基于PLC的鼓风机防喘振控制系统研究
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【摘要】为了保证鼓风机的正常运行，本文以PLC为基础，设计了有针对性的防喘振控制系统。系统主要以鼓风机作为设计背景，对鼓风机产生喘振的原因进行了简要分析，并着重论述了防喘振系统中相关的硬件配置与设计原理，以实现对基于PLC的鼓风机防喘振控制系统的研究。
【关键词】PLC；鼓风机；防喘振控制
引言
SIMATIC S7—400 FH是当前比较先进的安全性PLC，对于一些需要拥有较高安全等级的工厂，有很多应用优势。在系统在进行控制的过程中，不会威胁相关工作人员以及相关操作设备的安全，如果控制系统出现问题，会马上切换到安全模式。而如果鼓风机发生喘振现象，则与之相连接的外围管道也会产生相应振动，不仅会损害设备，还会带来经济损失。本文便尝试将S7—400 FH这种PLC控制系统，设计到鼓风机的防喘振控制系统中，从而保证其安全运行。
1鼓风机喘振产生原因
在鼓风机进行工作时，如果入口的气体流量不足设备所设定的最小流量限时，鼓风机便会发生喘振，与之相连接的外围管道，也会在此基础上产生相应振动，从特性曲线的角度看，其由直线变化成驼峰型，鼓风机便会发生喘振。图1所示的，便是鼓风机的特性曲线。
在转速不同的情况下，T是特性曲线中表示极值的一个点，风机流量与出口压力之间，在T的两边所呈现出来的关系是相反的。由于鼓风机的转速不同，其所对应的驼峰性特性曲线也有所差异，每一条特性曲线都有各自的极值点，将这些极值点相连接，所形成的先便是喘振线，喘振线下方为稳定区，所有的运行点都相对稳定；而喘振线的上方为喘振区，所有运行点都相对不稳定。
2防喘振控制系统设计
2.1系统硬件配置
S7—400 FH系统主要可以分成两个相关子系统，链接两者的设备是光缆，能够实现两者之间的同步链接，与此同时，系统中还设置有一个故障冗余自动化系统，该系统以主动冗余为基础，通过双通道的形式来完成运行。其中，“主动冗余”主要指的是系统中全部冗余资源始终保持在运行状态，在制定控制任务的过程中也不例外[2]。换句话来说，在S7—400 FH系统中，所有的用户程序是被两个中央处理器共同处理与执行的。
2.2系统控制原理
鼓风机的喘振会在很大程度上对鼓风机的安全运行产生影响，所以，想要从根本上解决喘振问题，就要将运行点始终控制在稳定区，也就是喘振线的下部，这对于鼓风机的喘振控制来说，是非常重要的。在系统设计过程中，可以对防喘振阀的开合程度进行控制，以此来控制进入到鼓风机中的流量，这是系统设计最核心的依据。在对系统进行设计时，设定值在防喘振曲线上，运用对鼓风机入口流量与出口压力进行检测的方法，以设备运行过程中的实际情况为基础，对防喘振阀进行有效控制。如果鼓风机运行过程中的某一工作点越过了防喘振控制线，发生喘振现象，这时防喘振阀便会在第一时间打开，对设备进行消喘，在喘振消失以后，防喘振阀会逐渐关闭。
对于鼓风机来说，喘振实际上属于这种设备的固有特性，在运行过程中，还会受到进气的压力以及温度等因素的影响，温度上升，喘振线会向下移动；温度降低，则喘振线会向上移动[3]。压力上升，喘振线会向上移动；压力降低，喘振线会向下移动。所以，为了确保防喘振控制系统能够在所有条件下都使用，还需要运用温度与压力的补偿算法，以实现对鼓风机运行过程的有效控制。
2.3防喘振控制器
以上述防喘振控制的目标与要求为依托，系统中的防喘振控制器需要具备以下几方面功能：第一，设备需要能够实现温度和压力的补偿功能；第二，如果鼓风机在运行过程中的某一工作点接触到报警线时，设备能够在第一时间进行喘振报警；第三，如果鼓风机在运行过程中的某一工作点接近防喘振线时，设备需要及时将放空阀打开，进行放风，从而将喘振消除；第四，如果鼓风机在运行过程中的某一工作点进入到放风线中，设备需要将放风阀全部打开，以实现紧急放风；第五，防喘振放空阀应该快开慢关；第六，系统能够实现对PID参数的自整定。
3结束语
综上所述，S7—400 FH是当前非常先进的一种PLC系统，将其运用到鼓风机的防喘振系統中，能够确保系统的拥有较强的安全性与可靠性，也能够在很大程度上避免鼓风机在运行过程中产生喘振现象。该系统可以在检测设备喘振的同时，发出报警，也可以在第一时间消除喘振，从而保证鼓风机的运行安全。
参考文献
[1]张录学，肖杨.基于PLC的液力耦合器调速在鼓风机控制系统上的研究与应用[J].科技促进发展，2011，S1：308.
[2]刘焱，张颖，田盛等.污水处理GM鼓风机防喘振和进口导叶的控制改进[J].风机技术，2013，02：81—85.
[3]李方涛，李书臣，苏成利等.离心式压缩机防喘振控制及故障诊断系统研究与应用[J].化工自动化及仪表，2011，05：589—592.
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