1、制冷壓縮機(jī)的 PLC 控制改造 _工業(yè)自動化控制 _PLC/DCS 1 、引言 巨化股份公司合成氨廠主要生產(chǎn)碳氨、尿素、甲醇、液氨等產(chǎn)品。在各 產(chǎn)品工藝流程中， 要求提供大量的制冷量， 合成氨廠利用氣氨、 液氨進(jìn)行能量轉(zhuǎn) 換，通過冷凍冰機(jī)供應(yīng)大量的制冷量。 考慮到合成氨廠節(jié)能改造總體規(guī)劃和冷凍 量需求，結(jié)合冷凍崗位增產(chǎn)節(jié)能、 更新改造要求， 針對原有的老工藝活塞式壓縮 機(jī)損耗高、打量小，運行效率低、電氣設(shè)備過于繁瑣等問題進(jìn)行技改工作。原有 的 BTD-ICC 型活塞式冰機(jī)采用繼電器控制， 存在控制回路接線復(fù)雜繁瑣， 損壞率 高，機(jī)械傳動部件多，操作麻煩，故障頻繁，維修不便等問題。因此合成氨廠決

2、 定以制冷量 100 萬大卡小時，功耗 450kW 的螺桿冰機(jī)更新原活塞式冰機(jī)。 在電氣控制回路中采用 PLC 控制，由于 PLC 具有可靠性高，抗干擾能力 強(qiáng)、控制程序可變，具有很好的柔性，編程簡單，使用方便，功能完善；擴(kuò)充方 便，組合靈活；體積小、重量輕等優(yōu)點，本次設(shè)計運用在實踐中取得了預(yù)計的效 果。 2 、工藝流程介紹 冷凍冰機(jī)的工作過程是依據(jù)物理轉(zhuǎn)換：（壓力X體積）溫度 =常數(shù)（即 P1V 仃仁 P2V2T2 使氣氨轉(zhuǎn)為液氨的物理工藝過程。 所以氣氨的壓力、溫度是工藝控制的重要參數(shù)。 生產(chǎn)中將壓力低于 2kgm3 的氣氨通過系統(tǒng)的氣氨總管進(jìn)入進(jìn)口處的氨分 離器，分離出液氨霧滴， 濾去液

3、氨霧滴的氣氨流過系統(tǒng)管進(jìn)入壓縮機(jī)組的吸氣過 濾器，再通過過濾器中的過濾網(wǎng)濾去氣氨夾帶的小雜物 （其中吸氣過濾器設(shè)有溫 度計指示吸氣溫度， 并由一截止閥連接吸氣壓力表來指示吸氣壓力） 。干凈的氣 氨進(jìn)入螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮升壓（即氣壓由 0.3Mpa 上升至 1.57MP8,壓縮后 的氣體至排氣口排出。在壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)中，油泵向壓縮機(jī)內(nèi)噴入大約占體積流量 0.51%勺潤滑油，這部分潤滑油起著冷卻、密封、潤滑的作用，此時要求油噴 入的壓力必須大于壓縮機(jī)內(nèi)氣氨的壓力， 保證潤滑油順利噴入， 這里的油氣壓差 檢測點為重要參數(shù)。 這些潤滑油隨排氣排入油分離器， 進(jìn)行油分離， 油分離器中 裝有一安全閥， 作用是

4、當(dāng)分離器內(nèi)的壓力過大， 則通過安全閥放空。 此后系統(tǒng)分 為氣路過程和油路過程。 從氣路過程來看：經(jīng)過油分離的氨氣以溫度為 6070C、1.351.40MPa 的壓力進(jìn)入冷凝器冷凝成液氨， 液氨進(jìn)入液氨收集器； 從油路過程來看： 在油分 離器中分離出的油經(jīng)過油冷卻器， 冷卻后的油經(jīng)過逆止閥 （只能單方向流通） 進(jìn) 入到油粗過濾器， 濾去鐵屑等大顆粒雜質(zhì)后到噴油油泵進(jìn)口， 由油泵升壓后， 再 經(jīng)油精過濾器進(jìn)一步過濾后回流到噴油總管進(jìn)入壓縮機(jī)。 油泵并接了附線閥來調(diào) 節(jié)油泵壓力，油精過濾器接有壓力表（正常時壓力值應(yīng)較小w 0.07MPa 壓力值 較大時說明過濾器中濾網(wǎng)被堵，需清理），其基本工藝流程框

5、圖如圖 1 所示： 圖 1 基本工藝流程框圖 由于壓縮機(jī)主機(jī)前后軸瓦因長期運行發(fā)熱，需加油進(jìn)行冷卻、潤滑。為 此，增設(shè) 2 臺稀油站油泵從油箱吸油經(jīng)濾油器、 油冷卻器向軸瓦噴油。一般壓力 足夠時，由一臺油泵供油，另一臺作備用機(jī)；當(dāng)油泵壓力不夠時，則啟動兩臺泵 同時供油，要求噴入軸瓦的油壓一般為 0.15MPa 3、PLC 控希 9 可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)與自動控制技 術(shù)為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展 起來的。通常把 PLC 認(rèn)為是由等效的繼電器、定時器、計數(shù)器等元件組成的裝置。 PLC 不同于繼電器控制要接許多真正的硬件繼電器，

6、它由一些軟繼電器組成，避 免了因元件磨損維修，及一系列繁雜的接線工作。 (1) 主要特點 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)； 控制程序可變，具有很好的柔性； 編程簡單、使用方便； 功能完善； 擴(kuò)充方便，組合靈活； 減少了控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量； 體積小、重量輕，是機(jī)電一體化特有的產(chǎn)品。 從電氣儀表角度出發(fā)，采用集控的接口，可靈活利用 PLC 控制、現(xiàn)場總 線控制系統(tǒng)(FCS 或集散系統(tǒng)(DCS 實現(xiàn)工藝參數(shù)的顯示和控制。就本次改造 規(guī)模、投資價格、工藝控制點而言，我們采用可編程控制器來實現(xiàn)電氣指標(biāo)顯示 和跳閘、報警。 (2) PLC 選型 PLC 選型主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方

7、便性， 備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。通過比較，我們選用三菱 微型可編程控制器的 FXON 系列。FXON 系列是將眾多功能凝聚在超小型機(jī)殼內(nèi)的 微型可編程控制器。 與 F1F2 系列相比，F(xiàn)XOF 系列安裝面積只有 F1F2 系列的 41%體積只有 37%并在控制器內(nèi)備有模擬電位器與 RUNSTO 開關(guān)等方便功能。通過擴(kuò)展單元、 擴(kuò)展模塊與基本的連接，可自由地選擇使用輸入輸出點數(shù)。 Fxor 系列繼承了原 有系列的固定搭配和靈活性。 （3）PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)工藝提出的條件及控制要求，具體設(shè)計思路如下：螺桿冰機(jī)有 1 臺 循環(huán)油泵，運行時，油壓的高低通過副線閥來調(diào)節(jié)。 2 臺稀油泵，油壓正常時， 1 臺運行，1 臺備用并可自動切換。油壓低時，2 臺稀油泵同時啟動；當(dāng)油壓差 超低時，延時 6s 跳車。另外，排氣溫度高，油溫度高，北軸承溫度高，南軸承 溫度咼，排氣壓力咼，油精濾器壓差咼，都將引起跳車。但在稀油站油壓低，油 氣壓差低，直流電源失壓，循環(huán)油泵過載，1#、2#稀油泵過載時不跳車，而只發(fā) 報警信號。要實現(xiàn)上述功能，中間繼電器需要數(shù)十只，而且接線非常復(fù)雜，檢修 極其困難，可靠性差，而采用PLC 后接線相當(dāng)簡單，而且可靠性大大提高。其梯 形圖如圖 2 所示。 圖 2 PLC 控制梯形圖 4、結(jié)束