自啟備泵的聯(lián)鎖方案探討

（新疆天業(yè)集團(tuán)天智辰業(yè)化工有限公司，石河子市，832000） 李 津

在化工生產(chǎn)中，泵是將工藝介質(zhì)從一個(gè)工藝設(shè)備輸送到另一個(gè)工藝設(shè)備的中間設(shè)備，是化工生產(chǎn)中不可缺少的動(dòng)設(shè)備之一，很多重要的泵大多采用一用一備的工作方式，比如起潤(rùn)滑降溫作用的壓縮機(jī)組油泵，以及提供冷量的冷卻水泵等動(dòng)設(shè)備，一旦停止可能會(huì)導(dǎo)致停車(chē)，嚴(yán)重的話(huà)可能會(huì)損壞設(shè)備，比如壓縮機(jī)的油泵突然停止，壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生高熱，即使聯(lián)鎖停機(jī)，壓縮機(jī)完全停下來(lái)也是需要一定時(shí)間的，這段時(shí)間可能就會(huì)因缺少油的潤(rùn)滑和降溫而干磨，損壞壓縮機(jī)，現(xiàn)在的壓縮機(jī)設(shè)備都配備有高位油箱，即使油泵全部停止，高位油箱的油量也足以維持到壓縮機(jī)完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以這樣的方式保護(hù)壓縮機(jī)，但是如果因工作油泵故障或者泵前過(guò)濾器堵塞導(dǎo)致泵出口壓力低時(shí)，能夠很快自啟備用油泵，維持油泵出口即供油壓力不低于聯(lián)鎖值，就可以避免因動(dòng)設(shè)備故障導(dǎo)致整個(gè)壓縮機(jī)組的停車(chē)而造成企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，因此當(dāng)主泵發(fā)生故障時(shí)，能夠自啟備用泵在化工生產(chǎn)中是被廣泛應(yīng)用的，然而自啟備用油泵有很多種實(shí)現(xiàn)方式，這里列舉三種方案，并對(duì)三種方案做簡(jiǎn)單的比較。

1 聯(lián)鎖方案

1.1 聯(lián)鎖目的

以壓縮機(jī)組油泵為例，假設(shè)A泵為工作油泵，B泵為備用油泵，二者互為備泵，A、B泵出口壓力即供油總管壓力設(shè)為PT01，當(dāng)供油總管壓力PT01小于0.2MPA時(shí)，能夠自啟備用油泵B泵，此時(shí)，A、B泵均處于運(yùn)行狀態(tài)，若A泵恢復(fù)正常，當(dāng)供油總管壓力PT01大于0.4MPA時(shí)，能夠停止工作泵A泵；若B泵為工作油泵，A泵為備用油泵，則當(dāng)供油總管壓力PT01小于0.2MPA時(shí)，能夠自啟備用油泵A泵，此時(shí)，A、B泵均處于運(yùn)行狀態(tài)，若B泵恢復(fù)正常，供油總管壓力PT01大于0.4MPA時(shí)，能夠停止工作泵B泵，簡(jiǎn)單說(shuō)，工作泵壓力低達(dá)到聯(lián)鎖值則自啟備泵，壓力若升高至聯(lián)鎖值則停止原先的工作泵。

1.2 聯(lián)鎖方案

1.2.1 方案1

若A為工作泵，當(dāng)供油總管壓力PT01小于0.2MPA時(shí)，能夠自啟備用油泵B泵，若B為工作泵，當(dāng)供油總管壓力PT01小于0.2MPA時(shí)，能夠自啟備用油泵A泵，聯(lián)鎖邏輯如下圖所示：

此方案邏輯只使用了與門(mén)及比較模塊，結(jié)合轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)自啟的功能，但是無(wú)法自停。LE是一個(gè)小于等于的比較模塊，當(dāng)供油總管壓力PT01低于0.2MPA，且聯(lián)鎖投入時(shí)，則輸出一個(gè)聯(lián)鎖啟備泵的DO點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)操作柱上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，來(lái)決定A泵是備用泵還是B泵是備用泵，若將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇A泵，則A泵處于自動(dòng)狀態(tài)，A泵為備用泵，聯(lián)鎖時(shí)自啟A泵，若將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇B泵，則B泵處于自動(dòng)狀態(tài)，B為備用泵，聯(lián)鎖時(shí)自啟B泵。但是，當(dāng)供油總管壓力PT01大于0.4MPA時(shí)，不能夠自動(dòng)停止原工作泵，而是需要人為進(jìn)行判斷是否需要停止原工作泵，如果壓力大于0.4MPA且維持穩(wěn)定一段時(shí)間，則可以由操作工遠(yuǎn)程或者就地停止原工作泵。

1.2.2 方案2

引入A泵B泵運(yùn)行狀態(tài)兩個(gè)DI變量，能夠?qū)崿F(xiàn)泵出口壓力低時(shí)自啟備泵，并且當(dāng)泵出口壓力高時(shí)還能夠自動(dòng)停止原先的工作泵，聯(lián)鎖邏輯如下圖所示：

方案2邏輯中綜合運(yùn)用了與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、SR觸發(fā)器、延時(shí)等模塊，即使現(xiàn)場(chǎng)無(wú)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)也能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)鎖自啟備泵的功能，圖2中都是較為常用的邏輯符號(hào)，有與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、SR觸發(fā)器以及RS觸發(fā)器等。SR/RS觸發(fā)器是一種電路結(jié)構(gòu)，把兩個(gè)與非門(mén)G1、G2的輸入、輸出端交叉連接，即可構(gòu)成基本SR/RS觸發(fā)器。SR/RS觸發(fā)器中，S表示置位，R表示復(fù)位，S上畫(huà)圈代表置位優(yōu)先，我們稱(chēng)之為SR觸發(fā)器，R上畫(huà)圈代表復(fù)位優(yōu)先，我們稱(chēng)之為RS觸發(fā)器。

假設(shè)A泵運(yùn)行為工作泵，此時(shí)若供油總管壓力PT01小于0.2MPA，SR觸發(fā)器輸出為0，取非后輸出為1，同時(shí)1#與門(mén)輸出為1，4#與門(mén)輸出1給RS觸發(fā)器，啟動(dòng)B泵，此時(shí)，AB泵同時(shí)運(yùn)行，此時(shí)若供油總管壓力PT01大于0.4MPA，2#與門(mén)輸出為1，SR觸發(fā)器具有記憶功能，使得5#與門(mén)輸出為1，停止A泵。

反之，假設(shè)B泵運(yùn)行為工作泵，則邏輯同樣成立，若供油總管壓力PT01小于0.2MPA，啟動(dòng)A泵，供油總管壓力PT01大于0.4MPA，停止B泵。

1.2.3 方案3

不僅能夠?qū)崿F(xiàn)泵出口壓力低時(shí)自啟備泵，并且當(dāng)泵出口壓力高時(shí)還能夠自動(dòng)停止原先的工作泵，聯(lián)鎖邏輯如下圖所示：

當(dāng)B泵運(yùn)行，且供油總管壓力PT01小于等于0.2MPA時(shí)，1#與門(mén)輸出為1，延時(shí)后啟動(dòng)A泵，反之，當(dāng)A泵運(yùn)行，且供油總管壓力PT01小于等于0.2MPA時(shí)，2#與門(mén)輸出為1，延時(shí)后啟動(dòng)B泵。聯(lián)鎖自停原工作泵時(shí)用A、B泵的累積運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)判斷停哪一個(gè)泵，GT是邏輯大于模塊，LE是邏輯小于模塊，當(dāng)B泵運(yùn)行，且A泵運(yùn)行累積時(shí)間大于B泵，且供油總管壓力PT01大于等于0.4MPA時(shí)，聯(lián)鎖停A泵，反之，當(dāng)A泵運(yùn)行，且A泵運(yùn)行累積時(shí)間小于B泵，且供油總管壓力PT01大于等于0.4MPA時(shí)，聯(lián)鎖停B泵，一般情況下都是原先的工作泵的運(yùn)行時(shí)間大于備用泵的運(yùn)行時(shí)間，這就要求累積運(yùn)行時(shí)間模塊具備自動(dòng)清零的功能，這樣才能夠在下一次聯(lián)鎖的時(shí)候準(zhǔn)確的判斷出哪一個(gè)是工作泵，哪一個(gè)是備用泵，停止原先的工作泵并切斷電源后，再進(jìn)一步檢查泵有沒(méi)有機(jī)械上的故障，找出泵出口壓力低的原因。

2 總結(jié)

利用聯(lián)鎖邏輯實(shí)現(xiàn)自啟備用泵的方法是從實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的，目前已經(jīng)在很多工程中應(yīng)用，并得到了廣泛的好評(píng)。

經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，方案一僅能實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖自啟備泵，但是當(dāng)泵出口壓力恢復(fù)以后，兩個(gè)泵同時(shí)工作必然會(huì)造成泵出口壓力升高，超出額定值也不利于生產(chǎn)，因此，必須由操作工到現(xiàn)場(chǎng)去停止原工作泵，自動(dòng)化程度不高，但是多了一道人工判斷的程序，若工藝要求當(dāng)泵出口壓力低時(shí)能自啟備泵，但是當(dāng)壓力高時(shí)對(duì)自停原工作泵不做要求或者不允許自停原工作泵的情況下，可以運(yùn)用此方案，兩個(gè)泵都運(yùn)行的情況下，可由操作工判斷停哪個(gè)泵，運(yùn)用起來(lái)更靈活，并且只需要一個(gè)數(shù)字量輸出DO點(diǎn)，節(jié)省了DCS控制柜的資源。

方案二運(yùn)用的邏輯功能塊較多，綜合使用了與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、延時(shí)、觸發(fā)器等。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)泵出口壓力低時(shí)自啟備泵，而且當(dāng)泵出口壓力高時(shí)還能夠自動(dòng)停止原先的工作泵，確保泵出口壓力始終能保持在一個(gè)穩(wěn)定的值。但是，在使用過(guò)程中需要對(duì)SR/RS觸發(fā)器的應(yīng)用熟練掌握，此方案的特點(diǎn)是自啟時(shí)啟備用泵，自停時(shí)停原先的工作泵，此方案的運(yùn)用非常廣泛，能夠滿(mǎn)足所有需要自啟自停的工藝要求，并且如果工藝要求自停的動(dòng)作不可過(guò)快，可以在邏輯中加入延時(shí)開(kāi)模塊，進(jìn)一步優(yōu)化程序。方案三同樣能夠?qū)崿F(xiàn)泵出口壓力低時(shí)自啟備泵，并且當(dāng)泵出口壓力高時(shí)還能夠自動(dòng)停止原先的工作泵，確保泵出口壓力始終能保持在一個(gè)穩(wěn)定的值。差別在于判斷自動(dòng)停止工作泵還是備用泵的時(shí)候使用了運(yùn)行時(shí)間累積比較的模塊，哪個(gè)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)則停哪一個(gè)泵，一般情況下都是原先的工作泵運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，因此，自停時(shí)一般停止的都是原先的工作泵。

聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)方法是多種多樣的，具體使用時(shí)應(yīng)首選滿(mǎn)足工藝需求的，其次是靈活性強(qiáng)，便于維護(hù)，因此在選擇聯(lián)鎖方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮各聯(lián)鎖方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最適用于工藝要求，確保生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)又便于維護(hù)的聯(lián)鎖方案。