用双机热备的PLC实现大型鼓风机组的自动保护.pdf

冶金设备管理与维修 第 2 6卷 2 0 0 8年第 5期 总第 1 3 7期 用双机热备的 P L C实现大型鼓风机组的 自动保护 刘永航初正恢杜辉 鞍钢设备检修协力 中心 鞍山 1 1 4 0 2 1 摘要介 绍 了鞍钢 能源动 力总厂发 电分厂用双机热备 的实现 大型鼓风机组 自动保 护的 实践 。 关键词 鼓风机 双机热备的 自动保 护 1前言 鞍 钢能源动力 总厂发 电分厂 3台 6 0 0 0 m。 ／ rai n鼓 风机 是 由瑞士苏 尔寿公 司引进 的 VAS 一 9 0 1 8型鼓 风机 ， 该 机具 有流量 大， 风压高的特点 ， 可 以通过静 叶片开度 的变化来调 整鼓风机 的负荷 ， 还可 以实现定转速来调整风量 。 其担负着 为炼 铁厂高炉送 风 的生产 任务 ， 若 高炉 出铁 时鼓风机 突然 事故停 机， 则会造成高炉灌渣的恶性事故 ， 是 鞍钢炼铁生产 的关键设备 。该设备 已运行 多年 ， 其主机部分还基本完 好 ， 但 电气保护装 置都是 由继电器构成连 锁控制 回路实现 ， 其 体 积大 ， 故 障率高 ， 可靠性差 ， 缺乏事故 记忆功 能和 整机运 行监视， 操作和维护都很麻烦。 这些都给鼓风机安全运行和 高 炉生 产造成 严重 威 胁 ， 用 P L C来 进行 改 造是 最 佳 的方 法 。 2大型鼓风机组的 自动保护 系统 2 ． 1鼓 风 机 的 运 行 原 理 该 鼓风机 的工 作点运行 范围要求较 高 ， 工 作在 由喘振 放 风线 ， 压力限制线 ， 初 、 末级 阻塞 线和旋转 失速 区构成 的 区域 内， 当工作点要 偏离该 区域 时 ， 自动保 护 系统启动 ， 使 其 回到工作区来 见图 1 。 d 流最／m ， mi n 图1 鼓风机工作区域 2 ． 2 鼓 风 机 的 自动 保 护 系统 2 ． 2 ． 1 自动跳 闸停机保 护 2 一旦辊箱上密 封件磨损 或剖分 面上进 水孔 密封损 坏， 安装 在该辊箱 回油管上 的含 水率检测仪 显示 含水率增 大 ， 根据含水率 曲线 的递增趋势 ， 就可以判别磨损件损坏情 况 ， 并 及时进行更换 ， 使设 备维修工作 做到科学 性 、 预知性 和针对性 。 3 据统计 ， 系统运行 2 a 来 及时探测到进 水 5次， 节 约 了检查维修时间， 减少密封件、 过滤器滤芯、 油膜轴承等备 件损耗达 3 5 万元 以上 。 4 由于进水 及时发现 ， 润滑 系统 进水量少 ， 脱水装 置 运行时间大大减少 ， 使 电耗 、 油耗降低 ， 每年节 省约 8万元 。 5 延长油 品使用寿命 。因为轧机冷却 水为 工业循 环 水 ， 呈微碱 性 ， 如添加药剂不 当， 该 指标还会超标 ， 并带有 细 小氧化 颗粒 ， 侵入油液 中会加速油 液老化 ， 添加剂 析出 ， 润 滑性降低而缩短使用周期 。 4结 语 石横特 钢公 司高线润滑站 安装油 品含 水率 检测系统 ， 对油品的含水率进行动态监控， 避免因油液乳化、 润滑不良 而造成重大设备 事故 ， 推动 了设备管理 的科学进程 。 不仅是 一 个有 效保证设 备稳定 运行的手段 ， 而且 大大减少零 件损 耗和维护工作量 ， 已产生 了良好 的经济效益 。 2 O O 8 一O 6 2 4收稿 一 21 第 2 6卷 2 0 0 8年第 5期 总第 1 3 7 期 冶金设备管理与维修 鼓 风机的 自动跳 闸停机保护包括 6 个部分 1 逆流保护 鼓风机 在出现连续 回流时将发 生逆流 ， 若 此时放风 门没有及时打开 ， 3 0 4 0 s内鼓 风机 叶片将急剧 升温而融化。逆流保护信号取自鼓风机入 口流量的差压信 号 ， 当低 于 l O 0 0 P a时 ， 1 s 报 警 ， 5 s打开放 风 门， l o s时跳 闸 停机 。 2 失速保护 。为 防止鼓 风机进入旋转失速 区 ， 而 叶片 受到交 变应力折 断， 当鼓风 机转速低 于 2 9 0 0 r ／ mi n时 ， 跳 闸 停机 。转速信号取 白转速表 的常闭输 出接点 。 3 低油压保护 。 为防止轴瓦缺油磨损而导致乌金 瓦的 损坏， 当轴承润滑油压低于0 ． 0 6 MP a 时， 跳闸停机。油压信 号取 自油路 上的压力接点 。 4 轴位移保护 。 为防止鼓风机大轴径 向移动而导致 动 静 叶片互 相碰撞产 生“ 剃光头 ” 事故 ， 当鼓 风机大 轴径 向移 动士0 ． 4 mm时报警 ， 士0 ． 8 mm时跳闸停机。位移信号取 自 原设备 自带 的机械位移传感器 的微动开关 。 5 高风压保护 。 为防止风道 内风压过高超过管道 的承 受 极 限 ， 导致管 道涨 裂 ， 当鼓风 机 出 口风压 大于 0 ． 4 9 MP a 时 ， 跳 闸停机 。风压信号取 自鼓风机 出口压力开关 。 6 开机连锁 。 为防止开机时鼓风机的叶片角度不在 最 低位 1 4 。 形成大负荷低转速运行而损坏叶片， 当开机时鼓风 机 的叶片角度 不在最低 位 1 4 。 时， 跳 闸停 机 ， 鼓风 机不能启 动 。信号取 自叶片角度极限开关 。 2 ． 2 ． 2放 风 门 自动 开 启 1 当按下停机按钮时 ， 放风门 自动快速打开 。 2 当由于各种原因造成 自动 主汽门脱落时 ， 放风 门 自 动快速打开 。 3 当风压高于 0 ． 4 9 MP a时， 放风 门自动快速打开 。 4 当逆流发生5 s 还没有 消失时放风 门 自动快 速打开 2 ． 2 ． 3减 负荷 酋动保 护 当鼓 风机 的转 速低 于 3 2 5 0 r ／ mi n时， 断 开叶 片角 电液 转 换器 的 2 4 V 电源 ， 使 叶片角迅速 回到最 低位 1 4 。 ， 使 鼓风 机减至最低负荷 。 3 双 机热备的 P L C控 制系统 3 ． 1控制 系统组成 双机热备 的P L C控制系统组成示意如 图 2 所示 。 一 2 2 一 控 制 站 图 2 双机热备 的P L C控制系统组成示意 在图 2中 ， 每个 C P U 控制单元 和各 自的热备 通讯单元 组成1 套P L C单元。 C P U控制单元是系统的心脏 ， 负责运算 程序 ； 热备 通讯 板通 过 高速数 据链 实时 接 收主机 的数据 ； D H网把数据实时传送 至监 控机用于 图形显示 ； 远程适配 器 把I ／ 0单元采集 的数 据传送至通讯板 ， 再 由C P U 来运算 。 主、 辅机 的确认 由上 电顺 序来定 ， 先 上电 的为主机 ， 一旦主 机故 障通 过备机 内部的 电子开关来切 换到备机 ， 此时， 备机 成为 主机 ， 继续 正常工作 ， 实 现 了双 机的无扰 动切换 ， 保证 了机组 的平 稳运行 。 3 ． 2保护 系统逻辑原理 保护系统 逻辑原理如 图 3 所示 。根据 原理图可在软件 中编 写出相应的梯形图程序 。 4 用 P L C控制实现机组 自动保护的优点 1 高可 靠 性 ① 所 有 的 I ／ O 接 口电路均采 用 光 电隔 离 ， 使 工业现场 的外 电路与P L C内电路之 间实现 电气隔离 。 ②各输入端均采 用R C滤波器。 ③各模块均采用屏蔽措施 ， 以防止辐射 干扰 。 ④性能优 良的开关电源 。 ⑤采用由双C P U 构成互为热备 的冗余系统 ， 使 可靠性更进一步提 高。 2 丰富的 I ／ O接 口模块 P L C针对不同的工业现场信 号 ， 如交流或直流 ； 开关量或模拟量 ； 电压或 电流 ； 脉 冲或 电 冶金设备管理与维修 第 2 6 卷 2 0 0 8年第 5期 总第 1 3 7 期 位 ； 强电或弱 电等 ， 有相 应 的I ／ O模块 与工业现场 的器件 或 设备， 如按钮； 行程开关； 传感器及变送器 ； 电磁线圈等直接 连 接。另外 为 了提 高操作性能 ， 它还有多 种人一 机对话 的接 口模 块 ； 为了组成工业局部 网络 ， 它还有多种通讯联 网的接 口模块， 人一 机对话软件等等。 图 3 保护 系统 逻辑原理 3 采 用模 块化结 构 P L C 的各 个部 件 ， 包 括 C P U， 电 源 ， I ／ O等均采用模块 化设计 ， 由机架及 电缆将 各模块连接 起来 。 4 编程 简单 易学 ； P L C 的编程 大 多采 用类 似 于继 电 器控制线路 的梯形 图形 式 ， 对使用者来说 ， 不需要具备计算 机 的专 门知识 ， 因此 很容易被 一般工程 技术人 员所理解 和 掌握 。 5 安装 简单 ， 维 修方 便 P L C不 需要专 门的机 房 ， 可 以在各种工业 环境 下直接运行 。使用时 只需将现场 的各 种 设备 与P L C相应 的I ／ O 端相连接 ， 即可投入运行 。 各种模块 上均 有运行 和故 障指示装置 ， 便于 运行 人员 了解运行情 况 和维 护人 员最短的时 间内查 出故 障。 一旦某模块 发生故 障 ， 可以通 过更换模块 的方法 ， 使系统迅速恢复运行 。 6 丰 富 的功能 ① 逻辑控 制 ， P L C具有 与、 或 、 非 、 异 或和触发 器等逻 辑运算功 能 ， 可 以代替继 电器进行 开关量 控 制。②定 时控 制 ， 它提供 了若干个 电子定时器 ， 可 自行设 定 ； 接通延时 、 关 断延 时和定时脉冲等方式 。③计数控制可 以实现加、 减计数模式 。 7 方 便 的故 障诊断功 能 ； 通 过在线观看 梯形 图状 态 ， 可以直观的看出保护系统 的各输入 、 输出接点 的状态 ， 从 而 迅速的发现整个系统的故障部位。 5 结束语 改造取 得了很好 的效果 原系统 中继电器触 头氧 化造 成的接触不良的故障基本消失了， 故障率极大降低； 查找故 障可 以通过梯形 图在 线观 察 ， 迅速准确 ， 缩短了查找故障 的 时 间； 当系统需要做些改动 的时候 ， 只需在梯形图中稍做调 整即可， 方便快捷。 粗略统计， 改造后故障率降低了8 O ， 为 高 炉平稳生 产做 出了很大贡献 。 2 o 0 8 一O 5 2 6收稿 - - 2 3 ----