PLC壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

【摘 要】在焦?fàn)t氣制甲醇過(guò)程中，氣體壓縮機(jī)組是工藝系統(tǒng)的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著輸送焦?fàn)t氣、氧氣空氣等氣體并將其壓力提高到一定水平的功能，在焦?fàn)t氣甲醇廠中應(yīng)用廣泛。應(yīng)用PLC技術(shù)，對(duì)氣體壓縮機(jī)組的聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行編程控制，可以有效地提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。文章針對(duì)PLC技術(shù)在氣體壓縮機(jī)組中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】PLC；焦?fàn)t氣甲醇廠；氣體壓縮機(jī)組；聯(lián)鎖系統(tǒng)

1.離心式壓縮機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

離心式二合一壓縮機(jī)在焦?fàn)t氣制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于合成氣和循環(huán)氣的壓縮以及運(yùn)輸具有重要作用，是重要生產(chǎn)設(shè)備。二合一壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，轉(zhuǎn)速高，由汽輪機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、透平系統(tǒng)、壓縮機(jī)系統(tǒng)以及過(guò)程工藝控制系統(tǒng)等組成。該設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行對(duì)于甲醇廠的正常生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用，在生產(chǎn)中要保證二合一壓縮機(jī)組的無(wú)故障、連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

由圖1可以看出，壓縮機(jī)組布置壓力（P）傳感器、溫度（T）傳感器、流量（Qv）傳感器、振動(dòng)（m/s2）傳感器、速度（V）傳感器以及液位（H）傳感器。傳感器通過(guò)I/O（輸入輸出）模塊，進(jìn)行接收采集壓縮機(jī)組的程邏輯控制器）系統(tǒng)。由PLC系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析并加以判斷，產(chǎn)生機(jī)構(gòu)動(dòng)作指令，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將動(dòng)作指令傳遞給調(diào)速系統(tǒng)從而產(chǎn)生動(dòng)作，對(duì)壓縮機(jī)動(dòng)作機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。如果傳入PLC的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算和邏輯分析后，并不需要對(duì)聯(lián)鎖停車(chē)或者開(kāi)車(chē)動(dòng)作做出指令，則調(diào)速機(jī)構(gòu)不動(dòng)作。目前，在甲醇廠二合一壓縮機(jī)PLC聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，多采用冗余系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。冗余系統(tǒng)分為雙重冗余系統(tǒng)以及多重冗余系統(tǒng)，采用冗余系統(tǒng)的主要目的是降低由于PLC系統(tǒng)CPU等部件發(fā)生問(wèn)題后導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)的可能性。當(dāng)系統(tǒng)主CPU出現(xiàn)問(wèn)題后，輔助CPU可以從熱備狀態(tài)直接切入正常使用狀態(tài)，而不產(chǎn)生擾動(dòng)。

2.聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的組成

壓縮機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)主要分為兩大部分：其一為氣路系統(tǒng)，其二為油路系統(tǒng)。

2.1氣路系統(tǒng)

壓縮機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的氣路控制系統(tǒng)主要由主參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)動(dòng)作保護(hù)系統(tǒng)以及氣路防喘振控制系統(tǒng)。

2.1.1主參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要測(cè)量進(jìn)入壓縮機(jī)的焦?fàn)t氣主要參數(shù)，包括氣體入口溫度、壓力、流量，氣體出口的溫度、壓力報(bào)警點(diǎn)測(cè)量值，利用取得的參數(shù)，對(duì)壓縮機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行判定，使壓縮機(jī)組能夠更加良好的運(yùn)行。

2.1.2機(jī)構(gòu)動(dòng)作保護(hù)裝置

該裝置主要完成三方面任務(wù)，壓縮機(jī)開(kāi)車(chē)必備條件判定，壓縮機(jī)正常停車(chē)必備條件判定以及故障及臨時(shí)停車(chē)必備條件判定等，即完成PLC系統(tǒng)邏輯關(guān)系計(jì)算與判定。（1）開(kāi)車(chē)必備條件：主要對(duì)壓縮機(jī)潤(rùn)滑油壓機(jī)冷卻水壓、潤(rùn)滑油溫進(jìn)行判定，當(dāng)離心壓縮機(jī)潤(rùn)滑油壓及冷卻水壓均高于0.2MPa，同時(shí)油溫高于27℃，且壓縮機(jī)上定子加熱器關(guān)停狀態(tài)，防喘振調(diào)節(jié)閥全部打開(kāi)，汽機(jī)速關(guān)閥全開(kāi)，一級(jí)密封氣處于全關(guān)狀態(tài)時(shí)，此時(shí)開(kāi)機(jī)運(yùn)行。防喘振調(diào)節(jié)閥在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)，此時(shí)聯(lián)鎖報(bào)警自動(dòng)啟動(dòng)，凝結(jié)水備用泵開(kāi)始進(jìn)入投用狀態(tài)，潤(rùn)滑油泵啟用。（2）正常停車(chē)條件：當(dāng)壓縮機(jī)組工作完畢或出現(xiàn)異常工況時(shí)，機(jī)組接收停機(jī)命令，開(kāi)始停機(jī)動(dòng)作。（3）故障性停車(chē)：該種停車(chē)即動(dòng)用聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，故稱(chēng)聯(lián)鎖停車(chē)。當(dāng)機(jī)組故障時(shí)，向PLC系統(tǒng)發(fā)出故障信號(hào)，系統(tǒng)向調(diào)速機(jī)構(gòu)發(fā)出聯(lián)鎖停車(chē)動(dòng)作信號(hào)，當(dāng)停車(chē)信號(hào)未經(jīng)復(fù)位時(shí)，機(jī)組將始終處于停機(jī)狀態(tài)。

2.1.3防喘振控制系統(tǒng)

喘振是指當(dāng)壓縮機(jī)負(fù)荷過(guò)低時(shí)，氣體輸送量變化較大，時(shí)大時(shí)小，導(dǎo)致強(qiáng)烈的震蕩現(xiàn)象。為此，防喘振系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)控制機(jī)組進(jìn)氣量始終維持在喘振氣量之上，避免喘振現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)機(jī)組產(chǎn)生破壞性影響。

2.2油路系統(tǒng)

2.2.1潤(rùn)滑油系統(tǒng)

該系統(tǒng)向機(jī)組正常運(yùn)行提供潤(rùn)滑油，防止干燒及振動(dòng)現(xiàn)象。該系統(tǒng)主要包括油箱、潤(rùn)滑油泵、各種閥門(mén)以及油位、油溫測(cè)量?jī)x器等。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)、停車(chē)或者連鎖停車(chē)時(shí)，該系統(tǒng)向PLC系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。

2.2.2高位油箱

該高位油箱在除氧層布置，為備用油源，主要解決機(jī)組停機(jī)后各油泵無(wú)法正常進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)的潤(rùn)滑工作或者當(dāng)系統(tǒng)主油箱缺油或發(fā)生漏油時(shí)，由PLC發(fā)送來(lái)的動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)油。

2.2.3閥門(mén)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要應(yīng)用于離心壓縮機(jī)透平的油壓控制，對(duì)過(guò)大的油泵出口壓力進(jìn)行PID反饋調(diào)節(jié)，使之恢復(fù)正常水平，保證機(jī)組正常高效運(yùn)行。

2.2.4檢測(cè)系統(tǒng)

主要用于采集機(jī)組各種參數(shù)信息，并向PLC發(fā)送數(shù)字參量；同時(shí)還有顯示設(shè)備，用于觀察和警報(bào)。油泵壓力主要利用壓力表進(jìn)行檢測(cè)，油溫的檢測(cè)采用壓力傳感器，油箱液位的檢測(cè)采用液位計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)各參量超出正常值的范圍時(shí)，將會(huì)向PLC發(fā)送故障信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警。

3.壓縮機(jī)組PLC系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展

通過(guò)上述討論，壓縮機(jī)組中PLC系統(tǒng)主要由交換機(jī)等設(shè)備組成，主要的編程控制部分包括機(jī)組啟停控制模塊、主油泵、輔助油泵啟停控制模塊、空壓機(jī)負(fù)荷控制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、參量采集模塊、故障停車(chē)模塊等。

4.結(jié)語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于焦?fàn)t氣甲醇廠，對(duì)于提高焦化廠自動(dòng)化作業(yè)水平，降低人工投入具有重要作用。PLC系統(tǒng)在合成氣和循環(huán)氣二合一壓縮機(jī)組自動(dòng)控制、聯(lián)鎖停機(jī)及防喘振系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和安全性，對(duì)于故障反應(yīng)快速，能夠有效避免機(jī)組故障帶來(lái)的更大的經(jīng)濟(jì)損失。 [科]

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