发明内容
本发明的目的在于提供一种压缩机系统,包括主控单元、变送单元、显示单元;
变送单元包括压缩机、氮气管路、润滑油管路、冷却水管路、加热组件;主控单元分别与压缩机和加热组件相连接,主控单元分别与氮气管路、润滑油管路、冷却水管路的入口、出口阀门相连接;
主控单元用于:
控制加热组件给润滑油管路加热;
启用/停用压缩机的电机;
控制将氮气输入/输出氮气管路;
通过所述润滑油管路输送润滑油到机上齿轮油泵和外齿轮油泵;
输送冷却水至冷却水管路中;
显示单元用于显示压缩机系统的参数。
作为优选的,冷却水管路包括水压力表、第一温度计、水监视器以及流量孔板;
第一温度计、水监视器分别与主控单元相连接;
冷却水进入冷却水管路后,经过水压力表测量进水压力以及第一温度计测量温度后分为4路;
第一路冷却水管路流经冷却器后到达水监视器;
第二路冷却水管路流经气缸头后到达水监视器;
第三路冷却水管路流经气缸后到达水监视器;
第四路冷却水管路经过压力检测后流经油冷却器,到达水监视器;
四路冷却水流经流量孔板后回到进水点,形成循环管道。
作为优选的,氮气管路包括气动阀、过滤器、压力变送器、第一发信机、第一缓冲器、第一气压力表、第二温度计、气缸、第三温度计、第二缓冲器、第二气压力表、回流阀;第一发信机、第一气压力表、第二温度计、第三温度计、第二气压力表分别与主控单元相连接;
氮气进入氮气管道后,控制气动阀,依次
通过过滤器过滤;
压力变送器检测一级进气压差;
通过缓冲器缓冲;
通过第一气压力表检测一级吸入压力;通过第二温度计检测一级进气温度;
进入两个气缸压缩;
从两个气缸排出后通过第三温度计测量氮气温度;
通过第二缓冲器缓冲;
通过冷却器冷却;
通过第二气压力表检测排气压力;
主控单元还用于将排气压力的值与一级进气压差进行比对,并控制回流阀使一级排气压力、一级进气压力稳定在预设值,同时输出气压稳定的氮气。
作为优选的,润滑油管路包括曲轴箱、第一油过滤器、第四温度计、机上齿轮油泵、外齿轮油泵、第一油压表、油冷却器、第二油过滤器、差压变送器、第五温度计、油分配器、第二发信机;第四温度计、第一油压表、第五温度计、第二发信机分别与主控单元相连接;
加热器用于给曲轴箱内的润滑油加热;
润滑油依次
通过第一油过滤器过滤;
通过第四温度计检测油温;
流入机上齿轮油泵和外齿轮油泵;
通过第一油压表检测油压;
流经油冷却器冷却;
经过第二油过滤器过滤;
通过差压变送器检测过滤前后的油压差;
通过第五温度计检测油温;
流入油分配器,并被分配回曲轴箱中;
发信机用于将压差变送器检测到的油压差反馈给主控单元;
主控单元还用于根据油压差控制机上齿轮油泵和外齿轮油泵的转速。
作为优选的,主控单元包括PLC和操作平台;
操作平台用于设置控制参数和/或手动主控单元运行;PLC用于根据控制参数和/或手动控制自动或手动控制压缩机系统运行。
作为优选的,还包括电源单元;
电源单元包括三相四线交流电源、第一直流电源和第二直流电源;
机上齿轮油泵、外齿轮油泵分别与三相四线交流电源的三根火线相连接;加热器的一端与三相四线交流电源的其中一根火线相连接,另一端与零线相连接;
第一直流电源、第二直流电源分别与三相四线交流电源的其中一根火线以及零线相连接;第一直流电源的输出端与PLC相连接,第二直流电源的输出端与加热器的告警组件相连接。
作为优选的,电源单元还包括启动键、线圈接触器、中间继电器、时间继电器和线圈;
启动键与后线圈接触器相连接,后线圈接触器与中间继电器相连接,中间继电器与时间继电器相连接,时间继电器与线圈相连接;
启动键按下后,后线圈接触器得电自锁,中间继电器得电,触点闭合,经过时间继电器中预设的时间后,线圈得电自锁。
作为优选的,操作平台包括油泵控制电路和加热器控制电路;
油泵控制电路和加热器控制电路分别设有自动开关和手动开关;
自动开关闭合时,对应的手动开关断开,PLC按照预设的参数自动控制机上齿轮油泵、外齿轮油泵或加热器运行;
手动开关闭合时,对应的自动开关断开,PLC控制机上齿轮油泵、外齿轮油泵或加热器运行。
作为优选的,操作平台还包括指示灯电路;
指示灯电路包括允许合闸指示灯;
PLC发出允许合闸指令时,合闸指示灯亮。
本发明提供的压缩机系统相比于现有技术的压缩机系统,具有以下效果:
1、具备自动控制功能,能够根据预设的参数值对压缩机运作进行自动控制。
2、包括近端控制端和远程控制端,可以将远程控制端设置在办公室或终端室等地方,便于操作。在远程控制端故障时,还可以通过近端控制端对系统进行操作。
3、在其中一个输出电压开关被闭合时,系统便会强制锁定其他输出电压开关,防止因为误操作导致输出电压改变,损坏压缩机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
为解决上述技术问题,本发明的第一实施方式提供了一种压缩机系统,包括主控单元、变送单元、显示单元;变送单元包括压缩机、氮气管路、润滑油管路、冷却水管路、加热组件;主控单元分别与压缩机和加热组件相连接,主控单元分别与氮气管路、润滑油管路、冷却水管路的入口、出口阀门相连接;主控单元用于:
控制加热组件给润滑油管路加热;
启用/停用压缩机的电机;
控制将氮气输入/输出氮气管路;
通过所述润滑油管路输送润滑油到机上齿轮油泵和外齿轮油泵;
输送冷却水至冷却水管路中;
显示单元用于显示压缩机系统的参数。
在本实施例中,将压缩机系统分为三个大部分,分别为压缩机电控柜、PLC控制柜和变送器架。其中压缩机电控柜的型号为Y2-355M-12,额定电压380V,额定频率50Hz,额定转速493r/min,额定功率90KW,其启动方式为星/三角式启动。机组设置一套现场PLC控制柜,操作盘上配有润滑油压力/温度、进气压力/温度、排气压力/温度、负荷调节、运行指示、启动、停车等就地抗振显示仪表、灯及开关按钮、复位按钮等设备,机组的开/停车等操作可在现场PLC控制柜完成,机组其它远传信号通过现场变送器架上的就地接线箱,通过多芯电缆接入PLC控制柜,机组的正常操作和联锁控制,由PLC控制盘完成。PLC柜提供通信接口,便于就地PLC系统接入DCS。
电机拖动的齿轮油泵用于给主机提供润滑油,在本实施例中,选用型号为Y90L-4的油泵,其额定电压为380V,额定功率为50Hz,额定转速为1400r/min,额定功率1.5KW。
在压缩机主电机启动前必须先开齿轮油泵,压缩机启动后1min自动停止;机组运行时,当供油压力小于或等于0.20MPa时,外齿轮油泵自动启动;压缩机主电机停车后,齿轮油泵应打开运转3min后自动停机。
油箱加热器的主要参数
在电加热器通电工作之前,应先开外齿轮油泵;机组供油温度小于5℃加热器自动通电工作;机组供油温度大于10℃加热器自动断电停止工作;压缩机运行状态,加热器停止工作。
在本实施例中,在现场设变送器架,该变送器架带端子箱,变送器集中安装,现场压缩机本体上所有压力、温度和流量等仪表信号线统一接入端子箱。
在本实施例中,该压缩机系统还包括了变送单元,其中该变送单元还包括了氮气管路、润滑油管路以及冷却水管路。
在本实施例中,氮气进入氮气管道后控制气动阀V901,途经过滤器过滤,并由压力变送器PT901检测一级进气压差并反馈给PLC,通过缓冲器的缓冲后再次检测一级吸入压力及一级进气温度,将氮气送入2个气缸进行压缩,气缸排出的氮气进行温度测量、缓冲器缓冲、冷却器冷却后检测排气压力,将排气压力的值和PT901检测的一级进气压差通过PLC的转换比较后,调节回流阀V906使一级排气压力和一级进气压力稳定在预设值上,在本实施例中,一级排气压力稳定在1.66MPa、一级进气压力稳定在0.74MPa,最终将压力稳定的氮气输送给用户。
在本实施例中,曲轴箱内的润滑油经电加热器加热、过滤器过滤检测油温后分别输送到机上齿轮油泵和外齿轮油泵,经压力表检测油压后输送至油冷却器冷却,冷却后再经精油过滤器过滤,安装差压变送气PDA905测量过滤前后的压差,通过精油过滤器上的发讯器将信号传输给PLC进行控制。过滤后的润滑油经压力和温度检测后输送至油分配器分配到曲轴箱内,形成一个循环管道。
在本实施例中,冷却水进水经过压力表测量进水压力、双金属温度计测量温度后分为四路:第一路冷却水经过冷却器后到达水监视器,测量一级冷却器排水温度,该路冷却水管路是针对氮气管路进行冷却的;第二路冷却水经过气缸头后到达水监视器,测量气缸头排水温度,该路冷却水管路是针对气缸头管路进行冷却的;第三路冷却水经过气缸后到达水监视器,测量气缸排水温度,该路冷却水管路是针对气缸管路进行冷却的;第四路冷却水经过压力检测后进入油冷却器,到达水监视器,测量油冷却器排水温度,该路冷却水管路是针对油润滑管路进行冷却的。以上四路冷却水经流量孔板后回到进水点,形成一个循环管道。
在本实施例中,如图2所示,当润滑油供油压力PIAS903≥0.20MPa、曲轴箱润滑油温度TIC904≥5℃、冷却水流量FIAS901≥11t/h、气动调节阀V901、V904关闭,V905、V906打开全部满足时压缩机开始启动,对应的信号灯亮。
压缩机启动20S后:吸入阀V901自动打开氮气开始进入管道,氮气经过过滤、压缩、冷却后,需调节回流阀V906,使一级进气压力稳定在0.74MPa,一级排气压力稳定在1.66MPa。氮气顺着管道通过止回阀V903,3min后通过二位三通的电磁阀连锁,排出阀V904自动打开,将氮气输送到用户现场。
在润滑油供油压力(PIAS903)≥0.20Mpa、润滑油供油温度(TIAS905)≥55℃、冷却水流量(FIAS901)≤7t/h、一级排气压力(PICAS902)≥1.90Mpa、一级进气温度(TIAS901)≥45℃、一级排气温度(TIAS902)≥140℃、气体出口温度(TIAS903)≥50℃、机身震动烈度(YS901)≥28㎜/s、一级进气压力(PICAS901)≤0.50Mpa这些条件中,只要满足其中任意一个或几个时,压缩机停止运转,对应的信号灯灭,阀门V901、904、906关闭,3min后放空阀V905通过电磁阀连锁打开阀口,放出剩余氮气。
当外油泵运转且曲轴箱内润滑油温度小于5℃时电加热装置自动接通,当压缩机运转或曲轴箱内润滑油温度≥10℃时电加热装置自动断开。
压缩机启动前10分钟启动外油泵,压缩机启动后1分钟关外油泵。
当满足下列条件中的某一个或几个时,产生报警:
一级进气压力≤0.65MPa或≥0.85MPa;
一级进气压差≥5kPa;
一级进气温度≥40℃;
一级排气压力≥1.75MPa;
一级排气温度≥120℃;
气体出口温度≥45℃;
冷却水流量<12t/h;
润滑油供油压力≤0.18MPa;
细油过滤器压差≥0.35MPa;
润滑油供油温度≥45℃。
在本实施例中,PLC需要对氮气压缩过程中进行多个参数的采集,具体需要采集的传感器参数如下表所示:
在本实施例中,氮气压缩机所选用的S7-200的CPU型号为6ES7214-2AD23-0XB8,外接6个扩展模块,分别为:2个模拟量输入模块6ES7231-OHC22-OXA8,3个热电阻(RTD)输入模块6EST7231-7PB22-OXA8,1个模拟量输出模块6ES7232-OHB22-OXA8。
在本实施例中,电源单元包括三相四线交流电源、第一直流电源和第二直流电源;机上齿轮油泵、外齿轮油泵分别与三相四线交流电源的三根火线相连接;加热器的一端与三相四线交流电源的其中一根火线相连接,另一端与零线相连接;第一直流电源、第二直流电源分别与三相四线交流电源的其中一根火线以及零线相连接;第一直流电源的输出端与PLC相连接,第二直流电源的输出端与加热器的告警组件相连接。如图3所示。
在本实施例中,操作平台包括油泵控制电路和加热器控制电路;油泵控制电路和加热器控制电路分别设有自动开关和手动开关;自动开关闭合时,对应的手动开关断开,PLC按照预设的参数自动控制机上齿轮油泵、外齿轮油泵或加热器运行;手动开关闭合时,对应的自动开关断开,PLC控制机上齿轮油泵、外齿轮油泵或加热器运行。如图4所示,更具体的,在本实施例中,开关1SA1分别对应的是润滑油泵的手动和制动开关,开关1SA2分别对应的是电加热器控制开关。
在本实施例中,电控柜主回路的电路图如图5所示,主电机的启动方式为星-三角启动方式。按下启动按钮SB0后,线圈接触器4KM1得电自锁,主触点和辅助触点均动作,使得中间继电器4KA1得电,触点闭合,时间继电器KT为通电延时型,在本实施例中设定时间为5Min,5Min后时间继电器KT动作,线圈4KM3得电自锁,主触点闭和,实现电机的星-三角启动。
在本实施例中,操作平台还包括指示灯电路,指示灯电路包括允许合闸指示灯;
PLC发出允许合闸指令时,合闸指示灯亮。此外,当出现故障时,中间继电器4FR0动作,常闭触点断开,线圈4KM1失电,辅助触点断开,线圈4KA1失电,常闭触点闭合,停车指示灯HL2亮:4FR0常开触点闭合,故障指示灯HL3亮。相应的电路图如图6所示。
在本实施例中,CPU选用型号为CPU224XP的PLC,同时另外增加6个扩展模块,分别为2个模拟量输入模块、3个热电阻输入模块、1个模拟量输出模块。其中,2个模拟量输入模块分别对采集到的压力信号、冷却水流量信号、机身震动幅度信号进行一系列的转换,3个RTD模块分别采集一级进气、排气温度信号、曲轴箱内油温度信号及润滑油供油温度信号进行转换。模拟量输出模块采集放空阀信号。这些信号经过PLC的程序处理转换对电气系统进行控制。
PLC接收到一级进气压力的数据后通过比较指令与0进行比较,如果一级进气压力≤0,则将0赋值VD0(一级进气压力)中。将模拟量通道AIW4(一级进气压力PICAS901)的数据通过I-DI指令转换为DINT数据类型,并存放到VD0中;将VD0中的数据使用DI-R转换为浮点数,目的是为了提升计算精度,因为西门子不允许整型数据直接转换为浮点数,因此必须经过以上两步;将浮点数用指令DIV-R除法除以25600,因为4-20MA的采集在西门子200系列中是通过坐标移动进行的,也就是因为对于0-20MA来说,西门子S7-200的采集数据在0-3200,也就是说每MA对应的数值为32000/20=1600,那么4-20MA就是6400-32000,因此要将输入值1/25600来完成坐标的移动;然后减去0.25再乘以1。
在本实施例中,压缩机PLC控制柜控制启动压缩机的步骤如下:
循环油泵、循环冷却水启动→等油压、循环水流量数值停止闪烁后→消除报警信息(步骤:排除报警故障后,打开“报警”界面→点击“报警确认”→点击“消音复位”,确定“报警”界面没有报警信息后,方可启动压缩机)→启动压缩机。
控制停止压缩机的步骤如下:
停止压缩机→停止油泵、循环水(如果需要)。
在本实施例中,打开操作平台的“启动条件”界面,显示有“电加热启动条件”、“压缩机启动条件”、“V906手动控制”三个主显示项目。只有在主项目下方的各个条目显示绿色,即表示条件满足。只有在主项目下所有的条目显示为绿色,才可以启动主项目。
以“压缩机起送条件”举例,“压缩机启动条件”下分别是‘油泵运行’、‘润滑油压力达到’、‘冷却水流量达到’、‘高压柜允许启动’。依据压缩机启动顺序,首先启动‘油泵’、‘冷却水’(如果油泵、冷却水没有启动的情况下),当‘油压’与‘冷却水流量’达到要求,‘油泵运行’、‘润滑油压力达到’、‘冷却水流量达到’条目呈现绿色,表示条件满足;‘高压柜允许启动’信号来自高压柜,若此信号没有显示绿色,请与中控室联系。如果‘高压允许启动’变为绿色,这时表示条件均满足,可以启动压缩机。
当满足下列条件中的某一个或几个时,产生报警:
润滑油供油压力<0.18MPa;
冷却水流量<30t/h;
一级进气压力<2kPa;
末端排气压力>3.3MPa;
一级排气温度>170℃;
二级排气温度>175℃;
三级排气温度>178℃;
润滑油供油温度>50℃。
当满足下列条件时,产生停机连锁:
一级进气压力<1kPa;
末级排气压力>3.4MPa;
润滑油供油压力<0.15MPa;
冷却水流量<25t/h;
压缩机主轴承A、B、C、D温度>70℃;
电机主轴承温度>75℃。
PLC控制柜油泵启动、压缩机启动、加热器启动是绿色带灯按钮,绿色按钮亮时表示已启动相应功能。各启动按钮下方红色按钮为停止按钮,电加热只有启动按钮。
在满足一下条件时方可启动加热:1.油泵运行,2.压缩机停止,3.油温低于5℃。在启动加热功能后,当温度高于10℃时会自动停止加热。
如果油泵启动改为“自动”,那么启动油泵需要再触摸屏“参数设置”界面下点击“油泵控制”项目下的“启动”按钮,油泵即可启动,并且在压缩机停机后3分钟,油泵自动停止。也可点击“停止”按钮停止。
红色蘑菇开关为压缩机急停按钮,拍下后即可停止压缩机。
电源接通后,触摸屏会自动进入操作画面。其中“参数显示”界面实时显示阀门开度、进气压力、出口压力、一二三级排气温度、压缩机A/B/C/D轴承温度、油冷后油压、油温及冷却水流量。当所指示的数值框有红色的闪烁事表示产生警报,即超出设定的警报值。请及时处理。
“参数设置”界面为压缩机系统设置报警参数、连锁停机参数。PID控制为控制一级进气压力的自动控制,该项目下只可改变“设定值”。低低、高高连锁即为停机的联锁值。
PID设置按照工艺文件应为5kPa,也可依据现场实际情况进行更改。
“报警显示”界面显示报警信息,当有报警时,在该界面下可以看到报警的信息。点击“消音”可以在为排除故障的情况下停止电铃。只有在排除故障后点击“报警确认”才可以清除报警信息,否则报警信息不能清除。在清除故障后点击“消音复位”,在下次报警时警铃会进行报警,否则下次再有警报时不会产生声响。
“趋势”界面显示了各个模拟量的显示轨迹。
“启动条件”界面即为显示在进行启动油泵、压缩机之前,显示条件是否满足。当条目呈现为绿色时即为条件满足,方可进行操作。
在机柜内的最后两个端子(在AO/6模块后)上所接的线为MODBUS通讯线。PLC控制柜从站地址为分别为5、6。V寄存器起始地址VB100。
在仪表柜中,各个仪表显示与标牌指示相同,其中8路巡检仪仅使用了前4路,5、6、7、8为备用。
前7通道分别为:
1.一级进气温度;
2.二级进气温度;
3.三级进气温度;
4.冷却器后气体温度;
5.电动机定子温度A;
6.电动机定子温度B;
7.电动机定子温度C。
上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,本领域的普通技术人员可以理解,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。