GERX3i在K101B新氢气压缩机组改造中的应用.pdf

技术改篷 l； i 磊 打 | G E R X 3 i在K 1 O 1 B 新氢气压缩机组改造中的 应用 韩明春 ，郭淑英 ，韩峰 ，孙义东 沈 阳鼓 风机集 团股 份有 限公 司 ，辽 宁 沈 阳 1 1 0 8 6 9 【 摘要】 阐述了K1 0 1 B 新氢气压缩机组改造后的控制系统组成 ，C A 7 LG E R X 3 i P L C 控制 系统的应用，能够完全兼容原机组 的G E 9 0 3 0 P L C 控 制 系统 。 【 关键 词】 G E R X 3 i ；P L C 控 制 系统 ；K1 0 1 B 新 氢气压 缩机 中图分类号T H 4 5 7 文献标志码 B 文章编 号 1 0 0 6 2 9 7 1 2 0 1 5 0 2 0 0 5 1 0 3 Appl i c a t i o n o f GERX3 i i n KI O 1 B Fr e s h Hyd r o g e n Co mp r e s s o r s Tr a ns f o r m a t i o n HAN Mi n g c h u n ， GUO S h u y i n g ， HAN F e n g ， S UN Yi d o n g S h e n y a n g B l o w e r Wo r k s G r o u p C o r p o r a t i o n ， S h e n y a n g 1 1 0 8 6 9 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r s p e c i fi e d t h e s t r u c t u r e o f t h e c o n t r o l s y s t e m a f t e r t r a n s f o r ma t i o n f o r K1 0 1 B f r e s h h y d r o g e n c o mp r e s s o r s a n d t h e a p p l i c a t i o n o f G ERX3 i P L C c o n t r o l s y s t e m， w h i c h c a n b e c o mp l e t e l y c o mp a t i b l e wi t h t h e o r i g i n a l GE 9 0 - 3 0 P L C c o n t r o l s y s t e m． Key wo rd s GERX3i ； PLC c o n t r o l s y s t e m；K1 01 B f r e s h h y dr o g e n c o mpr es s o r 1 引言 K1 0 1 B 新氢气压缩机组是 中石油大庆炼化公 司 加氢改质装置配套的重要设备。该项 目的控制系 统是G E 9 0 3 0 系Y tJ P L C ，由于G E 9 0 3 0 已趋于淘汰， 取而代之的是G E 公司推出的更先进的产品。由于 用户要 求对原机 组进行 改造 ，改造后 的压 缩机组 控制 系统必须 与原机组 的控制 系统完全兼 容 ，并 且是 技术成熟 、先进 、高可靠性 ，能够完 全满足 新 机组 的各 种压 力 、温度 、液 位等 参 数 的检测 、 调节 、显示 、报警 、联 锁等功 能 。该控制 系统 的 控制 器 、I ／ O 模块 、所有 电源设备和 网络通讯设备 必须 确保改造后 的机组 的安全可靠 运行 。经过对 原 机 组 的控 制 系统 组 成 充 分 消化 后 ，决 定选 用 G E R X 3 i 系Y P L C 系统来完成对K1 0 1 B 新氢气压缩机 组进行控制。 收稿 日期 2 0 1 4 1 0 1 1 蠢 2 0 1 5 年 0 2 期 总第 2 5 0 期 2 G E R X 3 i P L C 控制系统的主要特点 G E R X 3 i P L C 拥有模块化设计，卓越的网络和 通讯能力与上位机通信 ，可以满足过程控制的各 种需要。每个模块槽的双背板总线支持老系统的 9 O 一 3 O 背板 总线 和新 的P C I 总线 ；串行背板 总线 支 持 已有 的系列9 O 一 3 0 I ／ O 卡 ，使 之很 容易 的移植 到 新系统 中 ；在控制器 中有梯形逻辑 文档 内存 和机 器文 档 Wo r d 、E x c e l 、P DF 、C A D和其他 未来 发 布 的文件格式 ，减少停机时问 ，提高排 除故障效 率 ；支 持 高 密度 离 散 量 I ／ O、通 用模 拟 量 T C、 R T D、应 变仪 、每 个通 道 的电压 电流组 态 I ／ O、 隔离模拟量I ／ O、高密度模拟量I ／ O 、高速计数器； 扩展I ／ O 提供更广泛 的特性 ，如快 速处 理 、高级诊 断机制 和一 系列可组 态 的中断 ，将 新技术 方便 地 集成 到已经安装好 的系统 中 ，减 少用户对 于短期 或者长期系统升级的顾虑 ，可以更灵活 、更开放 地升级或者转换 。 i 技术 改 逭 c h n i T r n ” ／ b rmg o n 3 K I O I B 新氢气压缩机组改造后的控制系统 组 成 K 1 0 1 B 新氢气压缩机组控制系统由气路系统、 冷却水系统、润滑油路系统等报警联锁系统组成。 3 ． 1 气路系统主要包括 工艺参数测量 、联锁保护、压缩机机身振动、 活塞杆下沉在线监测、气量调节电磁阀控制等。 3 ． 1 ． 1 工艺参数测量 系指被压缩介质的温度、压力 、液位等工艺 参数 。温度监 测 指压缩机 的进 、排气温度 、压 缩机组轴承温度 、电机轴承温度及电机定子温度 、 填料 温度等 ；介 质压力监测 指压 缩机 的进 、排 压力 。液位监 测 指压缩 机各 级分 离器 的液位 、 集液罐液位 、水站水箱液位 、机身油池液位 、注 油器液位 、电机漏水控制等 。 3 ． 1 ． 2联 锁保 护 机组开车联锁 润滑油压力正常 10 ． 2 5 MP a G ；压缩 机组空 负荷 ；工 艺满足 要求 ；盘车停 止 。 保护装置 压缩机机身上安装振动变送器 ， 当振动超过报警及危险设定值时，去机组P L C 控制 系统公共报警及公共停机 。 压缩机组 的各级 活塞杆上方 ，安 装轴位移变 送器 ，当活塞杆 下沉超过报警设定值 时 ，发 出报 警信号去机组P L C 控制系统公共报警并去在线监测 系统 。 3 ． 1 ． 3负荷调 节控制 压缩机气缸采用 电磁 阀控制 的气 动卸荷器作 气量调节 ，卸荷器为指式 ，给气卸荷 ，2 个电磁 阀 分 别控 制 各级气 缸 的轴侧 和盖侧 ，实现0 5 0 ％～ 1 0 0 ％3 档调节。当各级气缸轴侧工作，盖侧不工作 时，压缩机组5 0 ％负荷，当各级气缸轴侧和盖侧都 不工作时，为0 负荷 ，此时送给P L C 系统信号 ，压 缩机组方可允许启动。当各级气缸轴侧和盖侧都 工作时，压缩机组1 0 0 ％负荷。 3 ． 2 冷却水 系统组成 该 系统的作用是 给压缩机气缸 、填 料及冷却 器等提供冷却水 ，由水箱、冷却器 、温控阀等组 成 。为保证机组 软化 水温度 、压力 的要求 ，该 系 统分别设置了必要的测量仪表 、控制仪表和安全 仪表等。压力变送器将供水压力信号送入控制系 5 2 j 瓣 统显示并监控 当压力变送器信号水压低于0 ．2 MP a G 时，P L C 控制系统发出报警信号，同时联锁启 动辅助水泵；当该压力变送器信号水压高时，P L C 控制系统发出报警信号，同时联锁停止辅助水泵。 水箱装有温控阀、铂热电阻及电加热器，当水箱 温度低时启动电加热器，当水箱温度高时停止电 加热器 。 3 ． 3 润滑油系统组成 该系统的作用是给机组提供润滑油，由润滑 油箱 、油冷却器、油过滤器 、油箱等组成。为保 证机组润滑油 温度 、压力 的要求 ，润滑油 系统 也 设置了必要的测量仪表、控制仪表和安全仪表。 3 ． 3 ． 1 就 地 测量 仪 表 测量仪表包括 润滑油油箱液位测量、油温、 油压测量仪表 。 3 ． 3 ． 2 控制仪表和安全仪表 控制 仪表和安全仪表 主要组成 润滑油油箱 液位和温度报警 、润滑油温度报 警 、润滑油过 滤 器差压报警 、润滑油压力调 节 、润滑油辅助 油泵 起动、报警、联锁等回路。 润滑油温度报警回路 在润滑油冷却器出口 管路上安装有 铠装铂热 电阻 ，用来 检测润滑 油温 度，测温元件将油温信号送至控制室显示并监控。 当油温高于报警设 定值时 ，发 出报警信号去机 组 P L C 控制系统公共报警 。 润 滑油过滤器差 压报 警 回路 该 回路的作 用 是检查油过滤器 的工作情况 ，当油过滤器差压超 过正 常差压 时 ，说 明油过 滤器 应该进 行 清洗 了 。 差压开关将测得 的油过滤器差 压信 号送至控制 室 监控，当差压超过设定值时 ，发出报警信号去机 组P L C 控制系统公共报警。 润 滑油压力调节 回路 在润滑油站 出 口总 管 上设有总管油压 调节 回路 ，通过 阀后压力调节 的 自立式调节 阀对 油泵 出口压力进行 调节 。调节 的 作用是提供机组稳定的润滑油压力和油量。 润滑 油油压低报警 、联锁 回路及备 用润滑 油 泵启动 回路 润滑油油压低报警 、联锁 回路及 备 用润滑油泵启动 回路 由4 个压力变送器组成 ，压力 变送器将油压信号送人控制系统显示并监控 当 其中1 个压力变送器油压信号达到0 ．2 5 M P a G 时，满足起动条件 ，将信号送入控制系统参与开 2 0 1 5 年 0 2 期 总第 2 5 0 期 一 车联锁 ；当该压力变送器信号油压低时，P L C 控制 系统发出报警信号，同时联锁启动辅助油泵 ；当 该压力变送器信号油压高时，P L C 控制系统发出报 警信号 ；同时联锁停止辅助油泵。 当另外3 个压力变送器油压信号低于0 ． 1 5 M P a G 时，控制系统除发出公共报警信号外 ，同时 三取二去P L C 控制系统公共联锁停机 。 4 K I O 1 B 新氢气压缩机组改造后的控制系统 配置 4 ． 1 电源设计总原则 该控制系统采用冗余供电方式，2 4 V D C 电源配 置 了反 向二极管 ，继 电器 等元件 的供 电电源均配 置 了直 流空开 ，并按梯度 等级进行 布置 。机柜 内 卡件具有2 0 ％余量空间以便扩展。 4 ． 2操作站 操作站 的C P U 采用I n t e l 酷睿双核3 ． 0 G Hz 、2 G B 内存 、2 5 0 G B的硬 盘 、带 刻 录光驱 和 1 G B独立 显 卡 ，光 电鼠标 ，标准键 盘。操作站配置显示器 L C D ，为2 2 L C D，宽屏 ，分辨率不低 于1 2 8 0 1 0 24。 4 ． 3通 讯 配置光 电转换 器一对 、单膜光纤 通讯 ，通讯 距离可达到 l k m。 4 ． 4 组态软件 组态软件选用 的是G E R X 3 i 的i n t o u c h V 1 2 无 限点 开发版 ，轻轻松 松地将 原机组 的控 制程序 升级并 且转换 到新机组的控制系统中。 4 ． 5 GE R X 3 i P L C卡件 基 于KI O 1 B 新氢气压缩机组改造后的控制系统 的构成 ，对该 机组P L C 控 制系统 的I ／ O点数 量进行 统计 ，形成了该机组P L C 控制 系统软 、硬件配置见 表 1 。 4 ． 6系统配置图 二 ～ 图1 系统配置 区 一 2 0 1 5 年 0 2 期 总第 2 5 0 期 表 1 技 术 改 遽 i T e c h n i c d T r a 2 ff o r m m i o ， } l 0 1 RX3 iCP U I C6 9 5 CP E31 O 1 0 2 电源 I C 6 9 5 P S D 0 4 0 1 0 3 以态网模块 I C 6 9 5 E T M0 o 1 1 04 1 6 背板 I C 6 9 5 C HS O l 6 l 0 5 3 2 点离散输入模块 I C 6 9 4 M D L 6 6 0 1 0 6 1 6 点 离散输 出模块 I C 6 9 4 MD I 9 4 0 1 0 7 8 A离散输出模块 I C 6 9 4 M D L 9 3 0 1 8 点模 拟量输 入模块 ，支 0 8 持 热 电偶 ， 电阻 ，电压 I C 6 9 5 AL 06 o 0 8 和 电流输入 0 9 扩展模块 I C 6 9 5 L R E o 0 1 l 1 0 5 槽扩展背板 I C 6 9 4 C H 3 9 8 1 l 1 扩展 电源 I C 6 9 4 P WR 3 2 1 1 1 2 接线端子 I C 6 9 4 T B B 0 3 2 9 l 3 总线终端 I C 6 9 3 A C C 3 0 7 1 1 4 填充模块 I C 6 9 4 A C C 3 1 0 5 1 5 高容量电池 I C 6 9 3 A C C 3 0 2 1 En e r g y P a e k Ca b l e ， 3 1 6 I C6 9 3 CB【 m 1 1 f t ． 0 ．9 1 m 1 7 编程软件 I C 6 4 6 MP P 1 0 1 1 I N T O U C H v 1 2 无 限点 开 D e v e l o p me n t S t u d i o U n l i m 1 8 1 发版 i t e d ， U n l i m ／ 6 O K ／ 5 0 0 ， v 1 2 5 结语 由于G E R X 3 i P L C内部资源极 其丰 富 ，P L C 采 用的是 “ 软器件 ” 、 “ 软触点 ”进行联锁 ，它并不 改变P L C b 部电路的结构，使电路简单化。该种联 锁增加了P L C 运算 的条件 ，使得P L C 在进行输出之 前需要进行 更多 的安 全可靠性 判断 ，从而使 系统 的安全可靠性得到提高。通过系统保护程序的运 行 ，使P L C 能及 时感知系统的故障 ，能更好 的保护 人身和设备的安全。由此可见K 1 0 1 B 新氢气压缩机 组改造后 的控制 系统利用G E R X 3 i P L C 系统上述提 供 的平 台 ，通过 编程 、组态软 件 ，对该机 组的启 停顺序进行控制 ，对各个系统画面在操作站上进 行人机对话 ，对冗余的设备进行在线诊断、报警 、 自动切换及维修提示 ，完全能够满足机组的各项 控制要求 ，并能实现与用户 的上位机进行通讯 。 作者简介韩明春 1 9 8 7 一 ， 男， 助理工程师， 现在沈阳鼓风机集团 股份有限公司工作 ， 曾多次获科技成果一 、 二、 三等奖。主要研究方 向为往复压缩机控制系统设计。