离心压缩机试车台控制系统的设计与实现

王艳 郭宏

【摘 要】介绍离心压缩机组试车台的控制系统，根据试车台控制系统的技术要求，利用西门子S7-300PLC，合理的设计出了控制系统的整体控制方案和软件控制流程，实现了对各种不通类型的压缩机组的试车控制，画面显示更加直观、控制更加安全，目前已经通过多台机组的圆满试车得到了用户的认可[1]。

【关键词】试车台 控制系统 硬件布置 逻辑流程

离心压缩机的主要性能参数是出口流量、出口压力、进口压力、轴功率、效率和转速等，每台压缩机出厂时都需要对这些参数进行测试，以满足用户的要求。所以在离心压缩机试车时需要一套试车控制系统。可以说试车台控制系统是整个试车台的重要组成部分，它不但能够记录每台离心压缩机的试车参数，还能确保机组试车时的安全以及对试车辅助设备的控制，如油压控制、加热器控、冷却水控制等。采用PLC组建的试车台控制系统，在压缩机组启动和试车过程中，控制装置能够满足试车技术要求和工艺提出的各项联锁、保护要求，具有完善的防喘振控制和自动报警功能[2]。

1 试车台控制系统的主要技术要求

1.1 试车台要求

可控制6个试车台位；同一时间试车时只控制一台机组；可对不同机组类型进行控制。

1.2 控制系统功能要求

（1）试车台设备状态的检测；（2）流量、压力调节控制；（3）冷却水控制；（4）油压控制；（5）油温控制；（6）压缩机启动控制；（7）压缩机监测点报警控制；（8）压缩机联锁保护控制；（9）防喘振控制；（10）试车数据历史记录；（11）压缩机调速控制；（12）要求系统安全、可靠工作稳定[3]。

2 试车台控制系统的整体设计

试车台控制系统的硬件布置如图1所示，整个试车台共有6个试车台位，每个台位旁有一个转接柜，6个转接柜的信号线送到中控制的选控柜内，通过选控柜将试车台位的信号传输给PLC控制。每个部分的功能介绍如下：

转接柜：通过转接柜将机组的信号线转接到100米外的选控柜内。选控柜：通过选控柜对要试车的台位进行选择，哪个台位要试车，就将选控柜打到相应的台位，并且将信号与要试车的台位进行对接。振动采集：通过振动采集器将机组的振动和位移信号采集上来，并将其转换为PLC可识别的4-20MA信号，通过PLC在操作上进行显示，并执行报警和联锁等逻辑功能。振动分析：通过机组的振动分析器可以对机组的性能进行检测，如对机组转子的平衡问题进行分析等。低压电控：通过低压电控柜将PLC发出的信号命令转换为低压电控制命令，对油泵、加热器等进行控制，同时与高压电控也有控制信号传输。变频器：通过变频器对机组的转速进行调节，PLC可以通过对变频器的调节以实现对机组转速的控制，并且可以通过机组的流量或压力的控制对机组转速进行控制，以实现机组的性能控制。操作台：在操作台上有一些指示灯用以显示机组的当前状态，如机组的运行状态、报警状态、联锁状态、准备启动、油泵运行等等。在操作台上有一些控制按钮也是非常必要的，比如加热器启动、紧急停机、报警确认等。操作站：操作站是机组监视的人机接口，通过操作站可以直观观察到机组的运行状态，同时操作人员对机组的任何操作也必须在操作站上来完成，通过操作站还可以对监测数据进行存储和记录，用以记录整个试车的过程。PLC控制柜：PLC控制柜可以说是整个试车台控制系统的核心设备，基本上所有的辅助设备都要与它进行连接。通过PLC控制柜对所有采集的检测数据进行必要的逻辑处理和逻辑输出。PLC硬件主要包括CPU、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块还有些辅助电子元器件，如变送器等。

3 试车台控制系统的硬件设计

由于试车台控制系统需要对不同机组进行频繁试车，对相应的信号需要进行频繁拆解，而且现场环境油污较多，对信号传输将有一定影响， 这些因素都对试车台系统的组建提出了更高的要求。本套试车台系统采用西门子的S7-300控制器，实现了对离心压缩机的起停、报警、防喘振性能控制、紧急停车、油压调节等控制功能，控制系统的硬件组态结构如图1所示。

图1 控制系统的硬件组态结构

4 控制系统的软件功能设计

控制的软件采用了STEP7 5.4开发平台，在逻辑功能上与以往试车台控制系统不通的是，本套试车台系统设计了通用控制功能，针对不通类型的机组可以进行选择，控制系统中会自动识别机组类型。同时在系统内部集成了机组的启动、停止、报警、联锁、历史记录、油泵控制、冷却控制等相应功能。该试车台控制系统设计了INTOUCH上位机操作人机界面，整个系统的操作流程在上位机上均可以显示。系统监控界面友好，操作更简单，大大的降低了操作人员的工作强度。增加了后台数据库，使得系统的维护与扩展更加容易。该系统的许多功能都做成了通用模块，只更改监控画面和后台数据库，便可以实现一个新的监控系统。

5 结语

采用西门子300 PLC的试车台控制系统，替代了传统试车台继电器控制的试车装置，不仅提高了压缩机组试车的安全性和稳定性，还解决了传统试车台系统在成的接线复杂、稳定性差、难维护等缺点，在经过我们沈鼓集团齿轮公司试车实际使用后表明，该控制系统安全、稳定、自动化程度高，满足各项技术指标要求。

参考文献：

[1] 卢双龙.锅炉引风机调试期间振动问题分析及处理.风机杂志[J]，2012（5）：85-88.

[2] 樊丁.某型涡扇发动机试车台计算机数采及自动试车系统设计[J].航空动力学报，1997（1）：101-102.

[3] 申法义.氢冲压燃烧试车台控制系统[J].燃气涡轮试验与研究，2000（3）：45-48.