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西门子S7-400在氧压机中的应用

   2010-08-07 中国空分网阿杰971

5. 氧气压缩机的特点

  低压氧气由入口导叶进入压缩机,经各个气缸的压缩、冷却后,在出口达到较高的压力,再经高压旁通阀和高压放空阀调节到所需的压力。两级压缩机的进出口都有密封装置,有氧气、氮气和氧氮混合气密封。密封气的压力与气缸内的压力保持一定的差值,以免润滑油进入气缸内部或溢出。密封不好会造成润滑效果不佳,使相关部位温度升高,机件磨损严重,加速设备老化,增加不安全因素。
  压缩机各段进出口气体温度及各运转部位的温度正常与否是反映压缩机运转状态好坏的重要标志,而各摩擦部位温度的高低,与安装和润滑情况的好坏有关。因此在压缩机的温度控制中,要密切关注压缩机各部位的温度变化,如机壳、电动机、气缸内氧气以及转轴等任意一处温度超出高高限,就必须停掉压缩机,以免毁坏压缩机和发生危险。气缸内氧气温度高时,还需打开与低压氧气进口处并联的紧急灭火氮气进口,同时关掉氧气。
  正常生产中,压缩机运行稳定,振动很小。然而在异常情况下,振动会变得很大,影响正常生产,严重时会使压缩机“飞车”,损坏设备,危及人身安全,因此就需要监测压缩机轴承的振动情况,当轴的位移超过高高限时,须停压缩机。
  氧压机的工艺特点:空分装置生产出的低压氧气经氧压机压缩到3.0Mpa,然后送往乙二醇装置。由于压缩介质为高纯度(99.8%)的氧气,要求氧压机必须安全、稳定、长周期运行,同时对氧压机的操作和监控也提出了很高的要求,主要有以下几点:
(1)操作必须远离现场,实现遥控自动操作。
(2)要求完整的安全保护系统。
(3)系统可靠性要高,确保氧压机连续运转。

6.压缩机控制方案

  由于氧气压缩机比较复杂, 必须同时考虑如下几个方面的控制问题:

1、流量或压力控制系统
满足工艺提出的流量或压力控制要求,同时实现设备的节能运行,这就要求设 置一套流量或压力自动控制系统。
2、防喘振控制系统
喘振现象对设备危害极大,必须专门设置一套防喘振控制系统,确保设备运行安全。

3、吸入氮气压力调节系统

在氧气压缩机刚开车时,先通入氮气运转进行吹扫,待系统稳定后再倒入氧气,本系统为保证氧压机在作氮气运转时的吸入压力恒定而设。

4、轴封差压及压力调节系统

为保证氧压机的可靠轴封,有效地防止氧气或油泄漏出来,空气或密封用渗入机内而设。

5、轴承室的密封气压力控制,保持密封压力恒定。

6、混合气体与吸入氧气之间的差压控制,保持混合气体与吸入氧气之间的差压恒定。

7、轴封氮气和轴封氧气与混合气体之间的差压调节系统,保证混合气体顺利排出。当差压偏离设定值时,靠改变由高压缸轴封氧气室流回低压缸吸入管道的氧气量来维持差压在设定值。在调节系统失灵以致造成差压降低时报警,差压过低时停车。

8、轴承温度和机壳温度的控制

  当轴承温度和机壳温度非正常升高时,开高压氮气阀进行紧急喷氮,快速把机体内的氧气吹除,避免发生爆炸。
9、油路控制系统
  大型压缩机、风机和泵类设备都配有一套供油系统,如轴承密封油、润滑油、阀门的控制油等,需要设置一套油压、油温的控制和联锁报警系统。对于那些原使用同轴油泵的设备,还必须考虑调速后油压下降可能造成的危害,需另外设置独立的工作油泵。
10、综合故障监控系统
因其功率大,转速高,又是单机运行,是工厂的核心生产设备,它的安全运行至关重要,其运行参数如压力、温度、振动、噪声、轴向推力、轴向位移等必须严格监控,并与调速控制系统联锁,因此有必要设置综合故障监控系统。
  需要指出是,上述控制系统不是孤立的,它们应该相互联系起来,才能实现整个系统的协调控制。为了使该系统安全可靠,主要选用AB、SIEMENS和HONEYWELL等国际著名公司的产品作为系统硬件,将所有的监控点和控制回路组态成画面,组成较DCS更灵活、经济,而且速度更快、更安全可靠的控制系统;具备参数监视、历史记录、各控制回路调节、报警联锁、联锁切除、工作点运行状态显示:故障分析提示、与上位机通讯、自诊断(包括线路诊断)以及各种打印功能等。PLC控制和手动控制双重控制系统,即在PLC断电或不能正常工作的情况下,用手动控制系统来操纵主要系统阀门,保证机组的安全运行; 双重监控画面,即就地监控与中控室监控.、就地监控的英文与汉化选择, 设置远程异地调试; 设计热备冗余 。

7.系统构成特点

  安全可靠,系统机柜内的220V交流电源和24V直流电源都接入UPS电源柜,外部电源故障断电后可维持40分钟不间断供电,不会对PLC系统供电产生影响。

  组态方便,可在线修改。工程师站和操作员站即可进行离线编程组态和流程图修改,也可进行在线编程组态,并采用软连接的方式对组态控制方案进行动态显示和模拟操作。所有组件可在线插拔,在线增减I/O卡件,在线修改控制组态并下装及在线修改流程图并下装。

  易于维护性:组态专有功能块可对各个部件进行测试,诊断和维护,一旦卡件损坏,系统检测到以后立即以声光报警形式报警并启动打印机打印设备名称、故障类别及发生时间等。与此同时故障设备也有发光二极管亮灯提示,维护人员可及时处理。

8.结束语

  该套控制系统经调试后机组于2004年6月一次开车成功运行至今,S7-400 PLC控制系统运行良好,人机界面直观,流程图美观大方,运行设备的启动条件和停机联锁一目了然,操作简单方便,控制系统合理、可靠获得了操作和管理人员的一致认可,控制系统的硬件配置和软件组态体现了很高的性价比,为空分装置及乙二醇用氧装置的长期可靠运行提供了强有力的保障。由上述可见当今高性能的PLC完全可以完成顺序控制、复杂回路控制和高级运算功能,而且方式灵活,安全可靠。有着广泛的应用前景。

参考文献:

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