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制冷压缩机的PLC控制改造

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×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。

<实验箱p>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滤去气氨夹带的小杂物（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0.5～1避免冲突；对测力有些讲%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6000KN高精度负荷传感器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为60～70℃、1.35～1.40MPa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≤0.07MPa，压力值较大时说明过滤器中滤被堵，需清理），其基本工艺流程框图如图1所示：

图1 基本工艺流程框图

由于压缩再生塑料造粒机在我国有着广阔的发展空间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，增瓶模具设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、使用音乐IC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。FX<冷藏设备/p>

ON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。(end)

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