自启备泵的联锁方案探讨

（新疆天业集团天智辰业化工有限公司，石河子市，832000） 李 津

在化工生产中，泵是将工艺介质从一个工艺设备输送到另一个工艺设备的中间设备，是化工生产中不可缺少的动设备之一，很多重要的泵大多采用一用一备的工作方式，比如起润滑降温作用的压缩机组油泵，以及提供冷量的冷却水泵等动设备，一旦停止可能会导致停车，严重的话可能会损坏设备，比如压缩机的油泵突然停止，压缩机高速运转过程中，产生高热，即使联锁停机，压缩机完全停下来也是需要一定时间的，这段时间可能就会因缺少油的润滑和降温而干磨，损坏压缩机，现在的压缩机设备都配备有高位油箱，即使油泵全部停止，高位油箱的油量也足以维持到压缩机完全停止运转，以这样的方式保护压缩机，但是如果因工作油泵故障或者泵前过滤器堵塞导致泵出口压力低时，能够很快自启备用油泵，维持油泵出口即供油压力不低于联锁值，就可以避免因动设备故障导致整个压缩机组的停车而造成企业的经济损失，因此当主泵发生故障时，能够自启备用泵在化工生产中是被广泛应用的，然而自启备用油泵有很多种实现方式，这里列举三种方案，并对三种方案做简单的比较。

1 联锁方案

1.1 联锁目的

以压缩机组油泵为例，假设A泵为工作油泵，B泵为备用油泵，二者互为备泵，A、B泵出口压力即供油总管压力设为PT01，当供油总管压力PT01小于0.2MPA时，能够自启备用油泵B泵，此时，A、B泵均处于运行状态，若A泵恢复正常，当供油总管压力PT01大于0.4MPA时，能够停止工作泵A泵；若B泵为工作油泵，A泵为备用油泵，则当供油总管压力PT01小于0.2MPA时，能够自启备用油泵A泵，此时，A、B泵均处于运行状态，若B泵恢复正常，供油总管压力PT01大于0.4MPA时，能够停止工作泵B泵，简单说，工作泵压力低达到联锁值则自启备泵，压力若升高至联锁值则停止原先的工作泵。

1.2 联锁方案

1.2.1 方案1

若A为工作泵，当供油总管压力PT01小于0.2MPA时，能够自启备用油泵B泵，若B为工作泵，当供油总管压力PT01小于0.2MPA时，能够自启备用油泵A泵，联锁逻辑如下图所示：

此方案逻辑只使用了与门及比较模块，结合转换开关能够实现自启的功能，但是无法自停。LE是一个小于等于的比较模块，当供油总管压力PT01低于0.2MPA，且联锁投入时，则输出一个联锁启备泵的DO点，结合现场操作柱上的转换开关，来决定A泵是备用泵还是B泵是备用泵，若将转换开关选择A泵，则A泵处于自动状态，A泵为备用泵，联锁时自启A泵，若将转换开关选择B泵，则B泵处于自动状态，B为备用泵，联锁时自启B泵。但是，当供油总管压力PT01大于0.4MPA时，不能够自动停止原工作泵，而是需要人为进行判断是否需要停止原工作泵，如果压力大于0.4MPA且维持稳定一段时间，则可以由操作工远程或者就地停止原工作泵。

1.2.2 方案2

引入A泵B泵运行状态两个DI变量，能够实现泵出口压力低时自启备泵，并且当泵出口压力高时还能够自动停止原先的工作泵，联锁逻辑如下图所示：

方案2逻辑中综合运用了与门、或门、非门、SR触发器、延时等模块，即使现场无转换开关也能够实现联锁自启备泵的功能，图2中都是较为常用的逻辑符号，有与门、或门、非门、SR触发器以及RS触发器等。SR/RS触发器是一种电路结构，把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本SR/RS触发器。SR/RS触发器中，S表示置位，R表示复位，S上画圈代表置位优先，我们称之为SR触发器，R上画圈代表复位优先，我们称之为RS触发器。

假设A泵运行为工作泵，此时若供油总管压力PT01小于0.2MPA，SR触发器输出为0，取非后输出为1，同时1#与门输出为1，4#与门输出1给RS触发器，启动B泵，此时，AB泵同时运行，此时若供油总管压力PT01大于0.4MPA，2#与门输出为1，SR触发器具有记忆功能，使得5#与门输出为1，停止A泵。

反之，假设B泵运行为工作泵，则逻辑同样成立，若供油总管压力PT01小于0.2MPA，启动A泵，供油总管压力PT01大于0.4MPA，停止B泵。

1.2.3 方案3

不仅能够实现泵出口压力低时自启备泵，并且当泵出口压力高时还能够自动停止原先的工作泵，联锁逻辑如下图所示：

当B泵运行，且供油总管压力PT01小于等于0.2MPA时，1#与门输出为1，延时后启动A泵，反之，当A泵运行，且供油总管压力PT01小于等于0.2MPA时，2#与门输出为1，延时后启动B泵。联锁自停原工作泵时用A、B泵的累积运行时间的长短来判断停哪一个泵，GT是逻辑大于模块，LE是逻辑小于模块，当B泵运行，且A泵运行累积时间大于B泵，且供油总管压力PT01大于等于0.4MPA时，联锁停A泵，反之，当A泵运行，且A泵运行累积时间小于B泵，且供油总管压力PT01大于等于0.4MPA时，联锁停B泵，一般情况下都是原先的工作泵的运行时间大于备用泵的运行时间，这就要求累积运行时间模块具备自动清零的功能，这样才能够在下一次联锁的时候准确的判断出哪一个是工作泵，哪一个是备用泵，停止原先的工作泵并切断电源后，再进一步检查泵有没有机械上的故障，找出泵出口压力低的原因。

2 总结

利用联锁逻辑实现自启备用泵的方法是从实际工程经验中总结出来的，目前已经在很多工程中应用，并得到了广泛的好评。

经实践验证，方案一仅能实现联锁自启备泵，但是当泵出口压力恢复以后，两个泵同时工作必然会造成泵出口压力升高，超出额定值也不利于生产，因此，必须由操作工到现场去停止原工作泵，自动化程度不高，但是多了一道人工判断的程序，若工艺要求当泵出口压力低时能自启备泵，但是当压力高时对自停原工作泵不做要求或者不允许自停原工作泵的情况下，可以运用此方案，两个泵都运行的情况下，可由操作工判断停哪个泵，运用起来更灵活，并且只需要一个数字量输出DO点，节省了DCS控制柜的资源。

方案二运用的逻辑功能块较多，综合使用了与门、或门、非门、延时、触发器等。不仅能够实现泵出口压力低时自启备泵，而且当泵出口压力高时还能够自动停止原先的工作泵，确保泵出口压力始终能保持在一个稳定的值。但是，在使用过程中需要对SR/RS触发器的应用熟练掌握，此方案的特点是自启时启备用泵，自停时停原先的工作泵，此方案的运用非常广泛，能够满足所有需要自启自停的工艺要求，并且如果工艺要求自停的动作不可过快，可以在逻辑中加入延时开模块，进一步优化程序。方案三同样能够实现泵出口压力低时自启备泵，并且当泵出口压力高时还能够自动停止原先的工作泵，确保泵出口压力始终能保持在一个稳定的值。差别在于判断自动停止工作泵还是备用泵的时候使用了运行时间累积比较的模块，哪个运行时间长则停哪一个泵，一般情况下都是原先的工作泵运行时间较长，因此，自停时一般停止的都是原先的工作泵。

联锁的实现方法是多种多样的，具体使用时应首选满足工艺需求的，其次是灵活性强，便于维护，因此在选择联锁方案时，应综合考虑各联锁方案的优缺点，选择最适用于工艺要求，确保生产连续运行，同时又便于维护的联锁方案。