PLC在天然气压缩机运行过程中的使用

2021-02-04

  PLC在天然气压缩机运行过程中的使用


  (一)概述


  近几年来,由于我国对天然气气田的开发利用,天然气对我国经济发展起到了很大的拉动作用,带动了相关产业的发展,由于天然气热值高、洁净、无污染、输送方便,被称为绿色能源,环保能源。


  随着燃油成本的提高和人类环保意识的增强,车用压缩天然气(CNG)广泛应用在城市出租车、公交车及私家车辆上。目前一座标准的CNG加气站主要由调压计量、净化系统、压缩系统、储气系统、CNG售气系统组成。


  由压缩机及其驱动电动机和相关装备构成的天然气压缩机组,是天然气加气站整个工艺系统的核心部分,、也是重要设备之一。而压缩机组的控制系统则是压缩机安全运转的中心枢钮,控制着压缩机组的正常运行、自动保护、及顺序充气等。


  压缩机组控制系统的优良直接影响到压缩机组能否安全运行,直接影响着压缩天然气生产的产量和效益问题。影响其安全生产的要素主要有压缩机的超温、超压、断水、断油等因素。


  随着加气站网络的迅速发展,加气站对设备的要求越来越高,建设本质安全性加气站已成为未来加气站生产建设的核心。设备不断更新,不断进步,可靠性、易操作性、可监视性、易维护性等已是基本的要求了。用继电器搭成的控制电路具有可靠性差、不易维护、不易监视,已不能适应当前的要求。对安全生产也存在一些隐患。随着电子技术、软件技术、控制技术飞速发展,可编程控制器(PLC)发展迅猛,性能很高,价格较为合理,与继电器搭的控制电路比具有很大的优势,已大量运用在天然气压缩机组上,大大提高了设备的安全、稳定性。


  (二)PLC在天然气压缩机中的作用


  可编程控制器(PLC)是一种新型的通用控制装置,其将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体,专为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性强、环境适应性好、编成简单、使用方便、体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。


  1.天然气加气站工艺流程


  原料气经过调压、干燥处理后,将天然气进入压缩机,对其压缩增压至20MPa,通过顺序控制盘依次向高、中、低压地下储气井充气,高压地下储气井全部充满后,压缩机自动停止运行。


  CNG车辆来站充装时,高压地下储气井内的高压天然气通过售气机对CNG车辆充装。当高压地下储气井内的天然气过少,已经不足以满足CNG车辆的充装时,压缩机启动,在满足CNG车辆充装的同时向高压地下储气井充气,直至高压地下储气井全部充满后,压缩机自动停止运行。


  2.PLC在天然气压缩机控制功能和控制原理


  采用可编程控制器(PLC)作为核心控制器,通过检测仪器为PLC提供控制中所需要的信号参数对压缩机进行自动巡回检测控制。进行监控的主要参数有压缩机进气压力、压缩气缸温度、润滑油压力、温度、电动机温度、循环水压力、温度;压缩机排气压力、储气井高、中、低压力检测等参数。


  (1)保护控制功能:①电机电流和电压的检测;②一二三四级缸油温、油压检测;③一二三四级排气温度、压力、电机温度检测;④进气压力检测;⑤仪表风压力检测;⑥循环水温度、压力检测;⑦储气井的压力检测;


  (2)保护控制原理在启动主机之前先将进气阀门打开,压力控制到正常起机压力,首先打开油泵对压缩机缸体进行润滑、10s后水泵起动,当起机条件满足后,无故障信号,在控制面板允许启机的指示灯会亮,可以进行压缩机的起动,按下起机按钮后,PLC接收到指令,开始执行运行程序。电机采用无负荷起动,当电机正常运转10s后,进气电磁阀打开,压缩机一、二、三、四级级间阀得电打开,压缩机进行正常运行。PLC对所有现场采集数据进行分析处理,监控各个数据有无异常。


  当水温超过设定值时,风扇起动对循环水进行冷却。当压缩机在运行过程中,监控参数有一个在设定范围内发生故障,PLC会发出报警指令,提示工作人员注意参数变化异常。当监控处理数据当到停机条件时,PLC会立即发出停机指令,压缩机在接收到PLC停机命令后,压缩机主电机停止工作,同时关闭原料气进气阀,压缩机一、二、三、四级级间阀失电关闭。同时压缩机停机泄压阀得电打开,将压缩机各级间压力排出压缩机。这时压缩机油泵、循环水泵、风扇将断续工作,将压缩机工作时油温、水温降到正常值后,将自动停止工作。


  压缩机的操作指令均由控制器PLC发出,从本质上,保障了压缩机的安全平稳运行。


  (三)小结


  通过PLC技术在天然气压缩机上的成功应用,不仅解决了天然气压缩机系统存在的诸多问题,使得天然气压缩机的整个系统配置完善合理,运行安全可靠,维修简单方便,而且为今后PLC技术的进一步广泛应用积累了成功的经验。

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