“PLC_变频器”在汽轮机盘车装置控制系统中的应用.doc

“PLC+变频器”在汽轮机盘车装置控制系统中的应用 刘麟 杨燕宁 （宁夏大坝发电有限责任公司， 宁夏 青铜峡 751607） [摘要] 介绍了PLC与变频器组合在汽轮机盘车装置控制系统中的应用，并讨论了该控制系统的特点及现场应用效果。 关键词 PLC 变频器 汽轮机盘车装置 应用 0 引言 汽轮机盘车装置是大型火力发电厂汽轮机设备的重要组成部分，它能否正常运行将直接影响到汽轮发电机组的安全运行。然而，宁夏大坝发电有限责任公司4台300MW汽轮发电机组盘车装置均采用传统的继电器控制方式，其缺点主要表现为：1）元器件较多，接线复杂；2）可靠性差，易发生误投或拒投现象，严重影响了盘车装置的正常运行。2001年8月14日，#3机计划停机进行C级检修，在盘车过程中由于盘车电机控制回路故障，造成#3汽轮机大轴略轻度弯曲。为了避免此类事情的再次发生，我公司决定采用“PLC+变频器”方式对#3汽轮机盘车装置控制系统进行改造，以提高其控制的可靠性，更好地保证汽轮发电机组运行的安全性。 1 汽轮机盘车装置工作原理 汽轮机盘车装置的作用就是在启动时盘动转子，使汽轮机受热均匀，缩短了启动时间，并减小了转子启动转矩；停机时盘动转子，使转子均匀冷却，不致因上、下汽缸温差而造成转子的弯曲。我公司#3汽轮机盘车装置采用有螺旋轴的电动盘车装置，该装置是由电动机带动蜗杆转动，固定在螺旋轴上的蜗轮与蜗杆啮合使旋转轴减速转动。旋转轴再通过一对传动正齿轮，主动齿轮与螺旋轴上的螺旋槽啮合，并由手柄头控制可沿螺旋轴轴向转动。汽轮机启动时，当转速超过设定转速时，盘车齿轮变成主动齿轮，小齿轮则沿螺旋轴的螺旋线移动退出，与大齿轮脱开，同时限位开关断开，切断盘车电机电源，盘车装置停车。 2 控制方案及参数计算 2.1控制要求 （1）盘车装置投入或退出，应实现自动控制； （2）润滑油压短时波动，不应引起盘车装置停车； （3）现场要求转速为40r/m。 2.2 控制方案 本系统拟采用变频器和PLC作为控制器。变频器实现对盘车电机转速的准确控制，并维持恒定；PLC通过用户程序实现对盘车电机的逻辑控制，可靠实现自动启、停盘车装置。PLC全部采用开关量控制，开入量包括润滑油压接点、顶轴油泵接点、盘车装置限位开关接点、热偶接点、启动按钮接点、紧急停止按钮接点、联锁投入接点、复归按钮接点，共8点；开出量包括启动变频器的接点、盘车电机运转接点、PLC运行信号接点、监视润滑油压接点的信号接点、监视顶轴油泵接点的信号接点、监视限位开关接点的信号接点，共6点。因此，选用三菱FR-A500型变频器和F2-20型PLC。 2.3 控制参数计算 根据电机学知识，异步电动机转速公式为：n=60*f1*(1-s)/p (其中，n---电机转速；f1---电机定子电压频率；p---极对数；s---转差率),在其他参数不变的情况下，可以通过改变电机定子电压频率的方法，达到改变电机转速的目的。 根据盘车装置中齿轮传动比5：1，可计算出当汽轮机转速达到设定转速时，盘车电机转速为200转/分。当盘车电机转速为200r/m时，f=200*p/[60(1-s)],其中p=2,s=0.05,则f=7.02Hz。调速过程中转矩保持不变，有U1/U2=f1/f2成立,U2=U1*f2/f1=380*7.02/50=53.4V。必须保证盘车电机定子电压U=53.4V, 频率f=7.02Hz。 3 硬件设计 3.1 电气主回路 电气主回路图如图1。 3.2 变频器控制模式 变频器采用外部/PU组合操作模式，即变频器的启动信号由PLC输出控制，频率设定和其他参数设定均由操作面板设定,所需设定的参数包括起始频率、上限频率、起动时间、起动电压、电机参数（额定容量、额定电压、额定电流、极对数）。 3.3 PLC外部结构图 PLC外部结构图如图2。 根据盘车电机控制方案中的输入、输出开关量，对PLC的I/O地址进行分配。将8个开关量输入量接入PLC的相应开入位置，将6个PLC的输出接点接至外部设备的启动回路、信号回路。 4 PLC软件设计 PLC控制程序梯形图如图3。 PLC控制程序由顺序控制功能程序块、辅助功能程序块组成。 顺序控制程序块完成对盘车电机手动/自动启、停功能、过载保护功能、紧急全停功能。 辅助功能程序块包括以下功能：（1）应用PC机内部的特殊继电器，经输出显示，与PC机面板指示灯构成对PC机双重监视功能；（2）利用置位指令和复位指令来实现对导致盘车电机故障停转接点予以监控、保持和复归，以便于检修人员快速消除故障；（3）为防止因润滑油压短时波动、限位开关接点抖动等原因造成的盘车装置停运情况的发