PLC在隔膜泵電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

張紅娟

陜西神渭煤炭管道運輸有限責(zé)任公司 陜西 西安 710016

引言

PLC隔膜泵電氣及其自動控制系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性,為了對其進(jìn)行有效的故障分析和處理,必須了解PLC隔膜泵電氣及其自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理,并有的放矢的進(jìn)行故障分析和處理,從而有效的排除故障,保障PLC隔膜泵電氣的正常運行。

1 PLC隔膜泵電氣及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 主拖動電氣系統(tǒng) 拖動單元為主泵的運行提供運行動力,包括主電機(jī)和變頻器。主電機(jī)的型號為YBFJ630－4,額定電壓6000V,額定功率1900kW,額定電流為218A。變頻器為美國Allen Bradley公司產(chǎn)品,型號為Power Flex7000。正常運行情況下,變頻器控制主拖動機(jī)的工作頻率在46Hz左右,即保證主泵出口的流量與揚(yáng)程工藝值。

1.2 PLC控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)主PLC為Allen Bradley－1756系列,它通過Ethernet通訊方式和變頻器構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場PLC控制柜具有聯(lián)絡(luò)泵本體的儀表和傳感器、補(bǔ)排油電磁閥激勵、接收并向主PLC傳遞現(xiàn)場信息和操作的作用。控制功能分為主泵電機(jī)控制、隔膜位置控制以及輔助設(shè)備控制。主泵電機(jī)通過控制邏輯條件下的啟動/停止和主電機(jī)的調(diào)速,來實現(xiàn)物料介質(zhì)的輸送。隔膜位置控制是根據(jù)隔膜導(dǎo)桿的運行軌跡來判斷隔膜的運行狀態(tài),通過嵌入隔膜導(dǎo)桿(無磁介質(zhì))的磁環(huán)發(fā)出的磁感應(yīng)信號作用于磁式傳感器,該傳感器將信號傳遞給系統(tǒng)PLC,完成對隔膜位置的檢測。檢測后的隔膜位置由隔膜室的補(bǔ)/排油氣閥的開啟/閉合進(jìn)行控制,通過隔膜室油量的控制來實現(xiàn)隔膜位置控制。輔助設(shè)備控制是指對于沖洗泵、潤滑泵、推進(jìn)液泵、主電機(jī)的風(fēng)冷電機(jī)以及減速機(jī)冷卻油泵的控制。沖洗泵、潤滑泵和推進(jìn)液泵的電氣控制只控制到電機(jī),在開動主電機(jī)前和正常運行的巡檢時要檢查沖洗泵、潤滑泵和推進(jìn)液泵的狀態(tài),并保證在它們正常工作的前提下才能夠開動主泵電機(jī)。

2 系統(tǒng)故障的分析和處理

PLC隔膜泵電氣及自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障后,要根據(jù)系統(tǒng)工作原理進(jìn)行仔細(xì)的分析和查找,在查出故障的根本原因并進(jìn)行處理后方可開機(jī)運行,切不可讓系統(tǒng)帶病運行,否則可能引起設(shè)備或人身事故。電氣及自動控制系統(tǒng)的故障如下所述。

2.1 輔助泵報警 潤滑泵、沖洗泵和推進(jìn)液泵如出現(xiàn)運行燈閃爍同時蜂鳴器鳴響,則檢查各個相應(yīng)的空開、接觸器和過熱繼電器,報警笛會斷續(xù)鳴響,這時按下停笛后報警笛停止,故障存在無法復(fù)位現(xiàn)象。這類故障通常是電器器件已經(jīng)損壞,查出后更換即可。

2.2 工作壓力、空氣壓力報警 隔膜泵的工作壓力當(dāng)達(dá)到13.1MPa時報警不停車。當(dāng)達(dá)到13.2MPa時報警停車,聲光報警,故障消除可復(fù)位重啟。當(dāng)空氣壓力低于下限時,聲光報警并停車。壓力高于0.40MPa時,可復(fù)位重啟。空氣壓力低可能是系統(tǒng)氣源消失或管道堵塞而引起的,要求檢查氣源情況,由于空氣壓力低會引起系統(tǒng)隔膜室的油量紊亂,因此當(dāng)出現(xiàn)空氣壓力低時應(yīng)該及時停機(jī)處理。而由于工作壓力表抖動而引起的瞬間工作壓力過高可以被PLC程序屏蔽。

2.3 補(bǔ)/排油報警 如果出現(xiàn)連續(xù)補(bǔ)油且不停車,則檢查排氣管狀態(tài),檢查是否存在漏油點,判斷相應(yīng)隔膜室的隔膜,如果認(rèn)定隔膜破損應(yīng)該立即停車更換。如果出現(xiàn)連續(xù)補(bǔ)油且停車,則檢查相應(yīng)隔膜室隔膜,如有破損則停車更換,可復(fù)位停止報警,重新開車。如出現(xiàn)排油燈閃爍,隔膜室內(nèi)油量可能會多,可打開放氣閥來控制油量。

2.4 變頻器報警和故障 變頻器為泵的運行提供動力,因此,當(dāng)遇到變頻器報警和故障時,必須按照變頻器使用說明書中相關(guān)的報警和故障處理方法進(jìn)行處理。通常情況下,在變頻器的參數(shù)表中可以查到對應(yīng)的報警及錯誤代碼,根據(jù)其代碼來判斷故障原因并清除故障。

2.5 PLC控制器本身故障 PLC控制器本身故障,這類故障發(fā)生后通常表現(xiàn)為系統(tǒng)外圍電氣及儀表都正常,但無法開機(jī)。這時在PLC系統(tǒng)的CPU模塊會給出故障提示,對應(yīng)的指示燈會按對應(yīng)代碼進(jìn)行閃爍。如果是非致命性故障可以通過軟件進(jìn)行故障復(fù)位來解決,如果是致命性故障則需要通過更換故障模塊進(jìn)行解決。電氣及控制系統(tǒng)故障排查流程如圖1所示。

圖1 故障排查流程

3 隔膜泵的運行注意事項

3.1 啟動主泵電機(jī)的條件 要啟動主泵電機(jī)需要滿足的條件有：安全限位閉合、不存在故障停機(jī)信號、出料端壓力小于13.1MPa、推進(jìn)液空氣壓力大于0.45MPa、減速機(jī)冷卻電機(jī)運行無故障、主泵電機(jī)的強(qiáng)制風(fēng)冷電機(jī)運行無故障、潤滑泵運行無故障、沖洗泵運行無故障。如果具備上述條件,也不要立即啟動主泵電機(jī),應(yīng)該先使沖洗泵、潤滑泵以及減速機(jī)冷卻油泵運行5－10分鐘,使得潤滑液、沖洗液和冷卻液能夠到達(dá)潤滑和沖洗部位,再啟動主泵電機(jī)(前面講的啟泵條件完全依靠電氣檢測并不能直接做到,所以開動主泵電機(jī)前還需現(xiàn)場確認(rèn))。

3.2 停止主泵電機(jī)的條件 要停止主泵電機(jī)需要滿足的條件有：外部提供了可靠停止運行的信號、具有綜合故障的停機(jī)信號、出料端的壓力過高、推進(jìn)液空氣壓力小于0.45MPa、減速機(jī)冷卻電機(jī)運行有故障、主泵電機(jī)的強(qiáng)制風(fēng)冷電機(jī)運行有故障、潤滑泵運行有故障、沖洗泵運行有故障。

3.3 調(diào)整主泵電機(jī)速度的方式 在剛開始運行主泵電機(jī)時,應(yīng)該對其變頻器的頻率進(jìn)行嚴(yán)格的控制,使其處于10Hz之內(nèi)。這是為了能夠?qū)γ總€隔膜室順利的進(jìn)行排氣和排油、補(bǔ)油工作。之后要對每個隔膜室無排油和補(bǔ)油進(jìn)行確定,再提高主泵電機(jī)的速度。如果是正常停機(jī),則要先降低變頻器的頻率,使其不超過10Hz,這是為了更好的保護(hù)泵。

3.4 輔助設(shè)備及其工作原理 一般來說,停止和啟動沖洗泵和潤滑泵的邏輯是一種單回路的控制邏輯。現(xiàn)場和上機(jī)位會根據(jù)操作權(quán)限來進(jìn)行復(fù)制設(shè)備的停止和啟動。如果出現(xiàn)短路和電機(jī)過熱,系統(tǒng)會將潤滑泵電機(jī)的運行停止,并向控制系統(tǒng)報警。

結(jié)語

PLC隔膜泵電氣及控制系統(tǒng)是較為復(fù)雜的系統(tǒng),對系統(tǒng)的對象工藝及邏輯關(guān)系的分析以及控制系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的分析,是奠定系統(tǒng)故障分析與處理的基礎(chǔ)。