空压机组和柴油消防泵组控制回路改造

桂 华，张定宇

(淮浙电力凤台发电分公司，安徽 淮南 232131)

0 引言

火力发电厂的空压机控制系统是全厂辅机系统的重要组成部分，其产生的压缩空气为厂用气动执行机构提供动力气源，空压机控制系统的安全、可靠运行是保证电厂安全、高效运行必需的环节。

1 概况

某厂空压机系统配有5 台进口品牌喷油螺杆式空气压缩机，正常运行时“三用二备”。其启动及加/卸载控制设计和相关联锁由就地PLC 控制实现，就地继电器多，控制回路复杂，经常发生不明原因跳闸，难以判断跳闸原因，严重影响机组安全运行。为了保证主厂房空压机系统可靠性，提高机组安全运行水平，拟对空压机启动及加/卸载控制进行改造，由DCS 实现自动控制和相关保护。

柴油消防泵组的柴油发动机为进口产品，原启停控制系统为国内泵的厂家配套提供，设计较为繁琐，其中任一环节出现问题，都会导致柴油消防泵出现故障，无法正常启动。机组投产以来，因控制系统故障导致的缺陷有10 余次，缺陷出现后，因厂家自带PLC“黑匣子”，故障原因很难查清，基本都需联系厂家人员现场检查消缺，缺陷难以在短期内消除，极大影响了消防水系统的运行安全。

为此，该厂热控专业成立技术攻关小组对以上控制回路进行改造。

2 空压机组控制回路改造

2.1 取消空压机就地PLC

将温度、压力、电磁阀控制、高压6 kV 电机

启停等相关信号全部纳入DCS 进行控制，就地只保留紧急停机按钮及电源故障指示灯。

2.2 保留380 V 电源

由于电机冷却风机为380 VAC，启动及加/卸载电磁阀为110 VAC，就地380 VAC 电源、控制变压器、风机控制二次回路仍需保留。

2.3 改造后DCS I/O 清单

把高、低压侧油过滤器压力、排气母管压力、排气温度、喷油温度等原进入就地PLC 的信号，全部改造为通用国产变送器，送往DCS。同时把电气相关开关量信号引入DCS，真正实现了空压机的远程监控和相关报警，以及加载时间、总运行时间的累计显示功能。

2.4 改造到DCS 中的逻辑

2.4.1 空压机

(1) 手动启停：运行人员手动启停。

(2) 联锁启：投备用后，有运行空压机跳闸。

(3) 联锁停：主电机过载(高压侧电气异常)；T1排气温度高于113 ℃；干侧(T2)排气温度高于113 ℃；油压力过低：P3-1/2×P1＜1PSI(0.007 MPa)，延时30 s。

2.4.2 冷却风机

(1) 联锁启：空压机电机运行。

(2) 联锁停：空压机电机停止，延时60 s。

2.4.3 启动电磁阀YV1

(1) 联锁开：空压机电机启动指令来，6 s 脉冲；加/卸载电磁阀YV2。

(2) 联锁开：空压机运行时，当P2 (母管压力)小于0.7 MPa。

(3) 联锁关：空压机运行时，当P2 (母管压力)大于0.76 MPa。

其中每台空压机的加/卸载压力可由运行人员根据各空压机的加载累计时间设定，避免出现某台空压机频繁加载，而其他空压机空载过多的现象。

2.5 增加的DCS 大屏报警

油气分离器阻塞报警(P1-P2 大于0.07 MPa)；油过滤器阻塞报警(P4-P3 大于0.07 MPa)；空气过滤器阻塞报警；水压压力不正常，低于0.07 MPa；风扇电机过载；低压侧电源异常；紧急停机按钮动作；空压机运行时，P1 大于0.93 MPa (排气压力高)；空压机运行时，P1 小于0.2 MPa (排气压力低)；空压机备用时，P1 大于0.2 Pa (排气压力高)；T1 排气温度高于107 ℃；干侧(T2)排气温度高于107 ℃；累计运行时间超过8 000 h；累计加、卸载时间。

2.6 改造难点和经济效益

改造难点首先是要对工艺流程进行梳理，通过各专业在一起的摸索、探讨，形成了最终的逻辑控制方案；其次，现场取消PLC 后，回路改造也较为繁琐，需仔细核对图纸，保证原有的功能一个不少，控制更加安全可靠。

经过本次改造，粗略估计，单台节省备件费用约2 万元/年，避免误跳次数约3 ～5 次/年。5台空压机全部改为DCS 控制后，整个系统压缩空气压力真正实现联网控制，每台空压机加/卸载时间在DCS 可控，从而保证了空压系统安全、经济运行。

3 柴油消防泵组控制回路改造

柴油消防泵为某厂消防系统后备设备，当电动消防泵故障或交流动力电失去，消防管网压力低(低于0.4 MPa)时，会联锁启动，保证消防水系统正常投入。正常情况下，运行人员定期对其试验启停。柴油消防泵组为国内某泵业公司配套提供，柴油发动机为VOLVO TAD1242VE 型进口发动机，水泵及控制系统由泵业公司配套，其控制系统原理结构如图1 所示。

图1 柴油消防泵控制系统原理结构

远程柜可实现柴油机的就地/联锁启动，采集柴油机的转速、油温、油位、蓄电池电压等信号，通过硬接线与就地柜相连；就地控制柜可实现柴油机的远程/就地启动，接受远程柜的远控指令，并下发至柴油机控制器，以及控制蓄电池组的充电；柴油机控制器直接与柴油机通过CAN 通信相连，是实现启停柴油机的最终环节，并送出柴油机故障、油压、超速等报警信号，供远程柜指示及连锁，同时沃尔沃(VOLVO)厂家可通过通信调出柴油机的相关参数进行维护。

改造具体方案如下。

3.1 传感器替换

将原消防水泵厂家为柴油机另配的传感器替换为新购置的传感器，并通过二次表(安装在新增就地控制柜上，4～20 mA 输出)全部接入化控DCS系统，同时接入的还有柴油机启停状态、相关故障等等，实现远程监控和启动。

3.2 控制柜新增

新增就地控制柜，保留就地启停、故障复位、紧急停机按钮以及油位、油压、油温、水温、转速的就地显示，保留消防水压力低低电接点压力表的硬接线联锁启动功能。原水泵厂家配供的就地PLC 控制柜(黑匣子)功能全部取消，全部移至化控DCS 控制系统中，由组态实现。

3.3 保留柴油机机前柜

与沃尔沃(VOLVO)发动机通信的控制器(科迈InteliDrive Lite ID-FLX-LITEComAp)保留，柜内水泵厂家配供的控制板功能取消。

3.4 蓄电池组改造

已由电气专业改造完毕，自动充电，不再由泵的控制系统控制其充电功能。两个蓄电池组的电压信号由电气专业提供电压变送器，送至化控画面远程监视及报警。

3.5 改造后化控DCS I/O 清单

把启停指令以及柴油机已启动、启动失败等电气开关量信号引入DCS，同时把油温、转速、冷却水温、油位、蓄电池组电压等原进入就地PLC的信号，全部改造为通用国产变送器，送往DCS系统。真正实现了柴油消防泵组的远程监控和相关报警功能。

3.6 改造后的控制方式

(1) 就地启停：就地柜旋钮切至就地模式，通过操作柜上启、停按钮实现柴油泵组的就地启停。

(2) 电接点表启停模式：就地柜旋钮切至远程模式，电接点表接点导通后，使就地柜内继电器3KM，KT1，KT2 闭合，以上继电器均为自保持，KT1，KT2 为延时继电器，分别实现柴油机的空载启动和怠速停机功能。3KM 接点闭合后，科迈控制器BI1 远程启动接点接通，唤醒柴油机内ECU 模块，同时启动马达带电，柴油机启动。柴油机正常运行后，再通过延时继电器KT1 回路输出延时导通接点至水泵离合器啮合电磁阀，水泵启动。当需停运柴油机时，可切至就地停运，也可化控远程停运。停运时，通过KT2 的延时断接点，使水泵啮合电磁阀延时失电，柴油机先降速，防止出现甩负荷瞬间柴油机超速跳闸而不能正常怠速停机的现象。

(3) 化控操作员站远方启停模式：就地柜旋钮切至远程模式，化控输出启停指令至就地柜，余下步骤和(2)相同。

(4) 化控操作员站联锁启动模式：就地柜旋钮切至远程模式，操作员站画面联锁按钮投入，当消防水母管压力低于0.42 MPa (化控画面原有模拟量变送器，先于电接点动作值)时，联锁启动柴油消防泵组。

改造后，既保留了就地电接点启动的功能，可实现化控DCS 失电等极端故障条件下的柴油消防泵组的正常启动，同时增加了远程操作员站的联锁启动，提高了消防水压力低时消防泵组联锁启动的可靠性。

3.7 新增化控DCS 逻辑与报警

3.7.1 逻辑

(1) 柴油消防泵启动允许(以下相与）：在远方位，无综合故障，无闭锁信号(闭锁信号为逻辑判断，10 分钟内3 次启动失败)。

(2) 柴油消防泵停止允许：在远方位。

(3) 柴油消防泵自动启动：联锁投入时，消防水母管压力低于0.42 MPa，延时2 s，自动启动。

(4) 柴油消防泵自动停止(以下相或)：转速大于1 620 r/min，延时1 s；冷却水温大于97 ℃，延时1 s；柴油机油压小于0.25 MPa，延时2 s。

3.7.2 报警

(1) 1/2 号蓄电池电压低：1/2 号蓄电池电压任一小于22 VDC，报蓄电池电压低。

(2) 柴油机转速高：柴油机转速高于1 600 r/min或就地硬接线来。

(3) 柴油消防泵油位低：油位低于0.2 m。

(4) 柴油消防泵油压低：油压低于0.30 MPa 或就地硬接线来。

(5) 柴油消防泵冷却水温度高：水温大于90 ℃。

(6) 柴油消防泵控制电源异常：就地硬接线来。

(7) 柴油机启动失败：就地硬接线来。

(8) 柴油机已启动。

4 结论

将空压机组、柴油消防泵组改为主机DCS、化控DCS 控制后，简化了就地繁琐的控制回路。通过一年时间的运行实践可知，改造大大减少了空压机组及柴油消防泵组异常故障次数，提高了主要辅机热工控制的可靠性，有利于压缩空气及消防水系统运行的安全性，提高了火电机组运行可靠性；也减少了备件消耗，提高了经济性。通过技术攻关把逻辑组态做到了上位机的控制系统里，不再受制于厂家“黑匣子”，完全做到了“自主可控”。对于进口设备的控制，是较为成功的尝试。