離心式壓縮機控制系統改造

關智　史博文　王春暉

摘要：離心式壓縮機在不使用PLC的情況下，大幅度的啟動電流會使得離心式壓縮機的電源電壓出現上下波動，使得電力機械設備磨損加重，進而減少設備的工作壽命。基于此，文中對離心式壓縮機控制系統進行了改造。

關鍵詞：離心式壓縮機;控制系統;改造

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0014-02

0引言

對于離心式壓縮機而言，其電機的運行功率較大，在電機運行時通常是瞬間加載和卸載的工作方式，且離心式壓縮機在啟動瞬間也需要較大的電流。

1離心式壓縮機PLC改造技術

傳統的離心式壓縮機在使用時，其中的拖動電機無法對自身進行速度調節，也不能自動通過壓力和流量的變動，完成降速和輸出功率的配對工作，所以盡管離心式壓縮機不會頻繁啟動，但在用氣量少時，離心式壓縮機依然要保持運行狀態，這樣往往會浪費很多電力資源。因此，對離心式壓縮機節能改造的必要性極大。

1.1PLC節能原理

由上述的實驗數據可以了解到，在離心式壓縮機節能改造中，PLC的使用有著非常顯著的作用。PLC是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。在離心式壓縮機節能改造中，PLC.能夠使離心式壓縮機的電機輕啟輕停，極大的減小了機械的磨損，延長機械設備的使用周期;同時，PLC還能夠使離心式壓縮機的運行頻率發生可控性的改變，使得電機的運行頻率能夠根據離心式壓縮機的用氣量的多少自動進行調節，在電機運行功率降低的同時減少電力資源的浪費中。

1.2離心式壓縮機PLC改造的意義

經過調查研究發現，一個普通的工業制造企業離心式壓縮機的成本的重要組成部分是其用電成本，不難看出，其離心式壓縮機在節能方面存在很大的漏洞，對于工業制造大國的中國而言，節約成本，減少能耗迫在眉睫，由上面PLC的節能原理可以知道，使用PLC的對增加離心式壓縮機的靈敏度和延長離心式壓縮機的使用周期、減少企業的運營成本，增加企業在電力行業的核心競爭力都具有重要意義。

1.3改造和控制過程

由于該技術改造是在原拖動系統的基礎上進行改造的技術，因此能夠根據選用電動機的容量和轉速對PLC的型號和類型，同時還要結合PLC的性能、價格和安全性能進行選擇。選擇一臺離心式壓縮機，用PLC來控制電動機的運行轉速，是通過減少離心式壓縮機電機的頻繁啟動和運行來達到節能的目的，即在供氣壓力上升時，電動機的運行速度下降，供氣壓力下降時，電動機的運行速度上升。

2PLC在壓縮機控制系統改造中的運用

某離心式壓縮機控制系統為SIEMENSS7-400PLC系統。通過近幾年的使用，存在如下問題：

（1）操作站為觸摸屏，工藝反映操作十分不方便，不利于操作人員監控。

（2）無歷史趨勢記錄，報警信息不完善，發生停車或設備故障后原因分析困難。

（3）組態程序加密，不利于問題排查和改造，維護困難?？刂葡到y接入Delta?VDCS的優點如下：①通過DCS系統可以加強對測量信號的管理、監視，便于及時發現、處理故障。②可完善歷史及事件記錄，利于故障分析。③工藝監控方便，操作熟練。④維護技術成熟，便于改造和邏輯完善。⑤DCS備件通用，可減少備件儲備。

由此可見，將PK401循環氣壓縮機控制系統引入現有的DeltaVDCS系統后有利于裝置的生產操作和檢維修，可以更好地保證裝置的長周期平穩運行。

2.1主要施工內容

2.1.1原系統點數統計

改造過程中，原有PK401機柜內接線不做改變，直接將進系統側的接線拆除，通過增加柜間接線，將I/0點信號引入現有DCS系統的P_CL05柜中。

原系統中共有178點。其中模擬量輸入（AI）42點，主要是壓縮機和主電機的振動、位移、油系統和溫度監測信號，其余為工藝條件參數監測，改造中都通過P+F安全柵隔離后進入DCS系統。模擬量輸出（AO）7點，主要是壓縮機密封氣和入口導葉閥的控制。數字量輸入（DI）32點，主要為現場操作盤和外圍工藝系統監測信號，數字量輸出（DO）97點，主要為壓縮機、主電機和油泵控制信號，其中送現場操作盤指示燈有83點21。

2.1.2DCS系統新增卡件

DCS系統內新增的178點中，為確保系統工作穩定可靠，所有AI、A0卡件均選用DeltaV冗余卡件，新增卡件通過8倍寬I/0接口底板和擴展電纜連接卡及其擴展電纜接入現有DCS系統。

2.3邏輯組態

DCS系統中主要邏輯有：

（1）入口導葉閥控制;

（2）潤滑油泵啟動及互啟控制;

（3）油系統電加熱器控制;

（4）聯鎖邏輯組態;

（5）主電機啟?？刂?。

2.3.1入口導葉閥控制

入口導葉閥控制按原系統采用手動控制，在流程圖畫面中設置了手動增加、減少按鈕來控制入口導葉閥的開度，從而控制壓縮機的負荷。此處未采用DCS系統中的面板控制方式而采用原有的按鈕控制的原因是壓縮機入口導葉開度不允許有過快，過大調節，否則會影響機組運行。根據工藝生產的實際需求，此次改造中特地設計了4個按鈕，其中2個快增、快減按鈕（+5%/-5%），2個慢增、慢減按鈕（+1%/-1%）。

2.3.2潤滑油泵啟動及互啟控制

潤滑油泵控制采用現場啟動方式，2臺潤滑油泵中A泵為主油泵，B泵為備用油泵。正常開啟時先開A油泵，B油泵通過DCS內的軟按鈕選擇為自動模式，當壓縮機油系統監測到油系統壓力低時會自動啟動B油泵來保證壓縮機的正常工作。如果在啟動油泵時首先開啟B油泵，無論B泵在什么模式上，只要系統監測到油系統壓力低，A泵都會自動啟動。需要特別說明的是一旦壓縮機發生停車，為為保護壓縮機，在壓縮機停車后的10min內油泵是不允許停止的，因此在邏輯組態時需要特別注意組態中10min內使停車按鈕失效。

2.3.3油系統電加熱器控制

油系統電加熱控制采用現場溫控器監測，DCS內邏輯組態實現溫度自動控制功能。現場操作盤上如果將油加熱器控制選擇為0N（允許自動控制），則在油箱液位不低的條件下，現場溫度低于設定值，則油加熱器將自動啟動，高于設定值后自動停止加熱。

2.3.4聯鎖邏輯組態

原邏輯：聯鎖停車邏輯除潤滑油油壓低低聯鎖為二取二之外，其余均為單點聯鎖。

改造后：為了避免誤動作造成停車：

（1）在聯鎖停車邏輯中增加了2s輸出延時;

（2）去除電氣故障停車條件。同時對以下2處進行了

三選二改造：①主電機繞組溫度高高聯鎖三選二改造;②壓縮機止推軸承座內側溫度高聯鎖進行三選二改造。需要特備說明的是主電機、壓縮機的軸振動和軸位移聯鎖均是在壓縮機運行起來30s后才投用的，因為在壓縮機啟動時軸振動和軸位移變化均會很大，極易觸發到聯鎖，因此在運行30s后才投用這些聯鎖。

2.3.5主電機啟停控制

原邏輯：啟動條件包含遠程啟動和就地啟動兩種方式;停車條件中主電機運行信號丟失將觸發停車。根據工藝實際操作要求，去除遠程啟動功能，同時在DCS中增加一個主電機允許啟動軟按鈕;為了避免誤動作造成停車，去除無運行信號導致停車的條件。

需要特別說明的是壓縮機停車后10min之內不允許再次啟動，因此在邏輯組態中需要設計10min的怠機時間，同時要在停車后立刻讓入口導葉閥電磁閥失電10min，保證入口導葉閥在這10min內處于關閉狀態，從而使壓縮機在停車后有充足的惰轉時間，起到保護壓縮機的作用（3]。

3結束語

綜上所述，在離心式壓縮機節能改造過程中，不僅在經濟上控制了工業制造廠的成本，還能改善間接的保護環境，因此，此種改造技術既是對傳統技術的改進，也是對國家實行可持續發展觀的響應。此項技術的成熟也進一步體現了新興技術對重要性，且體現了我國依然處于工業制造低級階段，企業和工業制造業的改革必須堅持。

參考文獻.

[1]田帥.離心式壓縮機裝置的控制系統概述[J].中國石油和化工標準與質量，2018（8）：75-77.

[2]張鵬.螺桿式壓縮機電腦控制器系統改造[J].設備管理與維修，2017（2）：60-61.

[3]田振華，田金艷.煤化工用離心式壓縮機自動控制系統研究[J].山西化工，2018（4）：145-147.