CN113279962A - 一种空压机控制器改型方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发电厂机组单元设备领域，具体提供了一种空压机控制器改型方法，该方法对选定机组单元仪表空气系统空压机的空压机控制器的全部I/O点进行梳理，编制空压机控制逻辑I/O清册；根据空压机控制逻辑I/O清册为通用型PLC控制器配置控制逻辑；对已配置控制逻辑的通用型PLC控制器进行离线仿真；连接通用型PLC控制器的输入端和空压机内部的全部测点，将测点对应在通用型PLC控制器的输出端接入DCS控制系统；拆除空压机控制器，并替换为通用型PLC控制器；将空压机切至就地运行方式，进行单体调试运行；最后将空压机串入仪表空气系统投入生产，完成改型。本发明可以获得适于火电站发电任务转变需要的，可实现业务定制的仪表空气系统。

Description

一种空压机控制器改型方法

技术领域

本发明属于发电厂机组单元设备技术领域，涉及仪表空气系统的改性技术，具体涉及一种火电厂机组单元仪表空气系统的空压机控制器改型方法。

背景技术

随着火电厂发电任务从基荷型向调峰型转变，现有已建成火电站各机组单元的仪表空气系统普遍存在改型问题。以中小型火电厂常用的仪表空压机品牌型号为康普艾ZR250的无油螺杆空压机为例，该型号空压机装机使用年限达12年，但火电厂在不能新建机组单元的情况下，其控制器老化情况严重，现阶段运行期间故障频繁，致使空压机供电回路跳闸或不能启动，严重威胁仪表空气系统及发电机组安全稳定运行。一方面的，由于行业限制，发电厂机组单元仪表空气系统的各个控制器内部程序均由厂家在出厂时实施加密，用户以及任何第三方不能读、写任何控制逻辑，这种情况增加了控制器改型中处理故障原因分析判断的难度；另一方面的，发电厂机组单元仪表空气系统的控制器价格昂贵，不支持客户二次开发定制，在存在行业技术壁垒的形况下，难以实现火电厂生产中对调峰型发电任务的尝试性技术探索。

发明内容

本发明目的在于提供一种空压机控制器改型方法，以获得适于新型火电站发电任务转变需要的，可实现业务定制的控制器以替代原有火电站各机组单元的仪表空气系统的空压机控制器。

本发明技术构思在于，通过将原有火电站各机组单元的仪表空气系统的空压机控制器进行改型优化为价格低廉，控制器内部控制逻辑可进行查看、修改、维护方便的常用PLC控制器，并在改型优化后的控制器中可增加程序指令以便提高相关故障原因的判断的准确性，提高设备安全运行工况，有助于进一步解决新发电任务条件下的仪表空气系统中空压机控制的准确度、提高故障原因判断的准确性。

本发明提供的技术方案是一种空压机控制器改型方法，包含以下依次实施的步骤：

步骤1，对选定机组单元仪表空气系统空压机的空压机控制器的全部I/O点进行梳理，编制空压机控制逻辑I/O清册；所述空压机控制逻辑I/O清册包括内部I/O信息和外部I/O信息；

步骤2，依据编制出的空压机控制逻辑I/O清册包含I/O点数及空压机箱体内部剩余空间大小，选择通用型PLC控制器用于替代所述空压机控制器；根据所述空压机控制逻辑I/O清册为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑；

步骤3，对已配置控制逻辑的所述通用型PLC控制器进行离线仿真，以确保离线仿真结果与所述空压机控制逻辑I/O清册中各条控制逻辑相同；

步骤4，连接所述通用型PLC控制器的输入端和所述空压机内部的全部测点，将所述测点对应在所述通用型PLC控制器的输出端接入DCS控制系统；所述通用型PLC控制器与所述空压机控制器同时运行，运行人员远程实时对所述空压机运行状态进行监视；

步骤5，拆除所述空压机控制器，并替换为所述通用型PLC控制器；将所述空压机切至就地运行方式，进行单体调试运行；通过单体调试后，将所述空压机切至远方DCS系统控制方式进行远方联锁保护调试；

步骤6，将所述空压机串入所述仪表空气系统投入生产。

上述技术方案的一个优选在于，步骤1中所述梳理方法为：对空压机本体设备上的各个测点进行逐一的排查，登记本体设备上每一个测点至所述空压机控制器所连接第一控制线两端的接线位置，统计全部第一控制线中模拟量所需要输入端；登记所述本体设备内各装置至所述空压机控制器的所连接第二控制线两端的接线位置，统计全部第二控制线中开关量和模拟量所需要的输出端和输入端；根据全部的输出端和输入端以及所述空压机的用户手册登记端口之间的控制逻辑；将全部等级内容汇总为所述空压机控制逻辑I/O清册。

上述技术方案的一个优选在于，在汇总所述空压机控制逻辑I/O清册时，根据所述本体设备上每一个测点至所述空压机控制器所连接第一控制线两端的接线位置，以及所述DCS系统需要引入的模拟量，统计第一控制线中模拟量所需要输出端，以便与所述DCS系统连接。

上述技术方案的一个优选在于，步骤2中为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑时，所述控制逻辑还包括未登记于所述空压机控制逻辑I/O清册的，并且与所述机组单元运维有关的控制逻辑。

上述技术方案的一个优选在于，所述通用型PLC控制器包含PLC主机和扩展模块。

上述技术方案的一个优选在于，所述空压机型号为康普艾ZR250无油螺杆空压机；所述通用型PLC控制器型号为施耐德M340。

上述技术方案的一个优选在于，步骤2中为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑时，所述控制逻辑还包括与所述DCS系统提供的联锁保护定值有关的控制逻辑。

本发明提供的空压机控制器改型方法，其技术效果包括但不限于：1、空压机新控制器的控制逻辑的编写中，在原仪表空气系统的使用说明、联锁保护定值的基础上，可以参考电气、机务和热工人员长期设备运行维护经验，对控制逻辑与联锁保护定值重新进行全部或者部分修改优化；2、原空压机控制器未提供外部接口，不能参与新DCS系统改造，设备运行的温度和压力等信息只能通过就地显示面板查看实时数据，不能追溯历史趋势，改型升级后的空压机控制器，可以预留模拟量输出通道甚至通信接口，将温度和压力等保护测点的状态送到DCS系统，实现了运行人员远方对空压机运行状态的监视与历史数据查看。

附图说明

图1为本发明一实施例中仪表空气系统所使用空压机的主结构示意图；

图2为图1所示空压机中空压机控制器的操作设定值列表；

其中：

1.吸气过滤器；2.消声器；3.吸气调节器；4.第一级空气端；5.中间冷却器；6.水气分离器；7.安全阀；8.中间压力传感器；9.消声器；10.止回阀；11.排气压力传感器；12.后冷却器；13.水气分离器；14.第二级空气端；15.卸载电磁阀；16.调节气路过滤器；17.梭阀；18.消声器；19.压差开关；20.冷凝水排放电磁阀。

具体实施方式

首先需要说明的是，本文涉及术语DCS系统指火电厂DCS系统，即离散控制系统DCS(distributed control system的简称)，是以微处理器及微型计算机为基础,融汇计算机技术、数据通信技术、CRT屏幕显示技术和自动控制技术为一体的计算机控制系统,它对生产过程进行集中操作管理和分散控制。即分布于生产过程各部分的以微处理器为核心的过程控制站,分别对各部分工艺流程进行控制,又通过数据通信系统与中央控制室的各监控操作站联网,因此也称集散控制系统(TDCS)。操作员通过监控站CRT终端,可以对全部生产过程的工况进行监视和操作,网络中的专业计算机用于数学模型或先进控制策略的运算,适时地给各过程站发出控制信息、调整运行工况。分散控制系统可以是分级系统,通常可分为过程级、监控级和管理级、分散控制系统由具有自治功能的多种工作站组成,如数据采集站、过程控制站、工程师(操作员)操作站、运行远操作站等。这些工作站可独立或配合完成数据采集与处理、控制、计算等功能,便于实现功能、地理位置和负载上的分散。且当个别工作站(机组)故障时,仅使系统功能略有下降,不会影响整个系统的运行,因此是危险分散。各种类型分散控制系统的构成基本相同,都由通信网络和工作站(节点)两大部分组成。

分散控制系统可以组成发电厂单元机组的数据采集系统(DAS)、自动控制系统(ACS)、顺序控制系统(SCS)及安全保护等,实现计算机过程控制。用DCS实现大型火电机组自动化的主要优点是:

1)连续控制、继续控制、逻辑控制和监控等功能集中于统一的系统中,可由品种不多的硬件,凭借丰富的软件和通信功能来实现综合控制,既节省投资,又提高了系统的可靠性、可操作性和维修性。

2)可按工艺、控制功能、可靠性要求由功能和地理位置不同的各个工作站组成控制系统,系统结构灵活,且大大节省电缆。

3)一个站(机组)的故障不会影响其它站(机组)的正常运行,系统可靠性高。

4)各种监视控制功能均采用软件模块来完成,所以修改方便,易于实现高级控制。

下面结合附图与具体实施例以进一步清楚、完整描述本发明所提供技术方案，以便本领域技术人员改进实施。

本文首先的一个实施例中，示范了一种空压机控制器改型方法，应用于以火电厂原有发电机组中三单元C仪表空气系统的空压机控制器进行改型优化，该设备原有空压机控制器采用加密的PLC控制器，其连接控制的空压机等受控设备经过长时间运行后，控制器本身老化严重、故障频繁且由于控制器内部程序厂家在出厂时已加密，用户不能读、写任何控制逻辑，对于长时间运行并且非常规运行所产生的故障原因分析判断任务，存在较大难度；同时，由于三单元C仪表空气系统由火电厂建厂时装备，由于场地等现实原因不能对整体设备进行升级改造。因此，通过本实施例提供的方法对该设备的空压机控制器进行升级优化，以从根本上解决了当前工况下的空压机系统故障率高，系统稳定性差的问题。

参考图1，该三单元C仪表空气系统使用空压机是全封闭、无油、二级水冷螺杆压缩机组，型号为康普艾ZR250无油螺杆空压机。它由驱动电机、第一、二级空气端、中间冷却器、后冷却器、油冷却器、第一、二级水分离器、吸气过滤组件、控制面板和排气风扇组成。整机座落在一个机架上围以钢板制成的外壳，具有可拆卸的门板，常规维护保养比较方便。两个空气端是由一电机经过弹性联轴器和齿轮箱的主动齿轮将动力传递到二个公螺杆。由一电子控制器来控制压缩机组，电子控制器同时监视从气动系统、电气和机械系统中传来的信息并作出相应的反应。例如，用压力传感器来监视排气的压力并通过电磁线圈来控制卸载阀控制压缩机的负载和卸载运行。压缩机上有一与电子控制器连接的显示面板提供压缩机运行条件和运转的信息。电子控制器控制连接该空压机的主要系统——图1示出空气系统所包含的各内部装置，同时，还控制连接该空压机的其他辅助系统，包括冷却系统、润滑系统、调节系统、启动器等具体装置。

本实施例中，需要根据空压机现场运行环境，选择合适型号的PLC控制器及I/O模块并进行安装调试。具体PLC型号可以选用施耐德等通用品牌的PLC控制器，型号选用施耐德M340系列主机及子模件(扩展模块)。示范的，具体实施步骤依次包括以下步骤1至6。

步骤1，对选定机组单元仪表空气系统空压机的空压机控制器的全部I/O点进行梳理，编制空压机控制逻辑I/O清册；所述空压机控制逻辑I/O清册包括内部I/O信息和外部I/O信息。

优选的，上述梳理方法为：对空压机本体设备上的各个测点进行逐一的排查，登记本体设备上每一个测点至所述空压机控制器所连接第一控制线两端的接线位置，统计全部第一控制线中模拟量所需要输入端；登记所述本体设备内各装置至所述空压机控制器的所连接第二控制线两端的接线位置，统计全部第二控制线中开关量和模拟量所需要的输出端和输入端；根据全部的输出端和输入端以及所述空压机的用户手册登记端口之间的控制逻辑；将全部等级内容汇总为所述空压机控制逻辑I/O清册。

本实施例中，对三单元C仪表空气系统的电子控制器的全部I/O点进行梳理，编制空压机控制逻辑I/O清册。

具体的，根据空压机用户手册提供的电器接线图对三单元C仪表控制器I/O点进行梳理，统计出模拟量、数字量所需要的I/O模块数量，其中，与外部测点连接的I/O的控制线为第一控制线，与空气系统、冷却系统、润滑系统、调节系统、启动器等内部装置连接的I/O的控制线为第二控制线。根据全部控制线编制空压机控制逻辑点表，包括对空压机本体设备上的测点进行逐一的排查，梳理清设备上每一个测点至原PLC控制器的控制线两头的接线位置，做好标记，依照此方式统计出模拟量所需要的I/O点数；与此同时和电气专业、机务本体专业相互配合，梳理出空压机内油泵、阀门、电气开关等设备，梳理清设备至原PLC控制器的控制线两头的接线位置，做好标记，依照此方式统计出数字量所需要的I/O点数，汇总编制空压机控制逻辑I/O清册。

本实施例中，由于改型后需要向DSC系统提供空压机接收的测点信息，需要由空压机的模拟量输出端提供其接收到的测点信息，以便向DCS系统发送，因此，本实施例中，在汇总所述空压机控制逻辑I/O清册时，根据所述本体设备上每一个测点至所述空压机控制器所连接第一控制线两端的接线位置，以及所述DCS系统需要引入的模拟量，统计第一控制线中模拟量所需要输出端，以便与所述DCS系统连接。

步骤2，依据编制出的空压机控制逻辑I/O清册包含I/O点数及空压机箱体内部剩余空间大小，选择通用型PLC控制器用于替代所述空压机控制器；根据所述空压机控制逻辑I/O清册为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑。

优选的，本实施例中，步骤2中为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑时，所述控制逻辑还包括未登记于所述空压机控制逻辑I/O清册的，并且与所述机组单元运维有关的控制逻辑。步骤2中为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑时，所述控制逻辑还包括与所述DCS系统提供的联锁保护定值有关的控制逻辑。

具体的，依据编制出的空压机控制逻辑I/O清册及空压机箱体内部剩余空间大小，选择通用型PLC控制器及子模块。

将控制器更换为合适型号的PLC，根据原空压机保护、联锁定值及控制方式重新编写控制逻辑。

选择施耐德M340 PLC控制器，根据原康普艾ZR250无油螺杆空压机使用说明、联锁保护定值及该设备十几年的运行维护经验，在施耐德M340 PLC控制器内编写控制逻辑。

步骤3，对已配置控制逻辑的所述通用型PLC控制器进行离线仿真，以确保离线仿真结果与所述空压机控制逻辑I/O清册中各条控制逻辑相同。

具体的，新控制器内逻辑编写完成后，可以在实验室内借助信号发生器、温度和压力测量元件、阀门等设备进行仿真试验，确保编写的各项控制逻辑运行正常。编写完成后在实验室进行仿真试验，确保各项控制逻辑运行正常。

步骤4，连接所述通用型PLC控制器的输入端和所述空压机内部的全部测点，将所述测点对应在所述通用型PLC控制器的输出端接入DCS控制系统；所述通用型PLC控制器与所述空压机控制器同时运行，运行人员远程实时对所述空压机运行状态进行监视。

具体的，本步骤在确保新编写的控制逻辑无误后，将空压机温度与压力等测点通过硬线的方式从控制器内引出，送入DCS控制系统，实现运行人员远程实时对空压机运行状态的监视。

步骤5，拆除所述空压机控制器，并替换为所述通用型PLC控制器；将所述空压机切至就地运行方式，进行单体调试运行；通过单体调试后，将所述空压机切至远方DCS系统控制方式进行远方联锁保护调试。在实施时，拆除现场空压机原控制系统，将完成仿真试验的新控制器安装至原位置，完成各测点接线。确认接线无误的情况下，将空压机切至就地方式运行，进行单体调试。单体调试完成后切至远方DCS系统控制进行远方联锁调试。

步骤5，拆除现场空压机原控制系统，将完成仿真试验的新控制器安装至原位置，完成各测点接线。确认接线无误的情况下，将空压机切至就地方式运行，进行单体调试。单体调试完成后切至远方DCS系统控制进行远方联锁调试。

步骤6，将所述空压机串入所述仪表空气系统投入生产。具体的，各项联锁保护试验完成后，将空压机串入三单元C仪表空气系统，完成空压机控制器优化改造。

容易看出，本发明实施例所带来的技术效果包括：

1、在原康普艾ZR250无油螺杆空压机使用说明、联锁保护定值的基础上，参考了电气、机务和热工人员十几年的设备运行维护经验，对控制逻辑与联锁保护定值进行了部分修改优化。

2、原空压机控制器带有加密程序，设备运行的温度和压力等信息只能通过就地显示面板查看实时数据，不能追溯历史趋势。升级后的空压机控制器，预留了模拟量输出通道，将温度和压力等保护测点的状态送到了DCS系统，实现了运行人员远方对空压机运行状态的监视与历史数据查看。

Claims (7)

1.一种空压机控制器改型方法，其特征在于包含以下依次实施的步骤：

步骤1，对选定机组单元仪表空气系统空压机的空压机控制器的全部I/O点进行梳理，编制空压机控制逻辑I/O清册；所述空压机控制逻辑I/O清册包括内部I/O信息和外部I/O信息；

步骤2，依据编制出的空压机控制逻辑I/O清册包含I/O点数及空压机箱体内部剩余空间大小，选择通用型PLC控制器用于替代所述空压机控制器；根据所述空压机控制逻辑I/O清册为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑；

步骤3，对已配置控制逻辑的所述通用型PLC控制器进行离线仿真，以确保离线仿真结果与所述空压机控制逻辑I/O清册中各条控制逻辑相同；

步骤4，连接所述通用型PLC控制器的输入端和所述空压机内部的全部测点，将所述测点对应在所述通用型PLC控制器的输出端接入DCS控制系统；所述通用型PLC控制器与所述空压机控制器同时运行，运行人员远程实时对所述空压机运行状态进行监视；

步骤5，拆除所述空压机控制器，并替换为所述通用型PLC控制器；将所述空压机切至就地运行方式，进行单体调试运行；通过单体调试后，将所述空压机切至远方DCS系统控制方式进行远方联锁保护调试；

步骤6，将所述空压机串入所述仪表空气系统投入生产。

2.根据权利要求1所述的空压机控制器改型方法，其特征在于，步骤1中所述梳理方法为：对空压机本体设备上的各个测点进行逐一的排查，登记本体设备上每一个测点至所述空压机控制器所连接第一控制线两端的接线位置，统计全部第一控制线中模拟量所需要输入端；登记所述本体设备内各装置至所述空压机控制器的所连接第二控制线两端的接线位置，统计全部第二控制线中开关量和模拟量所需要的输出端和输入端；根据全部的输出端和输入端以及所述空压机的用户手册登记端口之间的控制逻辑；将全部等级内容汇总为所述空压机控制逻辑I/O清册。

3.根据权利要求2所述的空压机控制器改型方法，其特征在于：在汇总所述空压机控制逻辑I/O清册时，根据所述本体设备上每一个测点至所述空压机控制器所连接第一控制线两端的接线位置，以及所述DCS系统需要引入的模拟量，统计第一控制线中模拟量所需要输出端，以便与所述DCS系统连接。

4.根据权利要求1所述的空压机控制器改型方法，其特征在于：步骤2中为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑时，所述控制逻辑还包括未登记于所述空压机控制逻辑I/O清册的，并且与所述机组单元运维有关的控制逻辑。

5.根据权利要求1所述的空压机控制器改型方法，其特征在于：所述通用型PLC控制器包含PLC主机和扩展模块。

6.根据权利要求5所述的空压机控制器改型方法，其特征在于：所述空压机型号为康普艾ZR250无油螺杆空压机；所述通用型PLC控制器型号为施耐德M340。

7.根据权利要求3所述的空压机控制器改型方法，其特征在于：步骤2中为所述通用型PLC控制器配置控制逻辑时，所述控制逻辑还包括与所述DCS系统提供的联锁保护定值有关的控制逻辑。

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