離心壓縮機試車臺控制系統的設計與實現

王艷 郭宏

【摘 要】介紹離心壓縮機組試車臺的控制系統，根據試車臺控制系統的技術要求，利用西門子S7-300PLC，合理的設計出了控制系統的整體控制方案和軟件控制流程，實現了對各種不通類型的壓縮機組的試車控制，畫面顯示更加直觀、控制更加安全，目前已經通過多臺機組的圓滿試車得到了用戶的認可[1]。

【關鍵詞】試車臺 控制系統 硬件布置 邏輯流程

離心壓縮機的主要性能參數是出口流量、出口壓力、進口壓力、軸功率、效率和轉速等，每臺壓縮機出廠時都需要對這些參數進行測試，以滿足用戶的要求。所以在離心壓縮機試車時需要一套試車控制系統。可以說試車臺控制系統是整個試車臺的重要組成部分，它不但能夠記錄每臺離心壓縮機的試車參數，還能確保機組試車時的安全以及對試車輔助設備的控制，如油壓控制、加熱器控、冷卻水控制等。采用PLC組建的試車臺控制系統，在壓縮機組啟動和試車過程中，控制裝置能夠滿足試車技術要求和工藝提出的各項聯鎖、保護要求，具有完善的防喘振控制和自動報警功能[2]。

1 試車臺控制系統的主要技術要求

1.1 試車臺要求

可控制6個試車臺位；同一時間試車時只控制一臺機組；可對不同機組類型進行控制。

1.2 控制系統功能要求

（1）試車臺設備狀態的檢測；（2）流量、壓力調節控制；（3）冷卻水控制；（4）油壓控制；（5）油溫控制；（6）壓縮機啟動控制；（7）壓縮機監測點報警控制；（8）壓縮機聯鎖保護控制；（9）防喘振控制；（10）試車數據歷史記錄；（11）壓縮機調速控制；（12）要求系統安全、可靠工作穩定[3]。

2 試車臺控制系統的整體設計

試車臺控制系統的硬件布置如圖1所示，整個試車臺共有6個試車臺位，每個臺位旁有一個轉接柜，6個轉接柜的信號線送到中控制的選控柜內，通過選控柜將試車臺位的信號傳輸給PLC控制。每個部分的功能介紹如下：

轉接柜：通過轉接柜將機組的信號線轉接到100米外的選控柜內。選控柜：通過選控柜對要試車的臺位進行選擇，哪個臺位要試車，就將選控柜打到相應的臺位，并且將信號與要試車的臺位進行對接。振動采集：通過振動采集器將機組的振動和位移信號采集上來，并將其轉換為PLC可識別的4-20MA信號，通過PLC在操作上進行顯示，并執行報警和聯鎖等邏輯功能。振動分析：通過機組的振動分析器可以對機組的性能進行檢測，如對機組轉子的平衡問題進行分析等。低壓電控：通過低壓電控柜將PLC發出的信號命令轉換為低壓電控制命令，對油泵、加熱器等進行控制，同時與高壓電控也有控制信號傳輸。變頻器：通過變頻器對機組的轉速進行調節，PLC可以通過對變頻器的調節以實現對機組轉速的控制，并且可以通過機組的流量或壓力的控制對機組轉速進行控制，以實現機組的性能控制。操作臺：在操作臺上有一些指示燈用以顯示機組的當前狀態，如機組的運行狀態、報警狀態、聯鎖狀態、準備啟動、油泵運行等等。在操作臺上有一些控制按鈕也是非常必要的，比如加熱器啟動、緊急停機、報警確認等。操作站：操作站是機組監視的人機接口，通過操作站可以直觀觀察到機組的運行狀態，同時操作人員對機組的任何操作也必須在操作站上來完成，通過操作站還可以對監測數據進行存儲和記錄，用以記錄整個試車的過程。PLC控制柜：PLC控制柜可以說是整個試車臺控制系統的核心設備，基本上所有的輔助設備都要與它進行連接。通過PLC控制柜對所有采集的檢測數據進行必要的邏輯處理和邏輯輸出。PLC硬件主要包括CPU、數字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊還有些輔助電子元器件，如變送器等。

3 試車臺控制系統的硬件設計

由于試車臺控制系統需要對不同機組進行頻繁試車，對相應的信號需要進行頻繁拆解，而且現場環境油污較多，對信號傳輸將有一定影響， 這些因素都對試車臺系統的組建提出了更高的要求。本套試車臺系統采用西門子的S7-300控制器，實現了對離心壓縮機的起停、報警、防喘振性能控制、緊急停車、油壓調節等控制功能，控制系統的硬件組態結構如圖1所示。

圖1 控制系統的硬件組態結構

4 控制系統的軟件功能設計

控制的軟件采用了STEP7 5.4開發平臺，在邏輯功能上與以往試車臺控制系統不通的是，本套試車臺系統設計了通用控制功能，針對不通類型的機組可以進行選擇，控制系統中會自動識別機組類型。同時在系統內部集成了機組的啟動、停止、報警、聯鎖、歷史記錄、油泵控制、冷卻控制等相應功能。該試車臺控制系統設計了INTOUCH上位機操作人機界面，整個系統的操作流程在上位機上均可以顯示。系統監控界面友好，操作更簡單，大大的降低了操作人員的工作強度。增加了后臺數據庫，使得系統的維護與擴展更加容易。該系統的許多功能都做成了通用模塊，只更改監控畫面和后臺數據庫，便可以實現一個新的監控系統。

5 結語

采用西門子300 PLC的試車臺控制系統，替代了傳統試車臺繼電器控制的試車裝置，不僅提高了壓縮機組試車的安全性和穩定性，還解決了傳統試車臺系統在成的接線復雜、穩定性差、難維護等缺點，在經過我們沈鼓集團齒輪公司試車實際使用后表明，該控制系統安全、穩定、自動化程度高，滿足各項技術指標要求。

參考文獻：

[1] 盧雙龍.鍋爐引風機調試期間振動問題分析及處理.風機雜志[J]，2012（5）：85-88.

[2] 樊丁.某型渦扇發動機試車臺計算機數采及自動試車系統設計[J].航空動力學報，1997（1）：101-102.

[3] 申法義.氫沖壓燃燒試車臺控制系統[J].燃氣渦輪試驗與研究，2000（3）：45-48.