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发布时间:2018-10-09 07:28

  期《电气技术》杂志上撰文指出,目前,在原料气压力较低,需要用螺杆压缩机增压后再经过活塞压缩机压缩,制成成品气的加气母站工艺中,启动和停止设备时,自动化程度不高,操作手续繁琐,容易引起故障

  针对这种现象经过认真的分析与研究,提出了一种改善的方法,主要是提出了增加“一键操作柱”,“中间继电器”和“一进两出隔离栅”等硬件,幸运农场玩法同时在PLC程序中增加相应功能;实现螺杆压缩机与活塞压缩机在开机和停机过程中的相互关联,实现了只需按下“启动”或“停止”按钮即可开机或是停机的目的;达到了一键开机或停机的效果,操作方法非常简单,减少了事故的发生;极大提升了系统的自动化程度和运行可靠性

  在CNG加气工艺中,当原料气压力超过0.3MPa时,往往采用活塞压缩机直接进行压缩,然后经过压缩后制成成品气;在该工艺只有活塞机一台主要设备,而活塞机压缩技术目前也非常成熟,因此,开机和关机较为简单,基本实现了一键开机和关机的功能

  但当原料气压力较低,是微正压,甚至是微负压时,如果直接用活塞压缩机进行压缩,将会出现压缩比增大,排气温度增高,活塞压缩机高压级活塞力增加等问题,从而引起活塞压缩机易损件寿命减短、活塞杆断裂等故障;因此,在CNG工艺中,当原料气压力较低时,往往会先采用螺杆压缩机进行增压,然后将增压的气体输送到活塞压缩机,最后制成成品气

  在这种工艺中,存在螺杆压缩机和活塞压缩机两台主要设备,虽然目前活塞压缩机和螺杆机压缩技术都非常成熟,但在两机联动时,传统的操作方法往往需要人工的大量介入,稍有操作不慎,就会引起压力异常,轻则引起停机,重则引起事故

  目前,在CNG加气母站两机联动压缩工艺中,原料气首先要进入螺杆压缩机进行增压,以便达到活塞压缩机需要的最低压力;螺杆压缩机一般都会采用PLC控制系统通过一路PID通道控制变频器,再通过变频器控制螺杆压缩机主电机

  同时,PLC控制系统通过另一路PID通道控制气动调节回流阀,以此确保排气压力的稳定;由于螺杆压缩机主电机运转后,直接带动螺杆压缩机机头对原料气压缩做功,就需要相应的扭矩输出,因此,变频器往往会设置相应的最低运行频率,以确保足够的扭矩输出

  螺杆压缩机排出的气体经过管路与活塞压缩机的进气管路相连,活塞压缩机一般会通过PLC控制系统控制软启动器,再通过软启动器控制活塞压缩机主电机,活塞压缩机主电机驱动曲轴使活塞气缸工作,从而产生需要的成品气;该传统工艺管路、仪表及控制结构如图1所示

  在该工艺中传统的操作方法是,开机时,在启动螺杆压缩机之前,需要在螺杆压缩机PLC控制系统中,将主电机以及气动调节回流阀的PID控制模式更改为手动模式,并设定最低频率,气动回流阀的开度设定为0%;当启动螺杆压缩机后,主电机将以最低频率运转

  此时,因为活塞机尚未开机,无法消耗螺杆压缩机产出的气体,因此,当螺杆压缩机的排气压力达到设定值时,就需要在PLC控制系统中,对螺杆压缩机气动调节回流阀进行手动置值,促使多余气体回流到前置分离器中,以保证排气压力的稳定

  在这个过程中为了确保排气压力的稳定,需要反复手动调节变频器的运行频率和气动调节回流阀的开度;当螺杆压缩机的排气压力稳定后,开启活塞压缩机,螺杆压缩机的排气量由于受到活塞压缩机的消耗,螺杆压缩机的排气压力将会快速下降;此时,需要人工快速提升螺杆压缩机的运行频率,并逐步关闭螺杆压缩机的气动调节回流阀,当活塞机的进气压力稳定后,此时,设备开机成功

  关机时,需要首先将螺杆压缩机的气动调节回流阀开度设定为100%,以此减少对活塞压缩机的供气,然后关停螺杆压缩机,在螺杆压缩机停机过程中,螺杆压缩机仍然会对活塞压缩机进行有效供气,只少比螺杆压缩机气动调节回流阀打开前减少35%左右,在活塞压缩机进气压力低于额定值时,关停活塞压缩机,由于在停机时活塞压缩机将于螺杆压缩机先停止,因此,会引起螺杆压缩机排气压力升高现象,产出的多余气体将由管路经气动回流阀引至前置分离器中;此时,设备关机成功。传统的开机和关机流程如图2所示

  在传统的开机和关机流程中,可以看出,操作手续繁琐,需要人工的大量介入,对操作人员的技能要求非常高,如果操作稍有不慎,就会引起PLC控制系统报高警或是报低警,甚至是报超高警或是超低警而引起停机,更有甚者引起安全阀的启动;无论是控制系统报超高警还是报超低警而引起停机,都会对设备造成一定的伤害

  鉴于传统操作模式的种种弊端,提出了一种改进方案:假如,在操作现场设置“一键操作柱”,操作柱面板上有“启动”、“停止”、“急停”三个按钮;在螺杆压缩机控制柜中,将螺杆压缩机的运行和停止状态信号,以及螺杆压缩机的排气压力信号,传送至螺杆压缩机PLC控制系统的同时,通过中间继电器和“一进两出隔离栅”将上述信号传至活塞压缩机PLC控制系统

  在活塞压缩机控制柜中,将活塞压缩机的运行和停止状态信号,传送至活塞压缩机PLC控制系统的同时,通过中间继电器将该信号传至螺杆压缩机PLC控制系统;新增硬件与PLC系统的关联如图3所示

  开机时,首先确保螺杆压缩机PLC控制系统中气动回流调节阀处于自动控制模式,并且设定开机频率;然后在“一键操作柱”面板上按下“启动”按钮;此时,该启动信号被传至螺杆压缩机PLC控制系统中,螺杆压缩机启动后,螺杆压缩机PLC控制系统通过中间继电器,向活塞压缩机PLC控制系统发出“螺杆压缩机已运行”信号

  同时,螺杆压缩机气动回流阀根据排气压力的设定值进行自动调节,确保排气压力达到设定值并稳定;活塞压缩机PLC控制系统收到“螺杆压缩机已运行”信号后,同时对螺杆压缩机排气管路的压力进行侦测并判断,当压力达到设定值时,活塞压缩机自动启动

  当活塞压缩机启动后,由于消耗了气体,因此螺杆压缩机排气压力将会降低,此时,螺杆压缩机的气动回流阀将逐渐关闭,直到排气压力再次恢复到设定值并稳定;此时,设备成功一键开机

  关机时,在“一键操作柱”面板上按下“停止”按钮;此时,该停止信号被传至螺杆压缩机PLC控制系统中,PLC控制系统向螺杆压缩机发出停止指令信号,螺杆压缩机主电机开始由运行频率逐渐降至零,同时,螺杆压缩机PLC控制系统通过中间继电器,向活塞压缩机PLC控制系统发出“螺杆压缩机已停止”信号

  活塞压缩机PLC控制系统收到“螺杆压缩机已停止”信号后,对螺杆压缩机排气管路的压力进行侦测并判断,当压力下降到目标值时,活塞压缩机自动停止;此时,设备成功一键关机。改进后工艺中开机和关机流程如图4所示

  理论上分析,该方案在开机或停机时,只需要按下“启动”或“停止”按钮即可,其它相关动作均由PLC控制系统经过逻辑运算后执行,操作过程非常简单,并且设备的开机或停机过程也非常安全可靠,将对目前开机或停机过程中产生的一系列问题起到极大的改善作用

  按照理论分析,对原有工艺管路、仪表及控制结构图进行了改进,改进后的管路、仪表及控制结构如图5所示

  螺杆压缩机原料气的进气压力为0.05MPa,运行频率为45HZ,排气压力为0.8MPa;活塞压缩机进气为0.8MPa,排气为25MPa

  在启动设备之前,首先在螺杆压缩机PLC控制系统中将气动调节回流阀置于自动控制模式,并且设定开机频率为45HZ,排气目标压力设定为0.8MPa;将“螺杆压缩机已运行”和螺杆压缩机排气压力达到0.6MPa作为活塞压缩机自动启动的激发条件,当上述两个条件同时满足时,活塞压缩机自动启动;将“螺杆压缩机已停止”和螺杆压缩机排气压力达到0.6MPa作为活塞压缩机停止的激发条件,当上述两个条件同时满足时,活塞压缩机自动停机

  然后在“一键操作柱”面板上按下“启动”按钮;此时螺杆压缩机PLC控制系统收到开机指令信号,经过逻辑运算后,向螺杆压缩机发出开机指令信号,同时,向活塞压缩机发出“螺杆压缩机已运行”信号;螺杆压缩机主电机的运行频率由0 HZ逐渐升至45HZ,在升至45HZ之前,排气压力也由0MPa逐渐上升,达到0.6MPa时,活塞压缩机启机条件满足,将会自动启动,在活塞压缩机启动之初,因活塞压缩机主电机转速尚未达到额定转速,活塞压缩机的耗气量也将不能达到额定耗气量,此时,螺杆压缩机的运行也未达到满载状态,因此,螺杆压缩机与活塞压缩机将会处于一个供气和耗气相对平衡的状态

  螺杆压缩机由静止状态达到额定运行状态在80-100秒之间,活塞压缩机由静止状态达到额定运行状态在50-60秒之间;在这个过程中,如果螺杆压缩机产生的气量能被活塞压缩机有效消耗,则螺杆压缩机的排气压力将不会超过设定的0.8MPa,此时螺杆压缩机的气动回流阀处于关闭状态

  如果螺杆压缩机产生的气量不能被活塞压缩机有效消耗,则螺杆压缩机的排气压力将会超过设定的0.8MPa,此时,螺杆压缩机的气动回流阀自动打开,依据0.8MPa的目标值进行自动的PID调节,确保排气压力稳定在0.8MPa左右

  当螺杆压缩机与活塞压缩机都达到额定运行状态时,螺杆压缩机供出的气量将正好满足活塞压缩机需求的气量,设备将处于稳定运行状态;此时,实现设备成功一键开机

  在关停设备时,在“一键操作柱”面板上按下“停止”按钮;此时螺杆压缩机PLC控制系统收到停机指令信号经过逻辑运算后,向螺杆压缩机发出停机指令信号,同时,向活塞压缩机发出“螺杆压缩机已停止”信号;螺杆压缩机主电机开始由额定运行频率逐渐降至零,排气压力也由0.8MPa逐渐下降,达到0.6 MPa时,活塞压缩机停机条件满足,将会自动停机,在停机过程中,螺杆压缩机由额定运行状态达到静止状态在60-70秒之间,活塞压缩机由额定运行状态达到静止状态在40-50秒之间

  在这个过程中,螺杆压缩机产出的气量及活塞压缩机消耗的气量均未达到设计值,处于一个供气和耗气相对平衡的状态;直到设备平稳停止;此时,实现设备成功一键停机

  通过对传统CNG加气母站两机联动压缩工艺操作过程的分析,提出了在现有技术的基础上增加了“一键操作柱”,“中间继电器”和“一进两出隔离栅”等硬件,同时在PLC程序中增加相应功能;实现螺杆压缩机与活塞压缩机在开机和停机过程中的相互关联,实现了只需按下“启动”或“停止”按钮即可开机或是停机的目的;达到了一键开机或停机的效果,与传统操作相比较,新的操作方法非常简单,大大降低了操作步骤,减少了事故的发生;极大提升了系统的自动化程度和运行可靠性

  目前,该CNG加气母站两机联动一键操作的方法,已经在东北某燃气集团得到了使用,达到了预期效果,受到客户的好评。返回搜狐,查看更多