PLC在离心式压缩机防喘振控制系统中的运用.pdf

A u t o ma t i c C o n t r o l 自动化控制 P L C在离心式压缩机防喘振控制系统中的运用 对 于 离心式 压 缩机来 说 中， 喘振是其运行过程 中遇到的主要 运 行 问题 ，在设 备 运 行过 程 中， 压缩机会产生不同程度上的喘振， 这 种 喘振 不仅会 影 响 离心 式压缩 机 的运 行 状 态，还会 缩短 设 备 的 运行寿命。本文使以离心式压缩 机喘振的产生为研究基点，分析 对 离心式压 缩机 进行 防喘振控 制 的主要 方 法， 并从 系统 结构 、 系 统优化 以及 系统特 点等三 个方面， 研 究 P L C在 防喘 振控 制 系统 中的 运 用 。 【关键词 】P L C 离心式压缩机 防喘振控制 随着我国工业建设的不断发展，在工业 领域 中，离心式压缩机 的运用 也越 来越广 泛， 但在设备 的运行过程 中，喘振 已经成 为影 响设 备正常运行的一个主要问题，设计一套科学完 善的防喘振控制系统，已经成为相关领域面临 的主要问题。在传统的防喘振控制系统中，通 常运用 F O a B O R O盘前二次表，想要实现联 锁逻辑，就必须要运用继电器，这种方式在维 护方面非常麻烦，还会不时的出现意外停车现 象，且无法判断停车原因。而 P L C是当前非 常先进的一种技术 ，将其运用在离心式压缩机 的防喘振控制系统中，能够有效提升系统的防 喘振效果。 1离心式压缩机喘振的产生 离心式 压 缩机 的工作 原 理是利 用 叶轮 ， 将气体以高速旋转的方式带入到压缩腔内，从 而实现对气体进行压缩的。 在设备运行过程中， 如 果进入 到叶轮 当中的气体 流量不足设备所设 定的最小流量限时， 设备管网中所残留的气体， 便会倒流到压缩机的压缩腔中。 如果这个时候， 压缩机出口 压力比管网压力大，设备便会将压 缩腔 中的气体排 出。在这个过程 中，气体会 再 开压缩机内部进行周期性的振荡，与之相连接 的外围管道，也会在此基础上产生相应振动。 在工程上 ，这种现象就是喘振 。 对于离心式压缩机来说，喘振实际上属 于这种设备的 固有特性 ，如果设备发生喘振现 象，需要运用一定的方法，将设备出口的压力 降低，也可以将设备入口的流量增大，与此同 时 ，尽可 能的缩 短喘振 时间。为了减少因为用 量波动而产生的喘振现象，确保离心式压缩机 能够稳定运行，在设备中需要设置放空阀，如 果出现喘振迹象，可以运用放空阀使设备保持 正常运行。 2防喘振控制的主要方法 文／ 宋锋田文海龙飞刘芳 离心 式压缩机在进 行防喘振 控制过程 中， 加方便 。 通常运用 以下两种主要方法 3 ．3 系统特点 2 ． 1定极限流量法 这种 方法 是先 设定 一个 定值 流量 ，在 离 心式压缩机运行过程中，将流量始终保持在这 一 定值流量以上，这样便能够避免设备在运行 过程 中，某 一工作 点进入到喘振 区。这种方法 一 般情况 下只适用 于运行速度相对恒定 的离心 式压缩机，而且设备流量调节器 中所设定的 给定 值，一定 要大于喘振 点流量 的 7 ％，小于 1 0 ％。这种方法的应用优势在于控制相对简单 ， 其缺点是如果 设备处 于变速运 行或低负荷运行 状态时，防喘振控制便会提早投入，使得整个 系统的能耗增大 。 2 ． 2变极限流量法 如果离心式压缩机的运行方式为变速运 行，那么随着转速、 出口压力 以及压缩 比等参 数的变化，极限喘振流量也会发生不 同程度 的 改变。该方法主要是运用随动系统 ，将不 同情 况下的压缩机喘振曲线自动转化成为给定值， 让喘振 调节器始终在稳定区 ，这种方式不仅安 全 ，而且 节约能源，是当前运用 比较广泛 的一 种方法 。 3防喘振控制系统 3 ． 1系统结构 本 文中 的设计 系统所 运用 的是 GE F a n u c 9 0 3 0 P L C作为整个系统的数据采集与控制装 置 ，能够在很大程度上提升 系统的可靠性。在 控 制装 置部 分，系 统运 用 的是 双机 热备 ，与 GB C网络一 起为 整个 系统进 行服 务。在数 据 采集部分，需要装置两层机架，两者在相互连 接与通讯的过程中，主要依托于扩展电缆。在 系统信号与 P L C模块进行连接的过程中，主 要以端子排为基础，从而实现对相关系统数据 的采集与控制 。上位 机监控主要运用 的是 GP 一 4 7 0屏幕，Wi n d o w NT 4 ． 0是其主要 的操作 系 统，监控站能够为相关工作人员提供各种组态 画面，也方便工作人员对系统进行实时的操作 与监视 。 3 ． 2系统优化 为 了让 P L C可以对 P I D算法实现快速执 行， 并在这个过程中及时将计算输出刷新出来， 系 统在 设 计过 程 中选 用 了 C P U 3 5 1 ，在 P L C 高质量的变成软件下，能够为系统提供更加准 确的梯形图。再运用变极限流量法，对防喘振 的算法与联锁逻辑进行有效控制。这样能够在 很大程度上对离心式压缩机的防喘振控制系统 进行优化，对设备运行现场的操作与维护也更 本文 所运用 的 P L C系统 具有 性价 比高 、 性能优 良等特点 ，且能够实现双机热 备，在系 统中，主机、 电源、通讯等装置都 能够 实现冗 余，主从机之 间，能够进行无干扰 的 自由切换， 模块 之间也可以进行在线切换 ，提升 了整个 系 统的可靠性 。另外，P L C与系统 的上位机 ，可 以运用 1 0 Mb ／ s 的 以太 网来进行 相关 系统数据 的采集 与传输 ，从 而能够 在很大程度上保证数 据传输过程 中的高速 与可靠 。 该 系统 的通 讯功 能、容 错功 能 以及 自诊 断功能都非常强大 ，而且能够实现对 P I D算法 的快速计算与计算输出的实时刷新，更可以对 系统所产生的历史数据进行处理。在对系统进 行操作的过程中，系统配备的显示器中可以实 时显示 出系统 的操作状态 ，以及流程 图、调速、 喘振 控制、历史趋势 、实时趋势 、报警 情况等 一 系列画面 ，方便操作人 员对离 心式压 缩机进 行有针对性的控制 。 4结论 综 上所 述 ，在离 心式 压缩 机 的防 喘振 系 统中运 用 P L C系统 ，可 以在 很大 程度 上提升 系统 的运行可 靠性 ， 减少喘振现 象的发 生几率， 确保整个机组 的平 稳运行，从而达到 良好 的运 行效果 ， 有利于提升设备使用企业 的经济效益 。 参考文献 ⋯ 1 兰杰 ，肖朝晖 ， 赵恩军等 ． P C S 7 控制系统 在硝 酸生产 “ 四合 一”压 缩机组上 的应用 [ J 】 ．泸天化科技 ， 2 0 1 0 ， 0 3 1 6 8 1 7 4 ． [ 2 】 李方涛 ， 李书臣，苏成利等 ．离心式压缩 机防喘振控制及故障诊断系统研究与应 用 [ J 】 ．化工 自动化及仪表 ， 2 0 1 1 ， 0 5 5 8 9 5 9 2 ． [ 3 】 徐惠敏 ， 马晓明 ． 基于模糊神 经网络的 压 缩机 防喘振 控 制 系统研 究 ⋯ ．煤矿 机 械 ， 2 0 1 1 ， 1 O 8 1 8 3 ． [ 4 】 陈玉林 ，巴广军 ， 王文南等 ．高速齿轮 离 一 心式压缩机 防喘振 系统 的研 究与改进 【 J 】 ． 通用机械 ， 2 0 1 5 ， 0 8 4 9 5 3 ． 作者简介 宋锋 1 9 8 2 -，男，黑龙 江省佳 木 斯 市人 。 硕士研究生学历，毕业于成都理工大学，获得 大学本科学历。现为沈阳鼓风机集团自 动控制 系统工程有限公司中级工程师。主要研究方向 为控制 系统研 发。 作者单位 沈阳鼓风机集团自动控制系统工程有限公司 辽宁省沈阳市1 1 0 1 4 2 E l e c t r o n i c T e c h n o l o g yS o f t w a r e E n g i n e e r i n g 电子技术与软件工程 1 51