首页 如何成为会员 意见反馈
主办 沈阳鼓风机研究所 /《风机技术》杂志社
   新闻  |   技术纵横  |  论坛  |  沈阳鼓风机研究所  |  风机协会  |  质检中心  |  风机标委会  |  风机技术杂志  |  企业商铺  |  供求  |  产品  |  书籍  |  招聘
当前位置:中国风机技术网 → 技术纵横 → 计算机应用

新型透平压缩机试车控制系统

高德宽/沈阳鼓风机集团有限公司    

摘要: 从现场设备布局、系统结构、数据采集与处理及辅助设备等方面,介绍了其控制系统的基本功能。简介了软件系统、机械运转试验和气动性能试验的测试与控制系统。

关键词:透平式压缩机;试车;控制系统

中图分类号:TH45    文献标识码:B

The Testing Control System of New Type Turbo compressor

Abstract: This paper has introduced the basic functions of testing control system of new type turbocompressor from the points of field equipment layout, system structure, data collection & treatment and auxiliary equipment. The testing and control system of software system, mechanical running test and pneumatic performance test are briefly specified.

Key words: turbocompressor; testing; control system

0  引言

  我公司2004年开始战略重组搬迁改造。在新厂区对整个集团的试车控制系统进行了全新的开发研制,现已经建成了透平压缩机测控系统、水泵产品测控系统、往复式压缩机产品测控系统、透平压缩机模型级研发平台和水泵产品研发平台五大测控系统。现介绍透平压缩机试车测控系统的基本功能。

1  系统概述

  透平压缩机试验站产品试验测试与控制自动化集成系统,是一个大型综合性的测控自动化集成系统。它采用上下位机相结合的控制模式,运用现场工业总线和以太网络,采用分散式采集、集中控制的系统结构,将在同一硬件和软件平台上的气动性能试验、机械运转试验和各工艺系统的辅机操作控制系统互联成一个整体,把设备控制、数据采集和处理以及网络传输有机地结合起来。为压缩机试验站产品试验提供在线监测、工况调节、网络通讯、辅机设备控制和试验数据分析处理及存储等功能。

  系统设备根据分布情况可分为现场控制和中心控制室远控两大部分,通过信号传输电缆及供电电缆连接成一个有机整体,同步协调动作。

1.1 现场设备布局

  现场设备由信号转接柜、液力耦合器控制柜、压力/差压变送器柜、振动前置器箱、移动采集从站、油泵控制柜、油站加热器控制柜、开式阀门现场移动控制箱和转速信号前置箱等组成。

  振动信号(振动、位移、键相位)、转速信号、现场总线CAN从站信号(机组、油路、气路、水路的温度、压力、流量等信号)由不同的采集从站采集;耦合器控制柜则只完成各自对应台位的信号转接任务,包括:台位电钥匙、现场急停、DC/24V、AC/220V、转速控制(液力耦合器)、开式阀门和进口导叶信号等。

  每台设备的线缆均以最近距离沿着封闭式钢制电缆槽进入控制室。

1.2 系统结构

  试验站测试控制系统由信号采集部分、信号传输部分以及用于信号转接选通 系统,采用上下位机相结合的控制模式组成。利用工业以太网数据交换能力强、容错性好的特点,作为系统的设备控制层、过程监控和管理层; 利用现场总线抗干扰能力强、稳定性好的特点,作为系统的现场 数据采集和处理层;从而实现分布式数据采集,现场总线数据传输,可视化人机界面管理、功能模块化的网络结构见图1。

图1 系统网络结构图

  以多台工业控制计算机(IPC)为监控中心,构成一个本地以太网络作为上位机系统,实时监控现场设备的运行状况,并负责将人为干预指令传递给下位机系统。

  各工业控制计算机在同一个软硬件平台上,运行着同样的应用软件,可以在系统的任何一台计算机上,根据相应的权限进行与产品各种试验有关的任何操作,也可在系统的任何一台计算机上显示各种试验的全部参数。

  以可编程计算机控制器( PLC )为主要设备所组成的可实现远程传输,采用 CAN 总线结构的下位机系统,负责收集现场设备数据并将上位机指令传递执行机构,监控信号接收与输出。

  数据可以远程传输,实现试验过程的网上监控, 在厂内需要的地方根据相应权 限监测试验过程。

  采用集中和分散采集相结合的数据传输模式,使现场试验过程中的模拟量信号直接在现场采集,并通过CAN总线传输到中央控制室。振动、位移、键相位等经转接一对一地传送到中控室。

2 系统功能

2.1 数据采集与处理

  机械运转试验(包括常压机械运转试验和抽真空机械运转试验)主要检测离心压缩机(含变速机高、低速轴)在常压和抽真空条件下的机械运转试验时,各轴承的温度、振动、位移和相位等。现场传感器数据经现场移动采集箱,连到就近的现场信号转接柜,最后经信号转接柜送到采集系统上,并通过上位机系统进行显示、分析和处理。

  气动性能试验(包括开式性能试验和闭式性能试验)主要检测气动性能试验时,各段进出口气体的压力、温度、流量,各级气体冷却器进水流量、回水温度,机壳温度等。现场传感器数据经变送器箱、移动采集箱,连到就近的现场固定接线柜,由信号转接柜连接到主控制柜,送到 I/O 服务器上,最后由计算机对数据进行采集、存储、显示和分析处理。

  油、水路系统中的温度、流量、压力、液位及环境温湿度等均属于非本体公共测控部分,机械运转试验和气动性能试验都必须检测其数据,其数据由主站及其扩展从站的 I/O 模块进行采集,通过主控制柜送到 I/O 服务器上进行显示和处理。

  工艺系统中的油泵、电加热器、闭式气阀和水阀阀组、闭式补加气阀、真空泵、冷却水及气源系统等辅助设备,由中央控制室的主站及其扩展从站检测参数与运行状态,并直接控制。

  现场传感器信号经各自的数据传输通道采集后,连接到主控制柜( PLC 系统),通过通讯总线送到中央控制室在各系统的工业控制机上,分别显示各被测参数,还能通过以太网络将检测数据送到其他系统显示和使用。并将各相应检测数据存入计算机硬盘,供历史查询时使用。

2.2 辅助设备和调节装置

  对工艺系统中的电加热器、水泵、油泵、电动阀门等辅助设备及其他调节装置进行满足试车工艺要求的实时控制。与试验有关的液力耦合器调速系统、进排气阀控制系统、补加气系统、抽真空系统、循环冷却水系统、缓冲气系统以及工艺系统中的电加热器、油泵等,可以在现场手动控制,也可在中控室集中控制; 并能在计算机上显示各辅机设备的检测参数(如开度)和运行状态(启、停);现场就地手动、中控室手动以及中控室计算机操作之间可以实现无扰动切换。

3 软件系统简介

3.1 软件环境

  软件结构图见图2。

图2 软件结构图

3.2  功能概述

  在“透平压缩机试验站产品试验测试与控制自动化集成系统”中,用户可以根据试验要求进行灵活的参数设置操作,以满足两套系统可以在20个试验台的任意一个台位上对各种类型的机组进行机械或气动性能试验的要求。

  由于移动式采集从站的硬件采用标准化、模块化的设计方案,各从站硬件配置完全相同。通过采集从站的CAN现场总线编码能进行站号自动识别,因此在使用时可以相互替换。

  测控系统的软件采用智能挂接技术,通过从站配置界面,可以将采集从站的现场信号与监测界面的压缩机组工艺图中各缸/段测点自动对应起来。

  由于每次试验的压缩机组都有可能不同,并且也不一定是在同一个台位上进行试验。当压缩机组不同,试验的工艺要求和试验要求都不尽相同时,其采用传感器也会发生变化。不同量程范围的传感器,在采集从站中数据变换的上下限结果相同,因此 A/D 转换后数据与工程单位间变换的线性关系会因传感器的量程范围变化而变化。要用同一套采集从站满足不同量程范围的传感器,必须进行测点运行参数设置。同样,由于试验要求的变化,对于报警、连锁点的限值也会发生变化,要使系统能适应这种变化,也必须要求对报警连锁限值进行设置。在试验过程,由于试验的要求,可能会对某些报警连锁点进行切除,以保证试验能继续进行下去,只有设置报警连锁投入/切除功能才能满足要求。因此 , 界定油温、油压、机壳温度、进油流量和轴瓦温度等指标是否正常和用户的设定有关,合理地设定是系统安全运行的前提,在进行试验参数设置时,必须严格遵照试验工艺的要求。

  允许用户对这些指标进行设定,提高了系统的灵活性和智能化程度,也方便了用户的操作使用,增强了系统的实用性。

  系统设计了直观的菜单式结构,包括:参数设置、开车、实时监控、在线分析、历史数据处理、远程监控、系统配置和在线帮助等若干子菜单。使之操作方便,数据直观。

3.3 机械运转试验的测试与控制

  机械运转试验时,系统可自动完成机组运行过程中,振动、位移、转速以及温度信号数据的同步采集与存储,传输给工业控制计算机进行监控,显示实时数据,运行机械振动和温度数据分析软件包进行数据处理,考察机组工作时的状态、安全等指标,提供报警连锁功能。

  透平压缩机机械运转试验数据分析处理软件包,对“瞬态数据”和“稳态数据”分别进行分析处理。经动态分析,提供当前时刻的时基图、轴心轨迹图和频谱图(幅值-相位谱、功率谱等);通过对数据的瞬态分析提供波特图、极坐标图、级联图(瀑布图)等;同时提供机组临界转速测定和启停车过程的瞬态响应分析等功能。并可根据要求提供打印输出机械运转试验结果。

3.4 气动性能试验的测试与控制

  “气动系统在线监测”菜单下可以监测到气动性能试验时机组的参数,包括进气管道气体流量、进气管道气体压力、进气管道气体温度出气管道气体压力、出气管道气体温度、压缩机组壳温、气体冷却器进水流量和气体冷却器回水温度。各文本框分别显示这些测点,并能直接显示测点的状态(投入、未投入或设备异常)。辅机系统的运行状态对机组是否能够安全运行起到非常重要的作用。因此,在“气动在线监测”对话框的右区,实时显示着重要辅机设备的运行状态以及重要参数。

  “气动系统在线监测”,根据气动性能试验的类型,可分为开式和闭式两类。开式气动性能试验最大模式包含7段压缩机组和6级气体冷却器;闭式气动性能试验最大模式包含4段压缩机组和4级冷却器。

  “辅机状态”显示区:显示辅机各设备和系统关键测点的实时值和状态,包括试车台位、真空度、大气湿度、大气温度、大气压力、当前转速、预设转速、一阶转速、二阶转速、主电机运行状态、主油泵启动状态、辅助油泵启动状态、备用油泵启动状态、电加热器启动状态、报警状态、连锁状态等。

  另外,还显示了大气压力、大气温度和大气湿度等参数。

  在气动性能试验时,系统通过后台的数据预处理程序,将稳定工况下满足试验要求的数据,进行剔除坏点、计算测点平均值等预处理后,通过数据接口程序,传送到“气动性能试验数据计算、分析”软件包进行分析处理。

4 结论

  我公司新建的透平压缩机试车测控系统已经经过了3年多的运行。实践证明,系统性能可靠、操作方便、智能化程度高,并具有良好的可扩展性和再开发功能;在国内同行业的试车系统和相近专业的测试控制系统中具有领先水平,势必为我国装备制造业的振兴起到重要的作用。

新闻评论评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!

  评论人:aemhjcbd   打分:85 分  发表时间:2014-12-1 20:03:42
· i5GOMs<ahref="http://stdkprokxdnd.com/">stdkprokxdnd</a>,[ur...
  评论人:uxvrqs   打分:85 分  发表时间:2010-6-27 15:15:46
· sypNCZ<ahref="http://saperqcfrymf.com/">saperqcfrymf</a>,[ur...