電動濾網由PLC改進改進DCS控制

摘 要： 托克托電廠二期開式水電動濾網采用PLC控制，PLC使用的是施奈德公司的NEZA系列。近年來，由于施奈德公司的NEZA系列PLC已經停產，備件采購困難。而且現在控制回路全部在就地控制箱，對檢修及故障原因查找帶來很大的不便。特別是故障的記錄及濾網和排污的狀態上位機無法監視，給設備的運行帶來很大的不便與隱患。所以托電公司結合機組大小修將電動濾網改進DCS控制，旋轉電機保留就地點動功能，排污門電源單獨從MCC配電柜取，增加電動門就地控制箱，保留就地電動門的操作。

關鍵詞： 遠方控制；就地控制；遠方監視

1.前言

電廠開式水含有的各種雜質較多，如不能將其中大部分雜質過濾去除，將會造成機組各種使用開式水冷卻的冷卻器堵塞，進而影響潤滑油等重要介質溫度的異常上升進而影響機組的安全穩定運行。目前托電公司二期工程使用的開式水電動濾每臺機組共三個，分別是工業水泵入口電動濾網，氫冷升壓泵入口電動濾網，大機冷油器及真空泵軸承冷卻器入口電動濾網。目前電動濾網采用PLC就地控制，PLC使用施奈德公司的NAZA系列，該系列PLC已經停產備件無法采購。電動濾網控制邏輯在PLC內，檢查邏輯需要采用筆記本，增加了很大的工作量。控制回路在就地控制箱，控制回路復雜，對問題的解決帶來很大的不便。總之采用PLC控制給檢修帶來了極大的工作量。而且旋轉電機和排污門的狀態無法監視，排污門一旦開了之后水就流入-4米泵坑，極可能造成水淹泵坑的惡性事故。

2.電動濾網技術標準

目前托電公司二期工程使用的電動濾網由四川自貢高精過濾機制造有限公司生產為DLS系列，具體型號為DLS400。設計差壓0.02～0.4MPa，壓力1.6MPa，流量1360 m3/h，，過濾精度0.001～6mm，驅動功率1.1kW。

電動濾網組成：過濾元件、驅動裝置、制動裝置、反沖洗裝置、就地控制箱（箱門控制按鈕及控制器PLC及電源開關及接線端子等）、排污電動門、差壓監視開關、濾網轉動控制接近開關。

由于電動濾網功能強大，設備組成復雜需要可靠地控制方式及控制系統。為此選用了施耐德公司的NEZA系列PLC作為控制器，并在就地設置控制回路，實現沖洗過程的自動化，并且還有差壓監視功能。但是由于檢修人員的技術水平以及對設備的熟悉程度不同，控制系統出現問題無法自動沖洗時，給處理問題帶來很大的困難。還有采用PLC就地控制遠方無法監視，為設備的安全穩定運行帶來很大的隱患。為此托電公司將電動濾網改進DCS控制，并且保留就地操作功能。下面就就地控制下的控制回路和遠方控制邏輯做以下分析。

3、工作原理

電動濾網的過濾和反沖洗推動力均有介質的壓力提供。系統內腔的壓力基本保持恒定，液體從濾芯的內腔向外流動，夾帶的固體介質被截流在過濾介質的內表面，引起內外腔壓差升高，過濾阻力逐漸增大。當內外腔壓差超過壓差控制器某一設定值時，差壓控制器發信號，控制電機啟動，帶動反沖洗臂轉動，同時打開排污管出口排污閥門。當反沖洗臂轉至某一濾芯下方時，反沖洗管路與該濾芯內腔接通，過濾后的清液在自身壓力的推動下方向穿過過濾介質，一方面過濾介質得到沖洗，另一方面雜質自動排除。反沖洗臂轉動一周，每個過濾元件均得到一次反沖洗，再生，如此循環。所以避免了頻繁更換過濾介質或人工清洗濾芯，提高了生產效率，可節省大量時間、勞力和財力。通過選擇過濾介質可滿足不同的精度要求，一般可達10μm甚至更高。整個過濾和反沖洗自動控制，無需人工參與，反向沖洗動作由差壓控制器（差壓大小反映濾芯堵塞程度）控制，反向沖洗時間由程序設定。在清洗過程中清洗面積占總過濾面積很小部分，沖洗壓差大，這樣反沖洗液用量小，過濾過程保持連續、波動小、沖洗效率高。機內唯一轉動部件是反沖洗臂，轉速低，運行平穩，同時具有磨損自動補償功能，密封性能好，維護費用低的特點。

4.排污門和旋轉電機控制回路說明

1、排污門控制

電動濾網排污門在啟動反沖洗流程時開啟，污水沖排污門流入-4米排污泵坑。反沖洗結束后自動關閉該排污門。電動排污閥為電動蝶閥，特別適合與泥沙含量達的濾渣，不會因為扭矩過載卡死關閉不嚴泄露，同時具有使用可靠、壽命長的優點。該排污門電源為380VAC，角行程、分體式。排污門帶開關力矩及開關到位的行程開關，電機功率0.75KW。為了實現和就地均能控制，必須在就地設立就地控制箱，并增加“遠方”“就地”切換按鈕。另外開關按鈕采用彈簧式，在控制回路里做自保持。就地控制時，將遠方就地旋鈕打至“就地位”，按一下“開”或“關”按鈕后電動門就能朝預定方向開關。期間要是力矩動作或者是開關到位，均能使電機停止旋轉。

為了防止排污門在開關過程中防止因過力矩造成電機燒毀，力矩開關必須采用常閉節點串聯在控制回路里。在遠方方式下，需將旋鈕打至“遠方”，DCS提供開關的指令，該指令為脈沖信號。剩余控制回路與在就地方式一樣。排污門開關反饋的常開節點送至繼電器，繼電器節點作為開關到位的信號送至遠方，就地開關到位指示燈及串聯在排污門開關控制回路內。

在遠方方式下時，遠方（DCS發送開關指令，指令為脈沖信號）發送開排污門指令，KM1接觸器帶電勵磁，同時KM1接觸器常開接點閉合，控制回路自保持。此時，即使在就地控制箱上按下排污門開啟按鈕，電動門不會開啟，這樣就起到了閉鎖作用。回路接通后排污門電機一直旋轉。如果在開啟過程中因為閥門卡澀，開力矩觸發，自保持回路斷開，排污門電機停止旋轉，防止電機燒壞。在開啟過程中，開到位后，自保持回路也能斷開。這種情況下，就地控制箱上開到位信號燈亮，同時送給DCS一個排污門開到位的信號，遠方顯示排污門開到位。同理，遠方方式下關閉該排污門時回路原理一致，此處不再累述。

2、旋轉電機控制

旋轉電機尾部帶失磁抱閘裝置，電機電源為三相380VAC，功率1.1KW。失磁抱閘裝置電源直接接在電機電源的其中兩相上，即電機帶電時，抱閘裝置同時帶電，裝置松開，電機能自由旋轉，電機旋轉的同時通過減速箱帶動旋轉濾網旋轉。在減速箱與旋轉濾網之間安裝有一個九齒的齒輪盤，齒輪盤側面安裝一個接近開關。該齒輪盤突起部位靠近接近開關時，開關接通，否則不通。旋轉時，齒輪盤凹陷部位正對接近開關，電機失電，抱閘裝置抱死電機，濾網停止旋轉，停止30秒進行沖洗。30秒時間之后，電機又開始旋轉，直到齒輪盤凹陷部位對準接近開關后，又停下30秒沖洗，如此往復9次完成一圈的沖洗。旋轉電機需在遠方就地均能實現操作。因此，在就地控制箱上安裝“遠方”“就地”切換旋鈕和點動按鈕。在遠方時旋轉電機接受DCS的啟動信號，該信號為長信號。

在就地方式下時，手動啟動按鈕按下，KM接觸器勵磁，旋轉電機就開始旋轉。此時，要是DCS發送啟動指令是不起作用的，起到了閉鎖作用。當手動啟動按鈕松開時，KM接觸器失磁，旋轉電機停止工作。

在遠方方式下DCS發送旋轉電機啟動指令KM接觸器帶電勵磁，旋轉電機工作。此時要是按下手動啟動按鈕旋轉電機也不會旋轉，起到了閉鎖作用。當DCS啟動指令消失時，KM接觸器失電，旋轉電機停止運行。

說明：電機在旋轉過程中，齒輪盤突起部位經過探頭時間在4秒左右。接近開關在靠近齒輪盤的凸起位置時，發“1”信號，此時旋轉電機保持工作，直到接近開關檢測到齒輪盤凹陷部位與其正對，此時接近開關發“0”。旋轉電機停止運行，濾網進行30秒的反沖洗。

5.遠方控制下邏輯說明

1、排污門遠方控制

排污門需遠方控制時，在就地控制箱上打遠方位，DCS顯示遠方位時方可進行開關操作。排污門開允許條件：程序運行。程序運行指的是電動濾網在遠方位操作時，運行人員啟動沖洗程序。聯鎖關條件：沖洗成功。沖洗成功指的是旋轉濾網旋轉一周，即接近開關沖0到1狀態翻轉9次。排污門不設置聯鎖開條件，關允許始終為1。

2、旋轉電機遠方控制。

程序啟動后，運行人員操作開啟排污門。排污門開到位后，如果接近開關對準齒輪盤突起位置，即接近開關發1，電機馬上開始旋轉，直到接近開關對準齒輪盤凹陷位置停止30秒進行沖洗。一個周期完成后DCS首先發2秒的啟動脈沖，在2秒內如果濾網旋轉使齒輪盤突起位置對準接近開關，啟動指令保持住，一直旋轉到齒輪盤凹陷部位對準接近開關。如此往復使旋轉濾網完成一周的沖洗，同時接近開關由0到1的狀態變化9次，在DCS使用計數算法塊計數。接近開關由0到1的狀態變化9次后，計數算法塊輸出信號，程序發出沖洗成功信號，該信號同時連關排污門。排污門關到位后，程序發出沖洗結束信號。這樣電動濾網沖洗完成了。

綜合故障信號說明：1、電動濾網不在遠方位；2、排污門不在遠方位；3、排污門故障；4、電機連續旋轉時間超過8秒（說明接近開關故障）；5、接近開關由0到1狀態翻轉次數比電機運行次數少2次（說明接近開關故障），以上為或關系。

6.結論

在#4機組大修時，我們對#4機三個電動濾網進行了改造。經過一段時間的使用發現在DCS控制后，電動濾網的沖洗完全滿足現場需求，與在PLC方式下沒有任何差異。且電動濾網在沖洗時DCS能監視其運行狀態。同時排污門狀態也能在DCS監視，可以有效避免因為排污門開啟后水淹泵坑的事故發生。

同時電動濾網改進DCS控制后，徹底擯棄了PLC為故障的檢查排除帶來了很大的便利。并且避免了因為PLC的損壞無備件，而導致電動濾網長期無法沖洗的事故發生，為機組的安全穩定運行提供了可靠的保證。

作者簡介： 車海波（1986.02.10），男，工程師，畢業于東北電力大學，現任內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司設備部熱控室技術員。