plcs7-300控制空氣壓縮機(jī)的應(yīng)用

plcs7-300控制空氣壓縮機(jī)的應(yīng)用

1plcs7-400控制系統(tǒng)萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司新建9#和10#制氧機(jī)組已由德國(guó)aet拉斯科技有限公司提供。蕪湖鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部采用硅氮科技有限公司局電子表格系統(tǒng)“雙向葉片”，實(shí)現(xiàn)了“雙元組合”反哮喘振動(dòng)控制、“雙元組合”反哮喘振動(dòng)控制、數(shù)據(jù)通訊及中央機(jī)管的可能。該機(jī)組自建成投產(chǎn)后,保證了熱線生產(chǎn)的順利進(jìn)行,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。控制系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),穩(wěn)定性、可靠性高,擴(kuò)展性好,易于操作和維護(hù)。2空氣壓縮機(jī)的監(jiān)控與控制程序S7-300PLC是SIEMENS公司推出的目前最常用的控制系統(tǒng),支持多種國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),既可連接常規(guī)I/O,又可連接RemoteI/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。該系統(tǒng)帶有1個(gè)操作員站OS兼工程師工作站ES,并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)與操作站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。通過(guò)編制適當(dāng)?shù)目刂瞥绦?實(shí)現(xiàn)了空氣壓縮機(jī)溫度、壓力、流量、振動(dòng)等各種工藝參數(shù)的集中監(jiān)視、記錄、歸檔并報(bào)警;壓縮機(jī)啟動(dòng)和緊急停車(chē)等順序聯(lián)鎖控制以及重要的防喘振控制。硬件配置示意圖如圖1。3實(shí)現(xiàn)主要控制功能3.1自動(dòng)控制系統(tǒng)與一般的離心式空氣壓縮機(jī)不同,這套由AT-LAS提供的壓縮機(jī)在一級(jí)和二級(jí)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)口導(dǎo)流葉片,我們用“雙導(dǎo)葉聯(lián)動(dòng)法”實(shí)現(xiàn)了其調(diào)節(jié)功能。如下面的控制框圖所示,一級(jí)入口導(dǎo)葉IGV1031和二級(jí)入口導(dǎo)葉IGV1034之間有邏輯關(guān)系,操作人員只需對(duì)二級(jí)入口導(dǎo)葉進(jìn)行手動(dòng)輸入即可,一級(jí)導(dǎo)葉將根據(jù)公式計(jì)算的結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)。二級(jí)入口導(dǎo)葉由限流控制器的輸出和HC1034的手操值低選控制:當(dāng)電流超過(guò)額定電流647A,二級(jí)入口導(dǎo)葉就會(huì)從當(dāng)前開(kāi)度關(guān)小,當(dāng)控制器輸出為100%,而實(shí)際電流仍小于設(shè)定值,閥門(mén)的開(kāi)度由手操?zèng)Q定。正常工況下,操作人員通過(guò)二級(jí)導(dǎo)葉的手操器HC1034控制二級(jí)和一級(jí)的閥門(mén)開(kāi)度。雙導(dǎo)葉控制原理如圖2?？諌簷C(jī)的啟動(dòng)升壓過(guò)程:空壓機(jī)啟動(dòng)5min后,一級(jí)入口導(dǎo)葉IGV自動(dòng)從0(啟動(dòng)位置)逐漸開(kāi)到30%(最小運(yùn)行位置),同時(shí)空壓機(jī)啟動(dòng)斜波輸出從0逐漸到100%。空壓機(jī)啟動(dòng)10min后,畫(huà)面出現(xiàn)“允許加載”,將放空閥的HC1046手操值由100%改為0%,然后點(diǎn)“加載”按鈕,放空閥跟隨加載斜波的輸出,由100%逐漸關(guān)到0%,出口壓力PI1044不斷提升,放空閥全關(guān)后,如果壓力沒(méi)超過(guò)設(shè)定值520kPa,這時(shí)可以通過(guò)手操器HC1034逐漸增加二級(jí)導(dǎo)葉的開(kāi)度,而一級(jí)入口導(dǎo)葉開(kāi)度也自動(dòng)跟著增加,直到壓力與設(shè)定值一致。3.2壓縮機(jī)無(wú)側(cè)于閥壓縮機(jī)達(dá)到最小流量時(shí),葉輪中的氣流將失速。失速也被稱(chēng)為“喘振”。喘振是周期性的、有聲音的、對(duì)壓縮機(jī)機(jī)械元件造成嚴(yán)重應(yīng)力的現(xiàn)象。壓縮機(jī)必須有防止喘振的保護(hù),并且決不可以在喘振條件下運(yùn)行。為了使壓縮機(jī)能夠在穩(wěn)定的運(yùn)行范圍內(nèi)持續(xù)地運(yùn)行,在壓縮機(jī)達(dá)到最小流量之前,放空閥必須打開(kāi)。為了防止壓縮機(jī)受到?jīng)_擊,我們?cè)O(shè)計(jì)了喘振控制系統(tǒng)和喘振保護(hù)系統(tǒng),這些系統(tǒng)在壓縮機(jī)開(kāi)始受到喘振沖擊之前打開(kāi)放空閥,從而避免了設(shè)備的喘振。流量控制器和限壓控制器的控制原理如圖3。3.2.1壓力和流量傳感器的工作特性出口流量(m3/h)形成過(guò)程值,該值根據(jù)下面的工藝參數(shù)計(jì)算而來(lái):流量傳感器的溫度:T流體[K]=TE1044(變送器范圍0~150℃)。流量傳感器的壓力:P流體[105Pa,絕對(duì)壓力]=TE1044(變送器范圍0~10°×105Pa(表壓))。流量傳感器的差壓dP流體[102Pa]=TE1044(變送器范圍0~27×102Pa)。根據(jù)下面的公式:流量控制器的設(shè)定點(diǎn)SP是個(gè)固定值,SP=72000m3/h。流量控制器比較PV和SP,當(dāng)PV>SP放空閥FV1046關(guān)閉;當(dāng)PV<SP放空閥FV1046打開(kāi)。流量控制器的輸出信號(hào)作用于“高選擇器”。高選值通過(guò)“逆函數(shù)”傳送給放空閥(FV1046)。3.2.2控制系統(tǒng)比較控制器的過(guò)程值PV指最后一級(jí)(PI1044)的出口壓力。該控制器的設(shè)定點(diǎn)SP是個(gè)固定值。該值被設(shè)置在520kPa(表壓)。限壓控制器PIC1044比較設(shè)定點(diǎn)SP和過(guò)程值PV。PV>SP放空閥FV1046打開(kāi);當(dāng)PV<SP放空閥FV1046關(guān)閉。限壓控制器PIC1044的輸出信號(hào)通過(guò)“高選擇器”和“逆函數(shù)”傳送給放空閥(FV1046)。流量控制器和限壓控制器在其自動(dòng)位置聯(lián)鎖,只有在極端的工藝條件下控制器才工作,所以“高選擇器”的輸出信號(hào)作為反饋信號(hào)FB提供給控制器,使得放空閥可以無(wú)擾動(dòng)地打開(kāi)或關(guān)閉。啟動(dòng)時(shí)需要有斜波進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)。利用該斜波,放氣閥逐漸關(guān)閉并使控制器能夠平穩(wěn)的移交。3.2.3手動(dòng)配置調(diào)整釋放閥fv1046操作人員可以通過(guò)畫(huà)面對(duì)放空閥進(jìn)行調(diào)節(jié),手操、加載—卸載斜波輸出、流量控制器和限壓控制器的輸出,四者高選值,最終作用于放