微型可编程控制器在磨煤机油站改造中的应用

孙永再，李军娟，张 琦

（河津发电分公司，山西 河津 043300）

微型可编程控制器在磨煤机油站改造中的应用

孙永再，李军娟，张 琦

（河津发电分公司，山西 河津 043300）

文章针对磨煤机顶轴润滑油控制系统存在的问题进行分析，介绍了微型可编程控制器+触摸屏改造方案在磨煤机顶轴润滑油控制回路中的应用，并阐述了油泵的启停控制、运行监视和对运行维护工作带来的便利。

磨煤机顶轴润滑油；可编程控制器；改造

山西某电厂2×350 MW机组锅炉制粉系统采用正压冷一次风直吹式制粉系统，每台锅炉配有4台美国福斯特惠勒公司生产的FW-D11D型双进双出钢球磨煤机，磨煤机顶轴润滑油系统配有两台复式润滑油泵。磨煤机顶轴润滑油系统的作用是在磨煤机启动前建立顶轴油压，能够按照要求顶起磨煤机大轴；在磨煤机正常运行时提供大轴足够的润滑油。

磨煤机顶轴润滑油系统控制回路主要由中间继电器、反延时继电器、脉冲继电器等组成，运行维护中主要存在以下问题：接线复杂、回路元件数量多、通用性差等，同时由于运行年限已久，备品备件缺乏，给检修维护工作造成一定困难。

1 原磨煤机顶轴润滑油控制系统介绍

1.1 磨煤机顶轴润滑油系统介绍

油箱内的润滑油通过两个逆止阀和油泵入口滤网进入两个润滑油泵，通过油泵与滤网之间的切换阀可以切换滤网和油泵。油泵出口流量接近11.35L/min，最大油压可达2500psi（17.2MPa），出口油压经过卸压阀后极限值为1 400 psi（9.6 MPa）。油泵出口的高压滤网可以分离进入润滑油中的煤粉，并列的两个高压滤网可以切换运行。通过高压滤网的润滑油进入油流量分配块中，分配块中有一系列按顺序动作的活塞，每个活塞控制一个分配块的出油口，可以在下述两种不同运行工况下提供不同油路的油，大概动作如下：在磨煤机启动前分配块上的电磁阀励磁，导向操作阀关闭，将润滑油路从中隔离出来，这样有足够的润滑油进入顶轴油路，以便能够顶起磨煤机大轴；在磨煤机启动后，电磁阀失磁，导向操作阀打开,将顶轴油路隔离开，大部分润滑油进入润滑油管路去润滑磨煤机轴承。

1.2 原磨煤机顶轴润滑油控制系统介绍

磨煤机顶轴润滑油控制系统要实现控制功能有：油泵就地启停；油泵远方启停；事故情况下油泵之间联锁；油箱油温控制等。控制系统中控制设备及作用：PS1，油泵入口压力开关，指示油泵入口压力信号；FS，润滑油流量开关，指示润滑油流量信号；RLS，油箱液位开关，指示油箱液位信号；TS1，油箱温度开关，指示油箱温度信号；PS7，油泵出口压力开关，指示油泵出口压力信号；PS8，高压滤网差压开关，指示滤网差压信号；PS9-1，驱动端顶轴压力开关，指示驱动端顶轴压力信号；PS9-2，非驱动端顶轴压力开关，指示非驱动端顶轴压力信号；R1，中间继电器，远方停止B油泵；R2，中间继电器，远方停止A油泵；RW，中间继电器，润滑油流量低继电器；RPSA，中间继电器，A油泵启动继电器；TDPSA，反延时继电器，A油泵停止后延时5 s该信号断开；RPFA，中间继电器，A油泵故障继电器；TDFOA，脉冲继电器，A油泵故障，发出5 s脉冲信号；RPSB，中间继电器，B油泵启动继电器；TDPSB，反延时继电器，B油泵停止后延时5 s该信号断开；RPFB，中间继电器，B油泵故障继电器；TDFOB，脉冲继电器，B油泵故障，发出5 s脉冲信号；TD1，时间继电器，油泵出口压力、驱动端顶轴压力、非驱动端顶轴压力满足，润滑油流量不低延时30 s发出磨煤机允许启动信号；TD2，时间继电器，磨煤机运行中润滑油流量低，延时10 s发出磨煤机跳闸命令；TD3，时间继电器，任一油泵运行，油泵出口压力低，延时20 s发出报警信号。控制原理图见图1。

图1 磨煤机顶轴润滑油控制系统控制原理图

1.3 原控制系统设计思想分析

原磨煤机顶轴润滑油控制系统控制功能由继电器实现，除普通中间继电器外，还使用两个反延时继电器、两个脉冲继电器。对于中间继电器，随着动作次数增加，继电器工作可靠性下降，继电器触点接触电阻增加，影响控制回路正确动作；对于特殊继电器，存在采购费用高昂、继电器工作异常后异常原因难于查找等缺陷，因为其特殊功能是靠其内置的电子电路板来实现。

对于油泵联锁启动过程存在问题，以A油泵运行，B油泵备用为例加以说明。A油泵运行、磨煤机运行，当润滑油流量低时，流量开关FS的常闭接点闭合，润滑油流量低信号发出，中间继电器RW、延时继电器TD2励磁，A油泵故障继电器RPFA励磁，A油泵故障脉冲继电器TDFOA励磁，A油泵启动继电器RPSA失磁，A油泵停止运行，如果此时B油泵无故障信号，A油泵故障脉冲继电器TDFOA发出5 s脉冲信号，B油泵启动继电器RPSB励磁，B油泵联启成功,如果润滑油流量低开关FS的常闭接点仍然闭合，延时继电器TD2计时超过10 s，磨煤机就会跳闸。即油泵联锁过程为：磨煤机运行中如果润滑油流量低，则停止运行油泵，联启备用油泵，认为润滑油流量低是油泵原因造成，强行停止运行油泵。根据运行经验，一旦发生润滑油流量低现象，最后都造成磨煤机跳闸，其原因是备用油泵联启后，10 s内无法建立有效油循环，润滑油流量低流量开关仍然动作，结果导致磨煤机跳闸；如果运行油泵因为电气原因故障跳闸，不能直接联启备用油泵，仍然通过润滑油流量低信号判断联启备用油泵，延长备用油泵联启时间，增加磨煤机跳闸的风险。可见，这种油泵联启设计思想是不完善的。

因为继电器没有记忆能力，造成磨煤机跳闸后故障原因难于追溯，给仪控、电气、机械专业带来很大困扰，以致每次故障原因查找都不了了之，不利于设备的可靠性治理。

2 磨煤机顶轴润滑油控制系统改造思路

2.1 油泵联锁控制功能改进

在磨煤机运行中出现润滑油流量低现象时，运行油泵继续运行，延时2 s联启备用油泵，延时2 s目的是防止润滑油流量开关信号出现瞬时抖动，备用油泵联启后未设计自动停止功能，由运行人员现场检查后根据两台油泵运行状况手动停止一台油泵。

在磨煤机运行中运行油泵故障停止时，备用油泵立即联启，尽量不中断润滑油油循环，减小磨煤机跳闸的概率。

2.2 润滑油温度控制功能改进

对于润滑油温度控制，由原来的开关量控制（温度开关）更改为模拟量控制（热电阻），不仅控制精度大大提高，而且可以连续监视磨煤机润滑油温度。

2.3 增加故障追忆功能

控制系统中所有开关量信号（仪控就地测量元件、电气元器件、外部系统信号等）全部进入报警系统，以便异常情况下原因追溯。

3 改造后的磨煤机顶轴润滑油控制系统

由于该厂一期机组DCS控制系统运行时间较长，扩容能力有限，磨煤机顶轴润滑油系统控制功能不可能由DCS系统实现。因此我们确定微型可编程控制器+触摸屏的改造方案，由可编程控制器实现控制功能，触摸屏实现故障追忆功能。

3.1 磨煤机顶轴润滑油控制系统配置

控制系统由三菱FX2N系列可编程控制器和三菱触摸屏组成，可编程控制器型号为FX2N-80MR-001，触摸屏型号为A975GOT-TB（A/D）-B。还配置 1台 A/D转换器，型号为FX2N-4AD，将润滑油温度热电阻信号转换为开关量后送入可编程控制器。

3.2 可编程控制器控制逻辑设计[1]

3.2.1 油泵联锁控制逻辑

以A油泵为例对控制逻辑进行说明。A油泵要远方启动，首先以下条件必须全部具备：无远方停止A油泵命令、无就地停止A油泵命令、A油泵热继电器未动作、A油泵无故障信号、润滑油油箱液位正常。第一个梯级是远方启动A油泵；第二个梯级是就地启动A油泵；第三个梯级是润滑油流量低A油泵联启功能，此时A油泵须在备用方式，且磨煤机在运行状态，润滑油流量低信号发出，延时2 s，A油泵联启；第四个梯级是B油泵停止A油泵联启功能；第五个梯级是A油泵运行输出自保持功能。具体控制逻辑见图2。

图2 磨煤机A油泵控制逻辑

3.2.2 润滑油温度控制逻辑

润滑油温度由热电阻测量，经过A/D转换后送入可编程控制器，可以在触摸屏流程图连续监视。油箱加热器启停温度设定值可以在触摸屏上方便修改，油箱油位正常作为加热器启动允许条件。控制逻辑见图3。

图3 润滑油温度控制逻辑

3.3 触摸屏功能设计

触摸屏实现功能：流程监视、变量设置、故障追忆等，其刷新周期可达到0.1 s。由于可编程控制器具有很高的可靠性，因此可编程控制器控制回路中绝大部分故障不是来自可编程控制器本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常见的按钮或者一次测量元件存在问题造成回路短路或者开路故障；操作保险熔断使控制回路失电等，可编程控制器一旦检测到元件故障，不仅具有报警功能，而且通过触摸屏能立即显示故障状况，使维护人员能迅速判断故障原因。

4 结束语

磨煤机顶轴润滑油控制系统投运一年多的运行结果表明，以微型可编程控制器为核心的控制系统能够满足磨煤机顶轴润滑油系统自动控制要求，并且具有先进、可靠、控制性能好、故障原因容易查找等优点，大大提高了设备运行的可靠性。对于DCS控制系统扩容能力有限的机组，微型可编程控制器+触摸屏的改造方案在就地控制系统改造中有很好借鉴意义。

Application of Micro PLC in Pulverizer Service Station Transformation

Sun Yongzai，Li Junjuan，Zhang Qi

Aiming at Mill lift and lubrication control system to analyze the problems，introduced the Micro PLC+touch screen program in Mill lift and lubrication control loop application，and described the oil pump start and stop control operation monitoring and maintenance work on the operation brings convenience.

Mill lift and lubrication oil;Programmable controller;Reform

TP273

A

1000-8136(2010)32-0011-02