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【摘要】针对系统压力存在情况下，煤气鼓风机由于停电、供油系统故障及联锁停机而造成反转，对鼓风机设备及对焦化生产带来很大隐患的问题，设计以西门子公司的s7-300PLC作为控制单元驱动电动阀门自动关闭，有效的实现了对鼓风机的反转保护。
【关键词】鼓风机；电动阀门；反转；保护
1.引言
在焦化厂，煤气鼓风机属于关键核心设备，它不仅要将粗煤气从焦炉抽出压送出去，而且与后续的生产有密切联系。我厂煤气输送系统由三台煤气鼓风机组成，正常生产时两用一备，鼓风机电机由PLC系统控制变频器自动调速，与焦炉自动调节翻板阀共同作用，稳定焦炉集气管压力。同时鼓风机室还有一台大循环电动阀参与调节煤气回流量。鼓风机的出入口各有三台煤气电动阀，起切断煤气通路的作用，由岗位值班人员现场操作进行开闭。在实际生产运行中发现存在以下一些隐患：
（1）当外部突然停电时，所有电动阀失去动力电源，只能靠岗位值班人员手动操作来关闭进出口煤气阀（DN1600mm），由于阀门行程长，手动操作慢，每个电动阀从全开到关闭操作时间长达二十多分钟，此时由于鼓风机后煤气管道内压力还高达10KPA左右（煤气管道联网，系统压力）造成鼓风机反转，而此时鼓风机供油系统因停电不能供油，极易使鼓风机轴瓦发热烧毁，同时煤气反顶回焦炉也容易发生严重事故。
（2）当鼓风机如因供油系统出现问题而联锁停机时，也同样出现鼓风机反转，如果岗位值班人员未能及时发现或操作不及时，也会出现烧毁鼓风机轴瓦的现象。
（3）当运行的鼓风机虽不是由于供油系统故障停机而是由于温高或轴振动大而联锁停机时，虽然不会烧毁轴瓦，但由于鼓风机反转。带压煤气返回焦炉，也容易发生严重事故。
以上隐患如不能及时得到解决，都将会严重制约焦化厂的正常生产。本文将阐述如何通过电气自动化改造使隐患得到有效控制。
2.研究基础
针对有可能发生的各种由于鼓风机阀门得不到及时关闭而造成鼓风机反转受损及造成生产事故的因数需要逐条分析，并提出相应的解决方案，使鼓风机得到最有效的保护。
2.1 技术现状
（1）煤气电动阀门只能由岗位操作人员去电动阀门现场操作开闭。
（2）无不间断EPS动力电源，停电时，只能靠岗位值班人员手动操作来关闭进出口阀门。
（3）电动闸阀行程长，手动关闭耗时较长。
（4）无电气联锁装置，鼓风机停机如操作人员未能及时发现并采取关闭阀门的措施，系统压力将使鼓风机长时间反转，对鼓风机造成严重损害。
2.2 研究内容
（1）真实获取鼓风机停机信号。
（2）当系统停电时，鼓风机进出口阀门仍能及时有效的关闭。
（3）当获取停机信号后，怎样改造电气控制系统，从而快速有效的关闭阀门。
（4）鼓风机操作员应能够方便快捷的对联锁进行投入和解除。
3.实施方案
利用现有的鼓风机PLC控制保护系统，我们可以提取停机信号。PLC系统采用德国西门子S7-300的CPU315-2DP为主机，上位机软件采用的是WINCC。PLC采集鼓风机本体的温度、润滑油压、轴位移、轴震动值与设定值进行比较，实现对鼓风机本体的联锁停机保护。同时，可以驱动高压变频器对鼓风机6KV电机进行调速，从而稳定焦炉集气管压力。取用联锁停机I/O输出点，能够全面真实的反应各种意外停机状况。首先当低压380V电网停电时，油泵电机失去动力电，鼓风机润滑油压力快速下降，PLC联锁变频器停机。高压6KV电网停电时，高压变频器失电，由于其控制系统是由UPS供电，停电时控制系统发出故障接点信号到PLC系统，PLC联锁停机信号同样发出。其次，由机械及其它原因导致鼓风机温度、轴位移、轴震动信号值超出联锁设定值，联锁停机信号也由同一接点输出。PLC联锁停机程序如图1、图2所示。
程序说明如下：任何一个联锁条件满足，都将触发变量M71.0，使Q2.2置位，常开点接通，联锁高压变频器停机。Q0.3复位，常闭点接通，Q1.3线圈得电，将联锁电动阀门自动关闭。变量M24及M26由WINCC调用，在画面做联锁停机状态指示及声音报警。
要有不间断的三相供电的380V电源，在外部突然停电时，电动阀门不会失去动力电源。因此采用EPS三相不间断电源，考虑到当外部停电时，有可能三台出口电动阀门同时动作，每台功率为4KW，所以选用EPS功率为15KW。同时考虑到鼓风低压配电室是双电源供电，分段运行，EPS因此采用双电源输入，自动切换；三路输出，分别到三台出口煤气电动阀，作为主动力电源。
对电动阀门的控制回路进行改造，使煤气出口电动阀门接收到PLC的联锁停机信号后，能够立即自动关闭，改动后的电气阀门控制原理图如附图3所示。同时考虑到电动阀门控制回路电源为低压交流220V，当低压配电室失电时，电动阀门的正反转接触器线圈由于没用控制电源，不能正常动作，电动阀门还是实现不了自动关闭，所以改电动阀门控制电源为UPS直接供电。
电气原理说明如下：当PLC联锁停机信号Q1.3常开点接通时，中间继电器J2吸合；J2的常开点也同时接通，电动阀门反转接触器FC吸合，电动阀门自动关闭。SQ1和SQ2分别为电动阀门的开限位及关限位，分别在电动阀门全开及全关的状态下断开相应的正反转控制回路。
当鼓风机处于备用状态时，鼓风机与电动阀门的联锁应当解除；，当备用鼓风机投入运行时，再将将联锁投入。因此在WINCC系统软件中，在画面程序组态软联锁切换开关，使鼓风机操作员应能够方便快捷的对联锁进行投入和解除。
4.技术特点
（1）整套技改技术依托现有的的电气及仪表自动化系统，改造工作量及财力投入都教少。
（2）电气自动化设计安全可靠，联锁操作简便快捷。
（3）系统设计适用范围广，对所有存在系统压力的大型泵类风机类设备都适用。
（4）采用新型的EPS技术，当配电系统停电时仍能可靠的驱动阀门自动动作。
5.结束语
保护系统在我厂应用一年多来，工作性能一直稳定可靠。这对于存在如焦化厂鼓风机一样情况的其它厂矿的大型机组保护也同样具有借鉴意义。当大型运行机组出口存在系统压力，由于机组意外停机、供油系统不能长时间满足机组润滑要求，出口阀门如得不到及时关闭这将造成机组反转，会对机组造成严重机械损害。如增加联锁保护装置，这样既保护了机组，又避免了由于机组损坏对工艺生产所带来的影响和损失。
参考文献
[1]王永华主编.现代电气控制及PLC应用技术（第二版）[M].北京：北京航空航天出版社，2008.
[2]西门子S7-300系统手册[S].
【关键词】鼓风机；电动阀门；反转；保护
1.引言
在焦化厂，煤气鼓风机属于关键核心设备，它不仅要将粗煤气从焦炉抽出压送出去，而且与后续的生产有密切联系。我厂煤气输送系统由三台煤气鼓风机组成，正常生产时两用一备，鼓风机电机由PLC系统控制变频器自动调速，与焦炉自动调节翻板阀共同作用，稳定焦炉集气管压力。同时鼓风机室还有一台大循环电动阀参与调节煤气回流量。鼓风机的出入口各有三台煤气电动阀，起切断煤气通路的作用，由岗位值班人员现场操作进行开闭。在实际生产运行中发现存在以下一些隐患：
（1）当外部突然停电时，所有电动阀失去动力电源，只能靠岗位值班人员手动操作来关闭进出口煤气阀（DN1600mm），由于阀门行程长，手动操作慢，每个电动阀从全开到关闭操作时间长达二十多分钟，此时由于鼓风机后煤气管道内压力还高达10KPA左右（煤气管道联网，系统压力）造成鼓风机反转，而此时鼓风机供油系统因停电不能供油，极易使鼓风机轴瓦发热烧毁，同时煤气反顶回焦炉也容易发生严重事故。
（2）当鼓风机如因供油系统出现问题而联锁停机时，也同样出现鼓风机反转，如果岗位值班人员未能及时发现或操作不及时，也会出现烧毁鼓风机轴瓦的现象。
（3）当运行的鼓风机虽不是由于供油系统故障停机而是由于温高或轴振动大而联锁停机时，虽然不会烧毁轴瓦，但由于鼓风机反转。带压煤气返回焦炉，也容易发生严重事故。
以上隐患如不能及时得到解决，都将会严重制约焦化厂的正常生产。本文将阐述如何通过电气自动化改造使隐患得到有效控制。
2.研究基础
针对有可能发生的各种由于鼓风机阀门得不到及时关闭而造成鼓风机反转受损及造成生产事故的因数需要逐条分析，并提出相应的解决方案，使鼓风机得到最有效的保护。
2.1 技术现状
（1）煤气电动阀门只能由岗位操作人员去电动阀门现场操作开闭。
（2）无不间断EPS动力电源，停电时，只能靠岗位值班人员手动操作来关闭进出口阀门。
（3）电动闸阀行程长，手动关闭耗时较长。
（4）无电气联锁装置，鼓风机停机如操作人员未能及时发现并采取关闭阀门的措施，系统压力将使鼓风机长时间反转，对鼓风机造成严重损害。
2.2 研究内容
（1）真实获取鼓风机停机信号。
（2）当系统停电时，鼓风机进出口阀门仍能及时有效的关闭。
（3）当获取停机信号后，怎样改造电气控制系统，从而快速有效的关闭阀门。
（4）鼓风机操作员应能够方便快捷的对联锁进行投入和解除。
3.实施方案
利用现有的鼓风机PLC控制保护系统，我们可以提取停机信号。PLC系统采用德国西门子S7-300的CPU315-2DP为主机，上位机软件采用的是WINCC。PLC采集鼓风机本体的温度、润滑油压、轴位移、轴震动值与设定值进行比较，实现对鼓风机本体的联锁停机保护。同时，可以驱动高压变频器对鼓风机6KV电机进行调速，从而稳定焦炉集气管压力。取用联锁停机I/O输出点，能够全面真实的反应各种意外停机状况。首先当低压380V电网停电时，油泵电机失去动力电，鼓风机润滑油压力快速下降，PLC联锁变频器停机。高压6KV电网停电时，高压变频器失电，由于其控制系统是由UPS供电，停电时控制系统发出故障接点信号到PLC系统，PLC联锁停机信号同样发出。其次，由机械及其它原因导致鼓风机温度、轴位移、轴震动信号值超出联锁设定值，联锁停机信号也由同一接点输出。PLC联锁停机程序如图1、图2所示。
程序说明如下：任何一个联锁条件满足，都将触发变量M71.0，使Q2.2置位，常开点接通，联锁高压变频器停机。Q0.3复位，常闭点接通，Q1.3线圈得电，将联锁电动阀门自动关闭。变量M24及M26由WINCC调用，在画面做联锁停机状态指示及声音报警。
要有不间断的三相供电的380V电源，在外部突然停电时，电动阀门不会失去动力电源。因此采用EPS三相不间断电源，考虑到当外部停电时，有可能三台出口电动阀门同时动作，每台功率为4KW，所以选用EPS功率为15KW。同时考虑到鼓风低压配电室是双电源供电，分段运行，EPS因此采用双电源输入，自动切换；三路输出，分别到三台出口煤气电动阀，作为主动力电源。
对电动阀门的控制回路进行改造，使煤气出口电动阀门接收到PLC的联锁停机信号后，能够立即自动关闭，改动后的电气阀门控制原理图如附图3所示。同时考虑到电动阀门控制回路电源为低压交流220V，当低压配电室失电时，电动阀门的正反转接触器线圈由于没用控制电源，不能正常动作，电动阀门还是实现不了自动关闭，所以改电动阀门控制电源为UPS直接供电。
电气原理说明如下：当PLC联锁停机信号Q1.3常开点接通时，中间继电器J2吸合；J2的常开点也同时接通，电动阀门反转接触器FC吸合，电动阀门自动关闭。SQ1和SQ2分别为电动阀门的开限位及关限位，分别在电动阀门全开及全关的状态下断开相应的正反转控制回路。
当鼓风机处于备用状态时，鼓风机与电动阀门的联锁应当解除；，当备用鼓风机投入运行时，再将将联锁投入。因此在WINCC系统软件中，在画面程序组态软联锁切换开关，使鼓风机操作员应能够方便快捷的对联锁进行投入和解除。
4.技术特点
（1）整套技改技术依托现有的的电气及仪表自动化系统，改造工作量及财力投入都教少。
（2）电气自动化设计安全可靠，联锁操作简便快捷。
（3）系统设计适用范围广，对所有存在系统压力的大型泵类风机类设备都适用。
（4）采用新型的EPS技术，当配电系统停电时仍能可靠的驱动阀门自动动作。
5.结束语
保护系统在我厂应用一年多来，工作性能一直稳定可靠。这对于存在如焦化厂鼓风机一样情况的其它厂矿的大型机组保护也同样具有借鉴意义。当大型运行机组出口存在系统压力，由于机组意外停机、供油系统不能长时间满足机组润滑要求，出口阀门如得不到及时关闭这将造成机组反转，会对机组造成严重机械损害。如增加联锁保护装置，这样既保护了机组，又避免了由于机组损坏对工艺生产所带来的影响和损失。
参考文献
[1]王永华主编.现代电气控制及PLC应用技术（第二版）[M].北京：北京航空航天出版社，2008.
[2]西门子S7-300系统手册[S].