微型可編程控制器在磨煤機油站改造中的應用

孫永再，李軍娟，張 琦

（河津發電分公司，山西 河津 043300）

微型可編程控制器在磨煤機油站改造中的應用

孫永再，李軍娟，張 琦

（河津發電分公司，山西 河津 043300）

文章針對磨煤機頂軸潤滑油控制系統存在的問題進行分析，介紹了微型可編程控制器+觸摸屏改造方案在磨煤機頂軸潤滑油控制回路中的應用，并闡述了油泵的啟停控制、運行監視和對運行維護工作帶來的便利。

磨煤機頂軸潤滑油；可編程控制器；改造

山西某電廠2×350 MW機組鍋爐制粉系統采用正壓冷一次風直吹式制粉系統，每臺鍋爐配有4臺美國福斯特惠勒公司生產的FW-D11D型雙進雙出鋼球磨煤機，磨煤機頂軸潤滑油系統配有兩臺復式潤滑油泵。磨煤機頂軸潤滑油系統的作用是在磨煤機啟動前建立頂軸油壓，能夠按照要求頂起磨煤機大軸；在磨煤機正常運行時提供大軸足夠的潤滑油。

磨煤機頂軸潤滑油系統控制回路主要由中間繼電器、反延時繼電器、脈沖繼電器等組成，運行維護中主要存在以下問題：接線復雜、回路元件數量多、通用性差等，同時由于運行年限已久，備品備件缺乏，給檢修維護工作造成一定困難。

1 原磨煤機頂軸潤滑油控制系統介紹

1.1 磨煤機頂軸潤滑油系統介紹

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

1.2 原磨煤機頂軸潤滑油控制系統介紹

磨煤機頂軸潤滑油控制系統要實現控制功能有：油泵就地啟停；油泵遠方啟停；事故情況下油泵之間聯鎖；油箱油溫控制等。控制系統中控制設備及作用：PS1，油泵入口壓力開關，指示油泵入口壓力信號；FS，潤滑油流量開關，指示潤滑油流量信號；RLS，油箱液位開關，指示油箱液位信號；TS1，油箱溫度開關，指示油箱溫度信號；PS7，油泵出口壓力開關，指示油泵出口壓力信號；PS8，高壓濾網差壓開關，指示濾網差壓信號；PS9-1，驅動端頂軸壓力開關，指示驅動端頂軸壓力信號；PS9-2，非驅動端頂軸壓力開關，指示非驅動端頂軸壓力信號；R1，中間繼電器，遠方停止B油泵；R2，中間繼電器，遠方停止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油泵啟動繼電器；TDPSA，反延時繼電器，A油泵停止后延時5 s該信號斷開；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，發出5 s脈沖信號；RPSB，中間繼電器，B油泵啟動繼電器；TDPSB，反延時繼電器，B油泵停止后延時5 s該信號斷開；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，發出5 s脈沖信號；TD1，時間繼電器，油泵出口壓力、驅動端頂軸壓力、非驅動端頂軸壓力滿足，潤滑油流量不低延時30 s發出磨煤機允許啟動信號；TD2，時間繼電器，磨煤機運行中潤滑油流量低，延時10 s發出磨煤機跳閘命令；TD3，時間繼電器，任一油泵運行，油泵出口壓力低，延時20 s發出報警信號。控制原理圖見圖1。

圖1 磨煤機頂軸潤滑油控制系統控制原理圖

1.3 原控制系統設計思想分析

原磨煤機頂軸潤滑油控制系統控制功能由繼電器實現，除普通中間繼電器外，還使用兩個反延時繼電器、兩個脈沖繼電器。對于中間繼電器，隨著動作次數增加，繼電器工作可靠性下降，繼電器觸點接觸電阻增加，影響控制回路正確動作；對于特殊繼電器，存在采購費用高昂、繼電器工作異常后異常原因難于查找等缺陷，因為其特殊功能是靠其內置的電子電路板來實現。

對于油泵聯鎖啟動過程存在問題，以A油泵運行，B油泵備用為例加以說明。A油泵運行、磨煤機運行，當潤滑油流量低時，流量開關FS的常閉接點閉合，潤滑油流量低信號發出，中間繼電器RW、延時繼電器TD2勵磁，A油泵故障繼電器RPFA勵磁，A油泵故障脈沖繼電器TDFOA勵磁，A油泵啟動繼電器RPSA失磁，A油泵停止運行，如果此時B油泵無故障信號，A油泵故障脈沖繼電器TDFOA發出5 s脈沖信號，B油泵啟動繼電器RPSB勵磁，B油泵聯啟成功,如果潤滑油流量低開關FS的常閉接點仍然閉合，延時繼電器TD2計時超過10 s，磨煤機就會跳閘。即油泵聯鎖過程為：磨煤機運行中如果潤滑油流量低，則停止運行油泵，聯啟備用油泵，認為潤滑油流量低是油泵原因造成，強行停止運行油泵。根據運行經驗，一旦發生潤滑油流量低現象，最后都造成磨煤機跳閘，其原因是備用油泵聯啟后，10 s內無法建立有效油循環，潤滑油流量低流量開關仍然動作，結果導致磨煤機跳閘；如果運行油泵因為電氣原因故障跳閘，不能直接聯啟備用油泵，仍然通過潤滑油流量低信號判斷聯啟備用油泵，延長備用油泵聯啟時間，增加磨煤機跳閘的風險。可見，這種油泵聯啟設計思想是不完善的。

因為繼電器沒有記憶能力，造成磨煤機跳閘后故障原因難于追溯，給儀控、電氣、機械專業帶來很大困擾，以致每次故障原因查找都不了了之，不利于設備的可靠性治理。

2 磨煤機頂軸潤滑油控制系統改造思路

2.1 油泵聯鎖控制功能改進

在磨煤機運行中出現潤滑油流量低現象時，運行油泵繼續運行，延時2 s聯啟備用油泵，延時2 s目的是防止潤滑油流量開關信號出現瞬時抖動，備用油泵聯啟后未設計自動停止功能，由運行人員現場檢查后根據兩臺油泵運行狀況手動停止一臺油泵。

在磨煤機運行中運行油泵故障停止時，備用油泵立即聯啟，盡量不中斷潤滑油油循環，減小磨煤機跳閘的概率。

2.2 潤滑油溫度控制功能改進

對于潤滑油溫度控制，由原來的開關量控制（溫度開關）更改為模擬量控制（熱電阻），不僅控制精度大大提高，而且可以連續監視磨煤機潤滑油溫度。

2.3 增加故障追憶功能

控制系統中所有開關量信號（儀控就地測量元件、電氣元器件、外部系統信號等）全部進入報警系統，以便異常情況下原因追溯。

3 改造后的磨煤機頂軸潤滑油控制系統

由于該廠一期機組DCS控制系統運行時間較長，擴容能力有限，磨煤機頂軸潤滑油系統控制功能不可能由DCS系統實現。因此我們確定微型可編程控制器+觸摸屏的改造方案，由可編程控制器實現控制功能，觸摸屏實現故障追憶功能。

3.1 磨煤機頂軸潤滑油控制系統配置

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

3.2 可編程控制器控制邏輯設計[1]

3.2.1 油泵聯鎖控制邏輯

以A油泵為例對控制邏輯進行說明。A油泵要遠方啟動，首先以下條件必須全部具備：無遠方停止A油泵命令、無就地停止A油泵命令、A油泵熱繼電器未動作、A油泵無故障信號、潤滑油油箱液位正常。第一個梯級是遠方啟動A油泵；第二個梯級是就地啟動A油泵；第三個梯級是潤滑油流量低A油泵聯啟功能，此時A油泵須在備用方式，且磨煤機在運行狀態，潤滑油流量低信號發出，延時2 s，A油泵聯啟；第四個梯級是B油泵停止A油泵聯啟功能；第五個梯級是A油泵運行輸出自保持功能。具體控制邏輯見圖2。

圖2 磨煤機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量，經過A/D轉換后送入可編程控制器，可以在觸摸屏流程圖連續監視。油箱加熱器啟停溫度設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允許條件。控制邏輯見圖3。

圖3 潤滑油溫度控制邏輯

3.3 觸摸屏功能設計

觸摸屏實現功能：流程監視、變量設置、故障追憶等，其刷新周期可達到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量元件存在問題造成回路短路或者開路故障；操作保險熔斷使控制回路失電等，可編程控制器一旦檢測到元件故障，不僅具有報警功能，而且通過觸摸屏能立即顯示故障狀況，使維護人員能迅速判斷故障原因。

4 結束語

磨煤機頂軸潤滑油控制系統投運一年多的運行結果表明，以微型可編程控制器為核心的控制系統能夠滿足磨煤機頂軸潤滑油系統自動控制要求，并且具有先進、可靠、控制性能好、故障原因容易查找等優點，大大提高了設備運行的可靠性。對于DCS控制系統擴容能力有限的機組，微型可編程控制器+觸摸屏的改造方案在就地控制系統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