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(山西天澤煤化工集團股份公司煤氣化廠山西晉城048000)

人機界面自動化技術在壓縮機控制中的應用

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(山西天澤煤化工集團股份公司煤氣化廠山西晉城048000)

1 改造前狀況

山西天澤煤化工集團股份公司煤氣化廠壓縮機控制原采用6塊SWP- MD807型數(shù)字溫度巡檢儀進行顯示控制壓縮機主機軸瓦溫度、電機軸瓦溫度、電機定子溫度、各級進口溫度、各級出口溫度、潤滑油溫度、冷卻水溫度等測點的指示、報警、聯(lián)鎖功能，利用電接點壓力表、壓力控制器、壓差控制器進行壓縮機的油壓、水壓、油壓差等聯(lián)鎖控制。由于外接控制點過多，且分布在腐蝕、振動等惡劣現(xiàn)場環(huán)境中，導致壓縮機經(jīng)常誤動作跳閘影響生產。由于壓縮機設備在化工生產中對穩(wěn)定性要求極高，對產品產量影響較大，為此，結合實際情況決定進行自動化技術改造。

2 改造思路與實施方案

針對過去壓縮機儀表柜中存在的問題，根據(jù)以往跳閘統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行綜合分析，決定采用西門子step7可編程控制器軟件和軟件界面TIA Portal V13觸摸屏編程軟件進行改造。第1步先將電器控制部分由傳統(tǒng)的繼電器控制更改為可編程控制器，改造后現(xiàn)場線路大為簡化，電器控制柜中各元器件數(shù)量驟減，在程序中增加聯(lián)鎖觸點自鎖功能，可在設備跳閘后第一時間找到故障點，確定故障點范圍，可縮短了查找問題的時間。第2步改造儀表控制柜，淘汰原來的數(shù)顯巡檢儀，采用1塊觸摸顯示屏(12英寸，304.8 mm)，儀表控制柜中安裝1塊8路模擬量輸入模塊和6塊4路熱電阻輸入模塊，主模塊使用雙串口可編程控制器模塊，所用模塊線路板全部采用CRC70防腐劑進行防腐，防止現(xiàn)場空氣中H2S等有害氣體對電路板的腐蝕。溫度采用原三線制Pt100鉑電阻體進行測溫，油壓、水壓、壓縮機一段進氣壓力采用壓力變送器進行測壓，油壓壓差采用差壓變送器進行測量，取消原來的電接點壓力表、壓力控制開關、壓差控制器等壓力聯(lián)鎖控制點，力求減少故障點。所有報警、聯(lián)鎖點直接從可編程控制器軟件中取用，然后通過數(shù)據(jù)傳輸線與人機界面觸摸屏相連接，并在人機界面觸摸屏軟件中定義顯示聯(lián)鎖點的動作指標參數(shù)。

軟件方面主要編寫了4個子程序。SBR_0運用20個網(wǎng)絡主要實現(xiàn)了電器油泵、主機、風機、注油器等運轉設備的控制。程序中引入了1#泵啟動，M5.2倒1#泵中間點，1#泵手動停止，過載停泵，啟動輔泵3 s后停主泵，人為停泵或人為倒泵不啟動輔泵中間點等功能。SBR_1運用28個網(wǎng)絡主要實現(xiàn)從現(xiàn)場采集熱電阻溫度信號、油壓、水壓及壓縮機一段進氣壓力等。SBR_2運用29個網(wǎng)絡完成了整機的報警、聯(lián)鎖功能，實現(xiàn)了故障點第一時間發(fā)生時聯(lián)鎖自鎖功能，便于快速準確查找問題；此程序中編寫了主機的允許啟動回路，故障蜂鳴報警回路，停車回路及系統(tǒng)互鎖復位功能。SBR_3運用21個網(wǎng)絡實現(xiàn)通過可編程控制器中間點去觸發(fā)觸摸屏報警邏輯位，通過調用本程序可在觸摸屏上方便直觀的記錄顯示每一個報警信息何時觸發(fā)、何時確認、何時消失等詳細信息。整個程序通過運用多個子程序來分別完成各自的功能，使得每一步都一目了然，條理清晰。人機界面觸摸屏在軟件中分別組態(tài)監(jiān)視畫面、報警畫面、趨勢畫面、系統(tǒng)設置等多個畫面，通過軟按鈕相互進行切換，操作人員可以更方便地操作、記錄、查看壓縮機運行相關數(shù)據(jù)。

3 改造后主要實現(xiàn)的功能

(1)控制系統(tǒng)中控制元器件大為簡化，電器控制柜只保留原來的2臺油泵、風機、注油器、盤車、主機啟停按鈕，將原來的主機電流顯示由指針式更換為B600- DC2型數(shù)字顯示直流電流表，使主機電流顯示更為準確直觀。

(2)主要運轉設備狀態(tài)指示直接以動畫形式顯示在觸摸屏上，更為直觀實用。新增報警功能，可在設備發(fā)生跳閘故障時在觸摸屏上查詢報警的詳細信息。通過軟件組態(tài)可實現(xiàn)模擬量測點超溫、超壓預警變色功能，及時提醒操作人員采取相應措施，以避免發(fā)生設備事故。

(3)所有模擬量測點在觸摸屏內部通過軟件組態(tài)實時顯示趨勢，可方便地查詢機組運行的歷史趨勢，特別是在主機跳閘等異常情況下通過調用歷史數(shù)據(jù)顯得尤為重要，能在第一時間確定設備故障原因。

(4)聯(lián)鎖功能完善，人機界面觸摸屏設置聯(lián)鎖停車、緊急停車、設備故障時可報警停車，以避免發(fā)生安全事故。

(5)通過進行系統(tǒng)技術改造后，現(xiàn)場傳輸控制線路數(shù)量驟減，整個控制系統(tǒng)只保留了模擬量測量點的采集信號線，凡涉及聯(lián)鎖控制點的二次回路均在STEP7編程軟件組態(tài)中實現(xiàn)。因為現(xiàn)場連接的硬件測點少了，必然使整個系統(tǒng)故障率降低，穩(wěn)定性提高；而且軟件編程非常靈活，十分有利于整個系統(tǒng)后期的改造與開發(fā)。

4 結語

利用人機界面自動化控制技術對壓縮機具體的控制要求進行編程后，反復進行模擬現(xiàn)場試驗，經(jīng)不斷改動，最終將該技術成功投運到壓縮機的控制上。目前已連續(xù)完成3臺CO2壓縮機控制改造，從整體運行效果分析，基本杜絕了壓縮機設備非正常跳閘的現(xiàn)象，其工作穩(wěn)定可靠程度較好。由于精簡了現(xiàn)場控制傳輸線路，取消了聯(lián)鎖物理測點，相應儀表維修人員檢查、校驗等工作量也大為減少，以確保壓縮系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。

2017- 01- 08)