关于压缩机控制系统应用的探讨

刘爽　白凯帆　林琳

[摘要]根据操作人员的操作经验和对现场操作步骤的归纳分析，并且结合设备实际情况和前期不同方案运行时所出现的问题，利用pLc+上位机对双螺杆压缩机控制系统进行改造升级。

[关键词]双螺杆压缩机；可编程控制器；开关量控制

[中图分类号]TB652 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0200-01

1 引言

螺杆制冷压缩机是一种容积型的、可以进行排气量调节的喷油回转机械，它利用置于机体内两个具有螺旋状齿槽的螺杆相互啮合旋转，造成齿间容积变化，从而完成氟利昂气体的吸入、压缩和排出三个过程。制冷机利用制冷剂（R22）在系统中的状态变化，即高压下放热冷凝，低压下吸热蒸发的特点，在蒸发器中吸热蒸发的过程中，带走冷冻盐水（25%乙二醇水溶液）的热量，从而使冷冻盐水温度降低，来供应合格的低温水，外送供工艺使用。

2 压缩机控制系统现状

早期的双螺杆压缩机上所安装的仪表全部在现场仪表箱内，无远传仪表，基本靠人工现场操作。通过现场的压力开关、差压开关和温度开关与电气控制柜相配合，来控制压缩机的启动、停车操作。而温度、压力、差压开关和电气的接触器、时间继电器相互配合来实现压缩机的自动保护联锁功能，保障压缩机平稳安全运行，开关动作联锁继电器动作，切断电机电源。压缩机负荷调节是用手动能量控制阀（四通阀）现场调节，并通过观察螺杆位置来判断压缩机负荷的大小，从而实现增减载操作，以满足工艺需求。此种控制状况缺陷是显而易见的。首先，操作人员无法详细了解压缩机的具体运行情况。其次，此类仪表稳定性较差，精度也较低，逐渐会成为设备安全运行的隐患。

3 控制系统设计

3.1 自控设计思路

确定的控制方案：现场采用远传仪表，用压力变送器、热电阻替换原来的压力、差压开关、温度开关和现场温度计，实现数据远传，提高测量精度；控制部分采用PLC+上位机，利用PLC强大的逻辑控制和上位机的记录分析功能，画面友好直观，实现数据集中显示操作，完善机组安全联锁保护功能，提高操作控制性能。既保障机组安全运行，又能够使操作人员详细了解机组的运行状况，改变以前摸不着、看不见的操作方式。同时，为了现场操作方便，增加现场操作盘并完善其操作功能，增加现场按钮和指示灯，实现现场手动/自动切换、现场手动增减载操作、现场屏蔽急停等多项功能。

3.2 自动/手动增减载的实现

压缩机滑阀的移动可以调节压缩机的吸气量从而调节排气量。滑阀的移动是靠专门设置的油缸、油活塞来推动的。原压缩机调整负载是靠四通阀实现，调整负载时须在现场扳动四通阀把柄进行增减载操作，现用4台电磁阀（电开式）替换原四通阀，连接方式及原理。

3.3 机组安全保护系统

机组安全为设计时首要考虑因素，为保证压缩机安全平稳运行，结合压缩机实际运行工艺要求，机组应设置以下安全保护系统和机组报警系统。

3.3.1 安全联锁保护系统

联锁设置的是否恰当，直接关系到设备能否长期安稳运行，既不能漏掉重要的联锁，也不能设置过多联锁，否则都会影响生产正常运行。排气压力高联锁。检测压缩机排气压力，当排气压力高于设定值时压缩机自动联锁停车。吸气压力低联锁。当压缩机吸气压力低于设定值时，联锁停车，以保护机组不受损坏。精滤器前喷油压差高联锁。当压差高于设定值时，表明精滤器阻力过大，油路不通畅，自动联锁停车，应清洗精滤器，保证油路清洁，以保护机组不受损坏。油水分离器最低允许开车温度必须高于设定值才允许开车，以保障机组能正常运行。冷冻盐水和循环水断水联锁，保护蒸发器和机组不受损坏。还有排气温度过高联锁；冷冻盐水出水温度过低联锁。

3.3.2 机组报警系统

机组报警系统设置了包含排气压力高、吸气压力低、油压差低、能级上下限保护等16项报警信息，必要时增加油泵电机和动力电机电流过流报警，对设备运行的主要参数能够做到及时的预报，提醒人员对存在问题及时处理，以防止设备故障停机和事故发生。

4 PLC及上位机设计

该控制系统对PLC，上位机和组态软件无特别要求，—般的PLC，上位机和组态软件基本都能胜任，但组态软件还是推荐性能稳定、功能较为丰富的软件。在PLC和上位机编程时应注意以下几点：其一，模拟量数据类型设置恰当。因涉及到差值计算，且该差值为联锁变量，防止差值瞬间出现负数而变成正数，则不会出现联锁停车。涉及到联锁编程时应把安全放在首位，考虑周全，以实现全部功能为原则，其次再追求程序的精炼，切勿本末倒置。

5 结束语

压缩机经过试运行基本正常，但在自动控制时出现自控不稳，能级波动较大，容易超调，最后对控制方案一修改为：能级控制阀开启1s，关闭120 s；控制方案二修改为：能级控制阀开启0.5s，关闭130 s，自动控制平稳，基本满足生产要求。

参考文献

[1]董天禄，离心式/螺杆式制冷机组及应用，北京：机械工业出版社，2005

[2]王骥程，祝和云，化工过程控制工程，北京：化学工业出版社，1991

[3]陆德民，张振基，黄步余，石油化工自动控制设计手册，第5版，北京：化学工业出版社，2001