CC BY
83
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 622.532:004.4
А. Е. Медведев
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ КОМПРЕССОРНОГО АГРЕГАТА
При использовании компрессорного агрегата (КА) в составе шахтной компрессорной станции предлагаемая система автоматизации КА является важнейшим элементом нижнего уровня управления станцией. На рис. 1 представлена система автоматизации компрессорного агрегата, управляющим элементом которой является микропроцессорный программируемый логический контроллер (ПЛК). На схеме приняты следующие обозначения:
К - поршневой компрессор с электродвигателем М;
ХМ, ХВ - холодильники, соответственно, масла и сжатого воздуха;
МН - пусковой маслонасос;
ФВ - фильтр воздуха на входе в компрессор;
В - воздухосборник;
ЗОВ, ЗВ -задвижки, соответственно, охлаждающей воды и сжатого воздуха;
РК, ОК - электромагнитный разгрузочный клапан и обратный клапан пуско-разгрузочного механизма компрессора;
КП - электромагнитный клапан продувки конденсата из воздухосборника;
ПОВ, ПВ - реверсивные пускатели, управ-
ляющие электродвигателями задвижек ЗОВ, ЗВ;
ПМН - нереверсивный пускатель электродвигателя маслонасоса;
СУЭД - система автоматического управления электродвигателем компрессора, обеспечивающая его пуск/останов и регулирование частоты вращения. Состав элементов СУЭД определяется видом электропривода компрессора;
ПЛК - программируемый логический контроллер (управляющее устройство компрессорного агрегата);
КУ - кнопки ПУСКУСТОП для формирования оператором команд на включение/отключение компрессорного агрегата при местном управлении (например, при отказе управляющего компьютера, наладке и т.п.)
Ьов, Ье - перемещение задвижек ЗОВ и ЗВ, контролируемые концевыми выключателями;
Ь - уровень воды в рабочей зоне холодильника ХВ;
Ров, 0ов - давление и расход охлаждающей воды;
АРвф - перепад давления на фильтре ФВ;
Тпк, Тм, Те1, Тв2, Тд - температура, соответственно, подшипников компрессора, масла, сжатого
Рис. 1. Система автоматизации компрессорного агрегата:----> - водовод; • • • .► - воздуховод;
о - датчик; 0 - электродвигательный привод; □ - электромагнитный привод □ - электромагнитный привод
воздуха, на входе и выходе холодильника ХВ, статора электродвигателя М;
Р<, Рес - давление сжатого воздуха на выходе компрессора и в воздухосборнике;
Qе - расход сжатого воздуха в пневмосети; п - частота вращения электродвигателя компрессора;
X - вектор контролируемых параметров и состояния компрессорного агрегата, подаваемых на входы ПЛК от соответствующих датчиков;
и - вектор управляющих воздействий на рабочий и исполнительные приводы КА, формируемых ПЛК в соответствии с алгоритмом управления;
Xсу - вектор контролируемых параметров и состояний системы СУЭД, формируемый датчиками электропривода компрессора.
Алгоритм управления компрессорным агрегатом представлен на рис. 2. Параметрами настройки алгоритма управления являются:
ґмз - допустимое время на запуск системы смазки компрессора;
Рмз - заданное давление масла в системе смазки;
ґоез - допустимое время на открывание задвижки охлаждающей воды;
- допустимое время пуска двигателя компрессора после его включения;
^оез, Ьез - заданные положения задвижек ЗОВ и ЗВ (значение полного хода задвижек);
Ыз - заданная частота вращения вала двигателя компрессора (устанавливается либо оператором либо управляющим компьютером в зависимости от требуемой производительности компрессора);
ґпрз - заданное время на прогрев компрессора при работе без нагрузки;
ґзаг - заданное время на закрывание разгрузочного клапана (время плавной загрузки компрессора);
Рз - заданное давление сжатого воздуха на выходе компрессора;
їзез - допустимое время на открывание задвижки воздуха;
Рз - заданное давление воздуха в воздухосборнике в рабочем режиме;
Реса - предаварийное значение давления воздуха в воздухосборнике;
Тіа - предаварийное значение температуры подшипников компрессора (Тпка) и масла в картере (Тма), температуры сжатого воздуха на входе (Те1а) и выходе (Те2а) компрессора, температура статора двигателя (Тда) компрессора, где і = ПК, М, В1, В2, Д;
Ьа - предаварийный уровень воды в рабочей зоне холодильника воздуха;
Рма - минимальное допустимое давление в системе смазки компрессора;
Qоеа - минимальное допустимое значение потока воды в системе охлаждения компрессорного
агрегата;
АРвфа - максимальное допустимое значение перепада давления на воздушном фильтре;
1рц - заданное время цикла продувки конденсата в воздухосборнике;
/пр - заданное время на открывание вентиля продувки конденсата.
Система автоматизации компрессорного агрегата функционирует следующим образом. При запуске программы управления задают начальные условия, после чего появляется возможность перевести контроллер в тестовый режим для проверки исправности функционирования как контроллера, так и элементов индикации и сигнализации. Далее контроллер переходит в режим ожидания команды на включение компрессорного агрегата. Если выбран автоматический режим, то команда на запуск КА поступает от управляющего компьютера (УК) станции. Если контроллер находится в режиме местного управления, он ожидает нажатия кнопки ПУСК.
При поступлении команды на включение контроллер начинает отрабатывать алгоритм запуска КА. Перед началом нормальной работы компрессора на пневмосеть необходимо включить системы его смазки и охлаждения, запустить электродвигатель и прогреть компрессор в режиме холостого хода, затем загрузить компрессор и подключить его к воздухосборнику (коллектору станции). Для этого контроллер включает маслонасос, контролируя в течении заданного времени 1мз достижение заданного давления масла Рмз, включает привод задвижки ЗОВ на открывание, контролируя в течении времени из её положение 1овз, запускает систему управления электродвигателем СУЭД, контролируя время пуска 1пз и достижение заданной частоты вращения пз, электродвигателем компрессора, контролирует время прогрева 1 компрессора, включает привод разгрузочного клапана на закрывание для загрузки компрессора, контролируя процесс закрывания клапана по времени 1заг и давлению воздуха Рвз на выходе компрессора и, наконец, включает привод задвижки ЗВ на открывание для подключения компрессора к пневмосети, контролируя время её открывания и положение. Если в процессе запуска не выполняется любое из вышеуказанных условий, пуск компрессорного агрегата прекращается, соответствующий исполнительный механизм возвращается в исходно состояние и включается сигнализация причины прекращения запуска КА.
В нормальном режиме работы компрессор должен обеспечивать заданную производительность для поддержания давления сжатого воздуха на заданном уровне Рз. Заданная управляющим компьютером производительность компрессора обеспечивается замкнутой системой СУЭД путем стабилизации частоты вращения электродвигателя на заданном уровне, т. е. обеспечением п=пз. При работе компрессора в режиме поддержания
заданной производительности, ПЛК контролирует работы и состояния элементов КА и при достиже-
теплотехнические и технологические параметры нии ими критических значений осуществляет
Прогрев
компрессора
Загрузка
компрессора
Подключение компрессора к пневмоссти
Стабилизация давления сжатого воздуха в пневмоссти (воздухосборнике)
Контроль и зашита КА от аварийных режимов работы
^ Нет
О
Рис. 2. (Продолжение)
- Нет гг Отключить СУЭД двигателя компрессора
і г
Включить сигнализацию «Затянувшийся пуск двигателя компрессора»
1
Произвести аварийное отключение КА:
- (>1 к. ночи п. СУЭД и МИ
- Открыть разгрузочный кланам РК
- Закрыть чадвижки 'ЮН и ’Ш
Включить световую И ЗВУКОВУЮ єні нализанию о срабатывании соответствующей защиты компрессорною агрегата
аварийное отключение КА: отключает электродвигатели компрессора и маслонасоса, открывает разгрузочный клапан, включает задвижки ЗОВ и ЗВ на закрывание, включает аварийную сигнализацию с расшифровкой причины срабатывания соответствующей защиты от: а) недопустимого повышения давления сжатого воздуха; б) перегрева подшипников, масла, сжатого воздуха, статора электродвигателя; в) появления воды в рабочей зане холодильника; г) недопустимого снижения давления масла и расхода охлаждающей воды; д) засорения воздушного фильтра. Повторный запуск КА возможен только после устранения аварийной ситуации.
В процессе работы КА контроллер периодически, через заданное время 1рц, включает клапан КП для удаления конденсата из воздухосборника в
течение времени ґпр.
В нормальном режиме работы КА контроллер ожидает команду на отключение в автоматическом режиме - от УК, в местном - от оператора (нажатие кнопки СТОП). Получив команду, он формирует сигнал управления отключением КА, осуществляя разгрузку компрессора, отключение его электродвигателя и маслонасоса, включение задвижек ЗОВ и ЗВ на закрывание, и после оперативного останова КА снова переходит в режим ожидания команды ПУСК от УК или оператора.
□ Автор статьи:
Медведев Алексей Елисеевич
- канд. техн. наук, доц.каф. электропривода и автоматизации
