“PLC-變頻器”在汽輪機盤車裝置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)“PLC+變頻器”在汽輪機盤車裝置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用劉麟 楊燕寧 （寧夏大壩發(fā)電有限責任公司， 寧夏 青銅峽 ）摘要 介紹了PLC與變頻器組合在汽輪機盤車裝置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并討論了該控制系統(tǒng)的特點及現(xiàn)場應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞 PLC 變頻器 汽輪機盤車裝置 應(yīng)用0 引言汽輪機盤車裝置是大型火力發(fā)電廠汽輪機設(shè)備的重要組成部分，它能否正常運行將直接影響到汽輪發(fā)電機組的安全運行。然而，寧夏大壩發(fā)電有限責任公司4臺300MW汽輪發(fā)電機組盤車裝置均采用傳統(tǒng)的繼電器控制方式，其缺點主要

2、表現(xiàn)為：1）元器件較多，接線復(fù)雜；2）可靠性差，易發(fā)生誤投或拒投現(xiàn)象，嚴重影響了盤車裝置的正常運行。2001年8月14日，#3機計劃停機進行C級檢修，在盤車過程中由于盤車電機控制回路故障，造成#3汽輪機大軸略輕度彎曲。為了避免此類事情的再次發(fā)生，我公司決定采用“PLC+變頻器”方式對#3汽輪機盤車裝置控制系統(tǒng)進行改造，以提高其控制的可靠性，更好地保證汽輪發(fā)電機組運行的安全性。1 汽輪機盤車裝置工作原理汽輪機盤車裝置的作用就是在啟動時盤動轉(zhuǎn)子，使汽輪機受熱均勻，縮短了啟動時間，并減小了轉(zhuǎn)子啟動轉(zhuǎn)矩；停機時盤動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子均勻冷卻，不致因上、下汽缸溫差而造成轉(zhuǎn)子的彎曲。我公司#3汽輪機盤車裝置采用

3、有螺旋軸的電動盤車裝置，該裝置是由電動機帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，固定在螺旋軸上的蝸輪與蝸桿嚙合使旋轉(zhuǎn)軸減速轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)軸再通過一對傳動正齒輪，主動齒輪與螺旋軸上的螺旋槽嚙合，并由手柄頭控制可沿螺旋軸軸向轉(zhuǎn)動。汽輪機啟動時，當轉(zhuǎn)速超過設(shè)定轉(zhuǎn)速時，盤車齒輪變成主動齒輪，小齒輪則沿螺旋軸的螺旋線移動退出，與大齒輪脫開，同時限位開關(guān)斷開，切斷盤車電機電源，盤車裝置停車。2 控制方案及參數(shù)計算2.1控制要求（1）盤車裝置投入或退出，應(yīng)實現(xiàn)自動控制；（2）潤滑油壓短時波動，不應(yīng)引起盤車裝置停車；（3）現(xiàn)場要求轉(zhuǎn)速為40r/m。2.2 控制方案 本系統(tǒng)擬采用變頻器和PLC作為控制器。變頻器實現(xiàn)對盤車電機轉(zhuǎn)速的準確控制，

4、并維持恒定；PLC通過用戶程序?qū)崿F(xiàn)對盤車電機的邏輯控制，可靠實現(xiàn)自動啟、停盤車裝置。PLC全部采用開關(guān)量控制，開入量包括潤滑油壓接點、頂軸油泵接點、盤車裝置限位開關(guān)接點、熱偶接點、啟動按鈕接點、緊急停止按鈕接點、聯(lián)鎖投入接點、復(fù)歸按鈕接點，共8點；開出量包括啟動變頻器的接點、盤車電機運轉(zhuǎn)接點、PLC運行信號接點、監(jiān)視潤滑油壓接點的信號接點、監(jiān)視頂軸油泵接點的信號接點、監(jiān)視限位開關(guān)接點的信號接點，共6點。因此，選用三菱FR-A500型變頻器和F2-20型PLC。2.3 控制參數(shù)計算根據(jù)電機學知識，異步電動機轉(zhuǎn)速公式為：n=60*f1*(1-s)/p (其中，n-電機轉(zhuǎn)速；f1-電機定子電壓頻率；

5、p-極對數(shù)；s-轉(zhuǎn)差率),在其他參數(shù)不變的情況下，可以通過改變電機定子電壓頻率的方法，達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)盤車裝置中齒輪傳動比5：1，可計算出當汽輪機轉(zhuǎn)速達到設(shè)定轉(zhuǎn)速時，盤車電機轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分。當盤車電機轉(zhuǎn)速為200r/m時，f=200*p/60(1-s),其中p=2,s=0.05,則f=7.02Hz。調(diào)速過程中轉(zhuǎn)矩保持不變，有U1/U2=f1/f2成立,U2=U1*f2/f1=380*7.02/50=53.4V。必須保證盤車電機定子電壓U=53.4V, 頻率f=7.02Hz。3 硬件設(shè)計3.1 電氣主回路電氣主回路圖如圖1。 3.2 變頻器控制模式變頻器采用外部/PU組合操作模式

6、，即變頻器的啟動信號由PLC輸出控制，頻率設(shè)定和其他參數(shù)設(shè)定均由操作面板設(shè)定,所需設(shè)定的參數(shù)包括起始頻率、上限頻率、起動時間、起動電壓、電機參數(shù)（額定容量、額定電壓、額定電流、極對數(shù)）。3.3 PLC外部結(jié)構(gòu)圖PLC外部結(jié)構(gòu)圖如圖2。根據(jù)盤車電機控制方案中的輸入、輸出開關(guān)量，對PLC的I/O地址進行分配。將8個開關(guān)量輸入量接入PLC的相應(yīng)開入位置，將6個PLC的輸出接點接至外部設(shè)備的啟動回路、信號回路。4 PLC軟件設(shè)計PLC控制程序梯形圖如圖3。PLC控制程序由順序控制功能程序塊、輔助功能程序塊組成。順序控制程序塊完成對盤車電機手動/自動啟、停功能、過載保護功能、緊急全停功能。輔助功能程序塊

7、包括以下功能：（1）應(yīng)用PC機內(nèi)部的特殊繼電器，經(jīng)輸出顯示，與PC機面板指示燈構(gòu)成對PC機雙重監(jiān)視功能；（2）利用置位指令和復(fù)位指令來實現(xiàn)對導(dǎo)致盤車電機故障停轉(zhuǎn)接點予以監(jiān)控、保持和復(fù)歸，以便于檢修人員快速消除故障；（3）為防止因潤滑油壓短時波動、限位開關(guān)接點抖動等原因造成的盤車裝置停運情況的發(fā)生，特對此接點實現(xiàn)延時處理，提高了運行可靠性。結(jié)束語#3汽輪機盤車裝置控制系統(tǒng)采用“PLC+變頻器”方式后，很好地解決了以往控制過程中的諸多問題，提高了控制的可靠性，確保了#3汽輪機盤車裝置的可靠運行。我公司計劃將這一成果繼續(xù)應(yīng)用到#1、#2、#4汽輪機盤車裝置控制系統(tǒng)中去。參考文獻1崔亞軍.可編程控制器原理及程序設(shè)計.電子工業(yè)出版社，1993 2 廖常初.可編程控制應(yīng)用技術(shù).重慶出版社,1995作者簡介：劉麟，1976年10月，男，助理工程師，學士，一直從事火電廠電氣控制