水泵接觸器吸合，水泵接觸器輔助接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的設(shè)置，從而啟動(dòng)水泵。在啟動(dòng)12秒之后，水泵和額定轉(zhuǎn)速接近，DCS系統(tǒng)發(fā)送短接軟啟動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)水泵的全壓運(yùn)行，并且對(duì)DCS系統(tǒng)發(fā)送水泵運(yùn)行正常信號(hào)，使監(jiān)控人員對(duì)水泵運(yùn)行情況監(jiān)控。第二種，電壓正常啟動(dòng)。在水泵沒有故障，并且轉(zhuǎn)換開關(guān)已經(jīng)在連鎖位置的時(shí)候，在電網(wǎng)失電過程中，自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，雙電源在發(fā)電機(jī)組供電中切換。在電壓對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視說明電壓正常的時(shí)候，將啟動(dòng)脈沖發(fā)送，在后續(xù)的啟動(dòng)與連續(xù)信號(hào)相同。在電網(wǎng)電壓正常時(shí)將發(fā)電機(jī)組通知，切換雙電源開關(guān)電網(wǎng)供電，水泵根據(jù)電壓正常啟動(dòng)的方式進(jìn)行啟動(dòng)。

2.2.5系統(tǒng)轉(zhuǎn)速邏輯

轉(zhuǎn)速利用三個(gè)子模件輸入，在程序中設(shè)置三取中邏輯;

如果出現(xiàn)以下情況，表示轉(zhuǎn)速通道出現(xiàn)故障：轉(zhuǎn)速環(huán)故障;子模件失去通訊;轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)轉(zhuǎn)速偏差超過60rpm;

假如設(shè)定點(diǎn)與系統(tǒng)轉(zhuǎn)速偏差超過500rpm，或者三路轉(zhuǎn)速中的兩路出現(xiàn)故障，表示系統(tǒng)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)故障，此時(shí)使控制切換成為手動(dòng)，并且給出報(bào)警，并且實(shí)現(xiàn)小機(jī)跳閘;

在程序中設(shè)計(jì)模擬量記憶器，對(duì)掛閘后水泵組最大轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)視，此轉(zhuǎn)速值在OSI上通過趨勢(shì)方式進(jìn)行顯示，在剛掛閘的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)記憶器的自動(dòng)復(fù)位;

在不開展機(jī)械超速實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，如果系統(tǒng)轉(zhuǎn)速超過5900RPM的時(shí)候，控制系統(tǒng)發(fā)送擦紅素跳閘信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘。不管是什么情況，在系統(tǒng)轉(zhuǎn)速在6000RPM的時(shí)候，控制系統(tǒng)發(fā)送超速跳閘信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘。

2.2.6控制范圍

在遠(yuǎn)方水泵自動(dòng)控制過程中，自動(dòng)控制范圍為2900-580RPM，在本機(jī)自動(dòng)控制方式中，控制范圍為0-5800RPM。在手動(dòng)控制方式中，控制范圍為0-5800RPM。不管是哪種控制方式，控制對(duì)象為高低壓調(diào)門，在低壓調(diào)門開到95%的時(shí)候，開啟電壓調(diào)節(jié)。電氣超速保護(hù)極限轉(zhuǎn)速設(shè)置值為5950RPM的時(shí)候，機(jī)械超速保護(hù)極限轉(zhuǎn)速設(shè)置值為6050RPM。

2.3機(jī)組的運(yùn)行安全性

在機(jī)組運(yùn)行DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)最佳真空計(jì)算程序的設(shè)置，使用部分?jǐn)?shù)據(jù)量與機(jī)組邏輯保護(hù)具有密切關(guān)系，以此就要對(duì)其安全性進(jìn)行重視。在計(jì)算機(jī)組最佳真空時(shí)，此部分的計(jì)算程序獨(dú)立于機(jī)組其他的邏輯保護(hù)程序，而且利用DCS系統(tǒng)利用重新定義數(shù)據(jù)量的中間量，并且對(duì)其進(jìn)行賦值，在程序中引入中間參與計(jì)算，有效保證機(jī)組運(yùn)行過程中的安全穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

此方法是基于運(yùn)行機(jī)組DCS系統(tǒng)，在進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算的過程中對(duì)水泵進(jìn)行自動(dòng)的控制，能夠有效降低機(jī)組運(yùn)行人員的操作難度，還能夠使機(jī)組處于最佳的真空狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡志達(dá).基于DCS的加氣混凝土自動(dòng)蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].廣東建材，2019，035（008）：76-78.

[2]龍飛.循環(huán)水泵DCS獨(dú)立控制改造[J].機(jī)電信息，2018，11（21）：72-73.