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1、制冷压缩机的 PLC 控制系统改造1 引言巨化股份公司合成氨厂主要生产碳氨、尿素、甲醇、液氨等产品。在各产品工艺流程 中，要求提供大量的制冷量，合成氨厂利用气氨、液氨进行能量转换，通过冷冻冰机供应大 量的制冷量。考虑到合成氨厂节能改造总体规划和冷冻量需求，结合冷冻岗位增产节能、更 新改造要求，针对原有的老工艺活塞式压缩机损耗高、打量小，运行效率低、电气设备过于 繁琐等问题进行技改工作。原有的BTD-ICC型活塞式冰机采用继电器控制，存在控制回路接 线复杂繁琐，损坏率高，机械传动部件多，操作麻烦，故障频繁，维修不便等问题。因此合 成氨厂决定以制冷量100万大卡/小时，功耗450kW的螺杆冰机更新
2、原活塞式冰机在电气控制回路中采用PLC控制，由于PLC具有可靠性高，抗干扰能力强;控制程序 可变，具有很好的柔性;编程简单，使用方便;功能完善;扩充方便，组合灵活;体积小、重量 轻等优点，本次设计运用在实践中取得了预计的效果。2 工艺流程介绍冷冻冰机的工作过程是依据物理转换：（压力X体积）/温度=常数（即P1V1/T1= P2V2/T2）使气氨转为液氨的物理工艺过程。所以气氨的压力、温度是工艺控制的重要参数。生产中将压力低于 2kg/m3 的气氨通过系统的气氨总管进入进口处的氨分离器，分离 出液氨雾滴，滤去液氨雾滴的气氨流过系统管进入压缩机组的吸气过滤器，再通过过滤器中 的过滤网滤去气氨夹带的
3、小杂物（其中吸气过滤器设有温度计指示吸气温度，并由一截止阀 连接吸气压力表来指示吸气压力）。干净的气氨进入螺杆压缩机进行压缩升压（即气压由 0.3Mpa上升至1.57MPa），压缩后的气体至排气口排出。在压缩机运转中，油泵向压缩机内 喷入大约占体积流量0.51%的润滑油，这部分润滑油起着冷却、密封、润滑的作用，此时 要求油喷入的压力必须大于压缩机内气氨的压力，保证润滑油顺利喷入，这里的油气压差检 测点为重要参数。这些润滑油随排气排入油分离器，进行油分离，油分离器中装有一安全阀， 作用是当分离器内的压力过大，则通过安全阀放空。此后系统分为气路过程和油路过程。从气路过程来看:经过油分离的氨气以温度
4、为6070C、1.351.40MPa的压力进入 冷凝器冷凝成液氨，液氨进入液氨收集器;从油路过程来看：在油分离器中分离出的油经过油 冷却器，冷却后的油经过逆止阀（只能单方向流通）进入到油粗过滤器，滤去铁屑等大颗粒杂 质后到喷油油泵进口，由油泵升压后，再经油精过滤器进一步过滤后回流到喷油总管进入压 缩机。油泵并接了附线阀来调节油泵压力，油精过滤器接有压力表（正常时压力值应较小W 0.07MPa,压力值较大时说明过滤器中滤网被堵，需清理），其基本工艺流程框图如图1所示：油泵油冷抖麝C11生产用恼.冷 超量一.至冷凉垂统油鯨盅逓再 4 油冷却器 H 油芬葛舊 4弩$統卜H %履芬离霁卜4夢习蘇I尿曾
5、l图 1 基本工艺流程框图 由于压缩机主机前后轴瓦因长期运行发热，需加油进行冷却、润滑。为此，增设2台 稀油站油泵从油箱吸油经滤油器、油冷却器向轴瓦喷油。一般压力足够时，由一台油泵供油， 另一台作备用机;当油泵压力不够时，则启动两台泵同时供油，要求喷入轴瓦的油压一般为 0.15MPa。3 PLC控制 可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动控制技术为一体的工 业控制产品，是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的。通常把PLC认为 是由等效的继电器、定时器、计数器等元件组成的装置。PLC不同于继电器控制要接许多真 正的硬件继电器，它由一些软继电器组成，避免了因元件磨损
6、维修，及一系列繁杂的接线 工作。(1) 主要特点可靠性高、抗干扰能力强; 控制程序可变，具有很好的柔性; 编程简单、使用方便;功能完善;扩充方便，组合灵活;减少了控制系统设计及施工的工作量; 体积小、重量轻，是机电一体化特有的产品。从电气仪表角度出发，采用集控的接口，可灵活利用PLC控制、现场总线控制系统(FCS) 或集散系统(DCS)实现工艺参数的显示和控制。就本次改造规模、投资价格、工艺控制点而 言，我们采用可编程控制器来实现电气指标显示和跳闸、报警。(2) PLC 选型PLC选型主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性， 是否易于扩展，有无特殊功能要求等。通过比
7、较，我们选用三菱微型可编程控制器的FXON 系列。 FXON 系列是将众多功能凝聚在超小型机壳内的微型可编程控制器。与F1/F2系列相比，FXON系列安装面积只有F1/F2系列的41%,体积只有37%，并在 控制器内备有模拟电位器与RUN/STOP开关等方便功能。通过扩展单元、扩展模块与基本的 连接，可自由地选择使用输入输出点数。FXON系列继承了原有系列的固定搭配和灵活性。(3) PLC 控制系统的设计 根据工艺提出的条件及控制要求，具体设计思路如下:螺杆冰机有1台循环油泵，运行时，油压的高低通过副线阀来调节。 2台稀油泵，油压正常时， 1台运行， 1台备用并可 自动切换。油压低时，2台稀油泵同时启动;当油压差超低时，延时6s跳车。另外，排气温 度高，油温度高，北轴承温度高，南轴承温度高，排气压力高，油精滤器压差高，都将引起 跳车。但在稀油站油压低，油气压差低，直流电源失压，循环油泵过载，1#、 2#稀油泵过载 时不跳车，而只发报警信号。要实现上述功能，中间继电器需要数十只，而且接线非常复杂， 检修极其困难，可靠性差，而采用PLC后接线相当简单，而且可靠性大大提高。其梯形图如 图2所示。图 2 PLC 控制梯形图4 结束语采用螺杆冰机取代活塞式冰机可节省冷冻机润滑油11.5吨/年.台。用小型PLC工控 机取代传统的固定程序式继电器-接触器。
