基于PLC的鼓風機防喘振控制系統研究

孫強

【摘要】為了保證鼓風機的正常運行，本文以PLC為基礎，設計了有針對性的防喘振控制系統。系統主要以鼓風機作為設計背景，對鼓風機產生喘振的原因進行了簡要分析，并著重論述了防喘振系統中相關的硬件配置與設計原理，以實現對基于PLC的鼓風機防喘振控制系統的研究。

【關鍵詞】PLC；鼓風機；防喘振控制

引言

SIMATIC S7—400 FH是當前比較先進的安全性PLC，對于一些需要擁有較高安全等級的工廠，有很多應用優勢。在系統在進行控制的過程中，不會威脅相關工作人員以及相關操作設備的安全，如果控制系統出現問題，會馬上切換到安全模式。而如果鼓風機發生喘振現象，則與之相連接的外圍管道也會產生相應振動，不僅會損害設備，還會帶來經濟損失。本文便嘗試將S7—400 FH這種PLC控制系統，設計到鼓風機的防喘振控制系統中，從而保證其安全運行。

1鼓風機喘振產生原因

在鼓風機進行工作時，如果入口的氣體流量不足設備所設定的最小流量限時，鼓風機便會發生喘振，與之相連接的外圍管道，也會在此基礎上產生相應振動，從特性曲線的角度看，其由直線變化成駝峰型，鼓風機便會發生喘振。圖1所示的，便是鼓風機的特性曲線。

在轉速不同的情況下，T是特性曲線中表示極值的一個點，風機流量與出口壓力之間，在T的兩邊所呈現出來的關系是相反的。由于鼓風機的轉速不同，其所對應的駝峰性特性曲線也有所差異，每一條特性曲線都有各自的極值點，將這些極值點相連接，所形成的先便是喘振線，喘振線下方為穩定區，所有的運行點都相對穩定；而喘振線的上方為喘振區，所有運行點都相對不穩定。

2防喘振控制系統設計

2.1系統硬件配置

S7—400 FH系統主要可以分成兩個相關子系統，鏈接兩者的設備是光纜，能夠實現兩者之間的同步鏈接，與此同時，系統中還設置有一個故障冗余自動化系統，該系統以主動冗余為基礎，通過雙通道的形式來完成運行。其中，“主動冗余”主要指的是系統中全部冗余資源始終保持在運行狀態，在制定控制任務的過程中也不例外[2]。換句話來說，在S7—400 FH系統中，所有的用戶程序是被兩個中央處理器共同處理與執行的。

2.2系統控制原理

鼓風機的喘振會在很大程度上對鼓風機的安全運行產生影響，所以，想要從根本上解決喘振問題，就要將運行點始終控制在穩定區，也就是喘振線的下部，這對于鼓風機的喘振控制來說，是非常重要的。在系統設計過程中，可以對防喘振閥的開合程度進行控制，以此來控制進入到鼓風機中的流量，這是系統設計最核心的依據。在對系統進行設計時，設定值在防喘振曲線上，運用對鼓風機入口流量與出口壓力進行檢測的方法，以設備運行過程中的實際情況為基礎，對防喘振閥進行有效控制。如果鼓風機運行過程中的某一工作點越過了防喘振控制線，發生喘振現象，這時防喘振閥便會在第一時間打開，對設備進行消喘，在喘振消失以后，防喘振閥會逐漸關閉。

對于鼓風機來說，喘振實際上屬于這種設備的固有特性，在運行過程中，還會受到進氣的壓力以及溫度等因素的影響，溫度上升，喘振線會向下移動；溫度降低，則喘振線會向上移動[3]。壓力上升，喘振線會向上移動；壓力降低，喘振線會向下移動。所以，為了確保防喘振控制系統能夠在所有條件下都使用，還需要運用溫度與壓力的補償算法，以實現對鼓風機運行過程的有效控制。

2.3防喘振控制器

以上述防喘振控制的目標與要求為依托，系統中的防喘振控制器需要具備以下幾方面功能：第一，設備需要能夠實現溫度和壓力的補償功能；第二，如果鼓風機在運行過程中的某一工作點接觸到報警線時，設備能夠在第一時間進行喘振報警；第三，如果鼓風機在運行過程中的某一工作點接近防喘振線時，設備需要及時將放空閥打開，進行放風，從而將喘振消除；第四，如果鼓風機在運行過程中的某一工作點進入到放風線中，設備需要將放風閥全部打開，以實現緊急放風；第五，防喘振放空閥應該快開慢關；第六，系統能夠實現對PID參數的自整定。

3結束語

綜上所述，S7—400 FH是當前非常先進的一種PLC系統，將其運用到鼓風機的防喘振系統中，能夠確保系統的擁有較強的安全性與可靠性，也能夠在很大程度上避免鼓風機在運行過程中產生喘振現象。該系統可以在檢測設備喘振的同時，發出報警，也可以在第一時間消除喘振，從而保證鼓風機的運行安全。

參考文獻

[1]張錄學，肖楊.基于PLC的液力耦合器調速在鼓風機控制系統上的研究與應用[J].科技促進發展，2011，S1：308.

[2]劉焱，張穎，田盛等.污水處理GM鼓風機防喘振和進口導葉的控制改進[J].風機技術，2013，02：81—85.

[3]李方濤，李書臣，蘇成利等.離心式壓縮機防喘振控制及故障診斷系統研究與應用[J].化工自動化及儀表，2011，05：589—592.