PLC在汽轮鼓风机组控制系统上的应用.pdf

冶金动力 M耵 ALL I J RGI 曲 LP0WER 2 0 1 2年第 2期 总 第 9 0 期 P L C在汽轮鼓风机组控制系统上的应用 王 玉 萍 唐 山钢铁股份有限公 司北 区动力 厂， 河北唐山0 6 3 0 2 0 【 摘要】 主要彳 r 绍唐钢北区动力厂新建备用汽轮鼓风机组的自控系统． 从系统构成到各个具体的调节回 路 ， 都做了 比较详细的说 明。 【 关键词1 汽轮鼓风机； 调速； 调节风量； 防喘振； 逆流保护 【 中圈分类号】 T K 3 2 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 0 2 0 2 0 0 5 8 0 3 Ap pl i c at i o n o f PLC i n t h e Co n t r o l S y s t e m o f Tu r b0 - Bl o we r Un i t WANG Y u p i n g r 日 啦 “P o w e r P l a n t ．T a n g s h a , z I r o n＆ S t e e l C o ． ，T a n g s h a t t ．H e b e i 0 6 3 0 2 0 ， C h i n a 【 A b s t r a c t 】 T h e a u t o m a t i c c 0 n t r o l s y s t e m o f 。 p a r e t u r b 0 ． b o w e r u n i t n e w ly m O ll n t e d of B e iq u P o w ． e r P l a n t of T a n g s h a n I r o n＆ S t e e l C o w a s m a i n l y p r e s e n t e d ．C o n s t i t u t i o n a n d v a r i o u s a d j u s t m e n t c i r c u i t s of t h e s y s t e m w e r e d e s c r i b e d i n d e t a i l ． 【 K e y w o r d s 】tu rb o - b l o w e r ； s p e e d g o v e r n i n g ； a d j u s t m e n t o f b l a s t v o l u m e ； a n t i S U r g e ； c o u n t e rc u r r e n t p r o t e c t i o n l 概 述 唐钢新建 2 5 6 0 m 高炉的备用机组， 鼓风机是 德国进 口的 G HH二手风机 即旧机组 ，由一台南 京汽轮机厂 C 2 53 ． 4 3型 2 5 MW 汽轮机为其提供 动力。 控制系统选型为 下位机是美国A B公司的 P L C控制系统 ， 上位机选用的是 R S V I E W3 2监控软 件。 2控制 系统构成 2 ． 1 硬件构成 系统硬件构成如图 1 所示 见下页 。 2 ． 2软件构成 系统操作平台 Wi n d o w s N T 4 ． 0中文版。 上位机监控软件 1 5 b 0 点 R s w ie w 3 2 中文版。 P L C编程软件 R s l o g i x 5 0 0 0 3 调节 回路控制原理 整个汽轮鼓风机组的控制系统 ，按功能划分 ， 主要有以下几大部分汽轮转速调节 、 热井液位调 节、均压箱压力调节系统与风机防喘振调节 、 风量 调节、 逆流保护系统以及联锁保护系统等。下面分 别就几个主要回路做简要说明。 3 ． 1汽机调速 系统 汽机转速 自动调节系统原理图如图2 所示。 图 2 汽机调 速系统原 理图 汽机转速调 节系统通过 5 0 5调节器 实现 ，5 0 5 接收现场来的两路转速信号高选后与设定转速经 内部 P I D调节后输出一路 4～2 0mA信号给伺服控 制器，作为伺服控制器的经 p g 信号和阀门位置反 馈信号比较， 最后输出 、 一 2 5 0 m A电流信号给 电液伺服阀从而控制调节阀的开启来达到转速调 节作用 3 ． 2 风机防喘振调节 系统 喘振是风机运行过程 中一种非常危险的工况 ， 严重时甚至可 将风机的叶片全部烧毁 。 从控制系 统的角度讲 ，应该绝对避免风机在喘振区工作，因 此风机 的防喘振调节 系统在机 组的 自控 系统中是 非常重要的一环。 防喘振调节系统的设定值为风机 人口喉部差压经折线函数后和人口温度的计算值， 测量值为风机出口压力，当测量值太于设定值时， 即认为机组喘振， 应迅速打开防喘振闽来降低出口 压力． 使机组回到正常工况点 维普资讯 2 0 0 2 年第 2期 总 第9 0 期 冶金动力 ME T A L L UR G I CA L P OWER 图 】 系统硬件构成 围 6 鼓风机组有两 个气动防喘振 阀和一个 电动 放风阀，电动放风阀不参与诃节，只在停机时 自动 开 。 防喘振调节器输 出两路 4～ 2 0 m A信号分别控 制两个气动防喘振阀。当诃节器输出为0 ～ 7 5 ％时 对应一路输 出 4～ 2 0 m A去控制 1 阀 北边 开度为 1 0 0 ％ ～ 0 ％，当调节器输出为5 0 ％ ～1 0 0 ％时对应 另一路输出 4～2 0mA去控制 2 阀 中间开度为 1 0 0 ％ 一 0 ，两阀均为气闭阀 ，且 具有快开 慢关功 能。 调节器输出与阀门开度对应关系曲线如图 3 ， 调 节系统组成框图如图4 。 0 ＼ 警5 0 矗 l 0 O 0 5 0 7 5 1 0 0谓节器输 出／ ％ 图 3 调节器输出与阀门开度对应关系图 P I 4 0 3 l 屉 僦君 l S P 譬 2 7 3 I 5 术 风机口温度 ． ⋯ Pd i 4 0 2 埘 机， r J 啦部差压 H∞ 折 线 函 数 l 放 删 2 。 放风 同 固 4 肪喘振调节系统 框国 3 ． 3 风机风量调节 系统 机组风量 的大小是通 过静叶角度的改变来调 节的， 而静叶角度则是通过油动机 伺服马达J 米改 变的。原理如下静叶角度的测量值作为伺服控制 器 S V 4 0 1 的反馈信号 ， 风量调节器的输出信号作 为伺服控制器的宴测信号 ， 与静叶角度的测量反馈 信号相 比较 ， 使伺服控制器 S V 4 0 1 有一电流信号输 出给电液伺服 阀，使之变成一液压信 号来驱动伺服 马达 ， 从而改变静叶角度。 其调节器连接框图如图 5 所示 维普资讯 6 0 冶金动力 METAL[ URGT cRl pOWER 2 0 1 2 年第 2 期 息第 9 O 期 五 磊 ． 旦 兰 兰 竺 l 电踱伺服阔 图 5 风量调节系统框图 4逻辑控 制功 能 4 - ． 1风机逆流保护系统 逆流是风机喘振的前兆 ， 如果能有效地控制住 逆流的发生 ， 在机组剐刚有逆流的征兆时， 就开始 进行保护 ， 就更能及时地避免机组喘振的发生。 在机组启动完毕定速后 ， 并且静叶已经打开⋯ 定角度， 如果这时系统检测到低流量接点 ， 并且持 续 1 8 时间， 即可以认为是机组发生了逆流 ； 若再持 续 3 s 时间后该信号仍未消失， 就要进行逆流保护 r， 这时机组将 自动进人安全运行状态 ， 安全运行 的结果是 1 放风阀打开； 2 静叶全关； 3 逆止 关闭。 若再持续 5 s 时间内逆流信号仍未消失，则系 统将强制把机组停下来 ， 达到保护风机的 目的。 另一方面，如果系统检测到低点流量接点 ， 并 且该 接点在 3 S 时间内消失 了， 但如果在 2 0 S 时间内该 接点再次出现 ， 即在 2 0 S 时间内连续 出现两次低流 量信号， 则机组同样进人安全运行保护状态， 4 ． 2 停机逻辑控制的实现 为了保障机组的安 全。 还没有相应的许多停机 联锁保护，即如果不满足机组运行所必需 的条件 ， 就要将机组强制停下来。 比如润滑油压 、 动力油压 、 汽机真空 、 轴 系振动 、 轴系位移 、 轴瓦温度等等 ， 任 何 - 一 个条件不满足时， 都要进行联锁保护停机。 4 ． 3 各种泵的顺控逻辑的实现 4 ． 3 I 动力油泵逻辑控制的实现 本机组有两台互为备用 的动力油泵来提供风 机的伺服系统所需 的动力油 ，当动力油压力低 于 I I MP a时， 或 当一 台泵出现故障时 自动启备用泵， 而当动力油压力高 T I 1 M P a 时 ，即可手动停任意 ⋯ 台动力油泵。 4 3 2 电控油泵逻辑控制的实现 此机组 有两台互为备用 的电控油泵来提供机 组的主调速汽门伺服系统所需 的动力油 ， 当电控油 压力低于 2 8 M P a时或当一 台泵 出现故障时 自动 启备用泵。而当电控油压力高于 2 8 MP a 时 ， 即可 手动停任意一台电控油泵。 4 ． 3 ． 3 凝结水泵逻辑控制的实现 此机组有两 台互为备用 的凝结水 泵来负责将 热井中的水抽 出送往低压 加热器加热后打到除氧 器 中以提供锅炉用水 当热井水 位高于 9 0 0 m m 时 ， 当一台泵出现故障时 自动启备用 泵。而当热井 水位低于 8 0 0 m i l l 时，即可手动停任意一台凝结水 泵 。 4 3 ． 4 射水泵逻辑控制的实现 此机组有两台互为备用 的射水泵来保证凝汽 器的真空度 当泵出口压力低于 0 3 MP a 时或一台 泵出现故障时 自动启备用泵。 而当泵出口压力高于 0 ． 3 MP a时 ， 即可手动停任意一 台凝结水泵。 4 3 ． 5 高压油泵 、交流润滑油泵 、直流油泵逻辑 控制的实现 机组正常运转时， 由主油泵提供机组所需润滑 油 ， 高压油泵、 交流油泵备用， 当润滑油压 力 汽机 低于 0 ． 0 5 5 N P a 或 主油泵出 口压 力低 于 0 8 M P a 时 ， 自动启动高压油泵 ； 而当润滑油压力 汽机 低 于 0 0 4 MP a或润滑油压力 风机低于 0 ． 0 5 MP a 时， 自动启动交流油泵 ； 而润滑油压力 汽机 低于 0 ． 0 3 MP a ， 自动启动直流油泵。 4 ． 3 6 油箱加热逻辑控制的实现 为保持正常的油温 ， 润滑油箱、 动力油箱 、 电控 油箱都有一 台或两台加热器 ， 当油温低时 自动启动 相应的加热器 ； 而当油温高时 自动关闭相应的加热 器。 5 结束语 本系统于 2 0 0 1年 6月一次试车成功 ，现 已正 式为高炉送风 ， 其 良好的上位机界面和稳定的下位 机控制逻辑保证 了机组的稳定生产 ， 也证明了 A B P L C控制系统的可靠性 收稿 日期 2 0 0 l 一 0 9一l 1 作者简 介 I 1 { 萍 1 9 6 8一J ．I 9 9 1 年 毕业于北 京航空航大学算 机科学 与 [ 稠专 现任唐{ 刊北 动 力厂计控 室f U ． 师 维普资讯