火电厂空压机DCS技术改造应用

城市工程
160产 城火电厂空压机DCS技术改造应用
王少杰
摘要：火电厂空压机加/卸载控制设计及相关联锁由就地PLC控制实现，并且就地继电器多，控制回路复杂，经常发生不明原因跳闸，难以分析判断跳闸原因，严重影响机组安全运行。

为了保证主厂房空压机系统可靠性，提高机组安全运行，拟对空压机PLC加/卸载控制进行改造，由DCS实现自动控制和相关保护。

关键词：PLC；继电器；联锁；控制回路
火力发电厂的空压机控制系统是全厂辅机系统的重要组成部分，其产生的压缩空气为厂用气动执行机构提供动力气源，空压机控制系统的安全、可靠运行是保证电厂安全、高效运行不可缺少的环节。

我厂一期主厂房空压机系统配有5台喷油螺杆式空气压缩机，
正常运行时三用二备。

1 改造范围
2019年5月已对01D空压进行改造，改造效果较好。

本次改造拟对01A/01B/01C/01E空压机进行改造。

01A空压机控制信号布置在DROP25柜（原有柜），01B/01C空压机控制信号布置在DROP37柜正、反面（新增柜），01E空压机控制信号布置在DROP36柜背面（去年新增柜）
2 改造思路
2.1 取消01A空压机就地PLC，将其相关信号全部纳入DCS进行控制。

原在DCS实现的远方启停及备用联锁逻辑不变。

就地取消触摸屏，无就地启动模式，保留就地紧急停机功能。

2.2 新增DCS机柜拟以增加控制器带卡件的方式实现，以便于后续其它空压机改造及扩展。

放置位置位于集控楼11米层。

2.3 取消电气回路中一些不必要的继电器及硬联锁如合闸允许等。

由电气专业进行回路改造。

原面板上有紧急停机按钮和事故按钮，拟取消原事故按钮回路，将紧急停机按钮信号直接引入电机硬回路，同时将该信号也引入DCS，以便于事故分析。

由于冷却风扇为就地380V电机，就地低压侧电源与风机控制二次回路仍需保留，保留就地低压侧电源正常指示灯。

3 启动与控制
3.1 起动阶段（轻载起动过程）
按下起动键，控制气缸气源的电磁阀得电。

此时，蝶阀处于初始位置（与水平成5～10°）让少量空气进入压缩机，电机处于Y形连接下轻载运行。

经设定时间后（一般为6秒），切换到△形连接下运行。

同时，控制气缸气源的电磁阀失电，压缩空气进入气缸，推开蝶阀，机组进入常规运行状态。

3.2 常规运行
当油气分离器内的压力超过3.4bar时，最小压力阀打开，压缩机开始向外供气。

此时，蝶阀保持最大开度，螺旋阀指针指向MAX位置。

机组在全负荷状态下运行。

只要系统内压力不超过7.0bar，此状态将一直保持下去。

3.3 气量调节
当用户的用气量小于机组的额定排气量时，系统内的压力将会上升。

当压力超过 7.0bar时，控制螺旋阀的压力调节器开始动作，控制气体进入螺旋阀，通过齿条推动阀芯，使一部份排气向进气口旁通，从而达到减少机组供气量的目的。

用气量越小，螺旋阀的开度就越大。

当用户的用气量是机组额定排气量的50%时，系统内的压力将升至7.4bar。

此时，螺旋阀的开度达到最大值。

从外面可以看到螺旋阀的指针指向MIN（最小）。

所以，螺旋阀调节气量的范围是从额定气量的100%到50%，相应的系统压力为7.0～7.4bar。

螺旋阀的指针也从MAX转至MIN的位置。

当用户的用气量小于机组额定气量的50%时，系统内的压力将超过7.4bar。

此时，控制进气调节器（Sullicon）的压力调节器开始动作，控制气体进入进气调节器，使其动作，并通过气缸，带动蝶阀，减小蝶阀的开度，进一步降低进气量。

当用气量达到额定排气量的40%时，系统内的压力将升至节7.6bar。

所以，进气调节器（Sullicon）调节气量的范围是从额定气量的50%～40%，系统内相应的压力为7.4～7.6bar。

在此过程中，螺旋阀的指针一直处于MIN的位置。

3.4 卸载运行
当用户的用气量小于压缩机额定排气量的40%时，系统内的压力将超过7.6bar，此时，监控器（Supervisor）切断加载电磁阀的电源，控制气体进入进气调节器（Sullicon）和放空阀。

进气调节器通过气缸的作用，将蝶阀关闭，停止进气。

同时，放空阀打开，将分离器内的压缩空气放掉，使其压力降至2.1～3.4bar。

这时，最小压力阀关闭，将客户管线与机组隔开，机组将在一个较低的背压下空载运行，节省能耗。

如果用气量增加，则管线压力下降。

当压力低于7.0bar时，监控器接通加载电磁阀的电源，进气调节器和螺旋阀返回初始位置，螺旋阀指针指向MAX位置，机组又进入全负荷运行状态。

4 效益分析
大型空压机系统在生产过程中维护保养非常重要，许多故障在日常维护与保养过程中，可以排除在未然之前，因此必须从最基础做起，坚持规范操作，坚持日常点检和巡检维护保养，将空压机PLC改为DCS控制后，通过对控制回路进行优化，可以大大减少空压机异常跳闸次数，也便于跳闸后的异常分析，有利于提高机组安全性。

参考文献：
[1]全国压缩机标准化技术委员会.JB/T6430－2002 一般用喷油螺杆空气压缩机[S].北京：机械工业出版社，2003.
[2]项勇，卢立宇．工程经济学[M]．2 版．北京：机械 工业出版社2015．
[3]孙长生，朱北恒，王建强，等.提高电厂热控系统可靠性技术研究[J].中国电力，2009，42（2）：56-59.
（淮浙煤电有限责任公司凤台发电分公司）。