1 引言

巨化股份公司合成氨廠主要生產(chǎn)碳氨,、尿素,、甲醇、液氨等產(chǎn)品,。在各產(chǎn)品工藝流程中,，要求提供大量的制冷量，合成氨廠利用氣氨,、液氨進行能量轉(zhuǎn)換,，通過冷凍冰機供應(yīng)大量的制冷量?？紤]到合成氨廠節(jié)能改造總體規(guī)劃和冷凍量需求,，結(jié)合冷凍崗位增產(chǎn)節(jié)能、更新改造要求,，針對原有的老工藝活塞式壓縮機損耗高,、打量小，運行效率低,、電氣設(shè)備過于繁瑣等問題進行技改工作,。原有的BTD-ICC型活塞式冰機采用繼電器控制，存在控制回路接線復(fù)雜繁瑣,，損壞率高,，機械傳動部件多，操作麻煩,，故障頻繁,，維修不便等問題。因此合成氨廠決定以制冷量100萬大卡/小時,，功耗450kW的螺桿冰機更新原活塞式冰機,。

在電氣控制回路中采用PLC控制，由于PLC具有可靠性高,，抗干擾能力強;控制程序可變,，具有很好的柔性;編程簡單,，使用方便;功能完善;擴充方便，組合靈活;體積小,、重量輕等優(yōu)點,，本次設(shè)計運用在實踐中取得了預(yù)計的效果。

2 工藝流程介紹

冷凍冰機的工作過程是依據(jù)物理轉(zhuǎn)換:（壓力×體積）/溫度=常數(shù)（即P1V1/T1= P2V2/T2）使氣氨轉(zhuǎn)為液氨的物理工藝過程,。
所以氣氨的壓力,、溫度是工藝控制的重要參數(shù)。

生產(chǎn)中將壓力低于2kg/m3的氣氨通過系統(tǒng)的氣氨總管進入進口處的氨分離器,，分離出液氨霧滴，濾去液氨霧滴的氣氨流過系統(tǒng)管進入壓縮機組的吸氣過濾器,，再通過過濾器中的過濾網(wǎng)濾去氣氨夾帶的小雜物（其中吸氣過濾器設(shè)有溫度計指示吸氣溫度,，并由一截止閥連接吸氣壓力表來指示吸氣壓力）。干凈的氣氨進入螺桿壓縮機進行壓縮升壓（即氣壓由0.3Mpa上升至1.57MPa）,，壓縮后的氣體至排氣口排出,。在壓縮機運轉(zhuǎn)中，油泵向壓縮機內(nèi)噴入大約占體積流量0.5～1%的潤滑油,，這部分潤滑油起著冷卻,、密封、潤滑的作用,，此時要求油噴入的壓力必須大于壓縮機內(nèi)氣氨的壓力,，保證潤滑油順利噴入，這里的油氣壓差檢測點為重要參數(shù),。這些潤滑油隨排氣排入油分離器,，進行油分離，油分離器中裝有一安全閥,，作用是當分離器內(nèi)的壓力過大,，則通過安全閥放空。此后系統(tǒng)分為氣路過程和油路過程,。

從氣路過程來看:經(jīng)過油分離的氨氣以溫度為60～70℃,、1.35～1.40MPa的壓力進入冷凝器冷凝成液氨，液氨進入液氨收集器;從油路過程來看:在油分離器中分離出的油經(jīng)過油冷卻器,，冷卻后的油經(jīng)過逆止閥（只能單方向流通）進入到油粗過濾器,，濾去鐵屑等大顆粒雜質(zhì)后到噴油油泵進口，由油泵升壓后,，再經(jīng)油精過濾器進一步過濾后回流到噴油總管進入壓縮機,。油泵并接了附線閥來調(diào)節(jié)油泵壓力，油精過濾器接有壓力表（正常時壓力值應(yīng)較小≤0.07MPa,，壓力值較大時說明過濾器中濾網(wǎng)被堵,，需清理）,，其基本工藝流程框圖如圖1所示:

圖1 基本工藝流程框圖
  由于壓縮機主機前后軸瓦因長期運行發(fā)熱，需加油進行冷卻,、潤滑,。為此，增設(shè)2臺稀油站油泵從油箱吸油經(jīng)濾油器,、油冷卻器向軸瓦噴油,。一般壓力足夠時，由一臺油泵供油,，另一臺作備用機;當油泵壓力不夠時,，則啟動兩臺泵同時供油，要求噴入軸瓦的油壓一般為0.15MPa,。

3 PLC控制

可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),，綜合了計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,。通常把PLC認為是由等效的繼電器,、定時器、計數(shù)器等元件組成的裝置,。PLC不同于繼電器控制要接許多真正的硬件繼電器,，它由一些"軟繼電器"組成，避免了因元件磨損維修,，及一系列繁雜的接線工作,。

（1） 主要特點

可靠性高、抗干擾能力強;

控制程序可變,，具有很好的柔性;

編程簡單,、使用方便;

功能完善;

擴充方便，組合靈活;

減少了控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量;

體積小,、重量輕,，是"機電一體化"特有的產(chǎn)品。

從電氣儀表角度出發(fā),，采用集控的接口,，可靈活利用PLC控制、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）或集散系統(tǒng)（DCS）實現(xiàn)工藝參數(shù)的顯示和控制,。就本次改造規(guī)模,、投資價格、工藝控制點而言,，我們采用可編程控制器來實現(xiàn)電氣指標顯示和跳閘,、報警。

（2） PLC選型

PLC選型主要是根據(jù)所需功能和容量進行選擇,，并考慮維護的方便性,，備件的通用性,，是否易于擴展，有無特殊功能要求等,。通過比較,，我們選用三菱微型可編程控制器的FXON系列。FXON系列是將眾多功能凝聚在超小型機殼內(nèi)的微型可編程控制器,。

與F1/F2系列相比,，F(xiàn)XON系列安裝面積只有F1/F2系列的41%，體積只有37%,，并在控制器內(nèi)備有模擬電位器與RUN/STOP開關(guān)等方便功能,。通過擴展單元、擴展模塊與基本的連接,，可自由地選擇使用輸入輸出點數(shù),。FX
ON系列繼承了原有系列的固定搭配和靈活性。

（3） PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)工藝提出的條件及控制要求,，具體設(shè)計思路如下:螺桿冰機有1臺循環(huán)油泵，運行時,，油壓的高低通過副線閥來調(diào)節(jié),。2臺稀油泵，油壓正常時,，1臺運行,，1臺備用并可自動切換。油壓低時,，2臺稀油泵同時啟動;當油壓差超低時,，延時6s跳車。另外,，排氣溫度高,，油溫度高，北軸承溫度高,，南軸承溫度高,，排氣壓力高，油精濾器壓差高,，都將引起跳車,。但在稀油站油壓低，油氣壓差低,，直流電源失壓,，循環(huán)油泵過載，1#,、2#稀油泵過載時不跳車,，而只發(fā)報警信號,。要實現(xiàn)上述功能，中間繼電器需要數(shù)十只,，而且接線非常復(fù)雜,，檢修極其困難，可靠性差,，而采用PLC后接線相當簡單,，而且可靠性大大提高。其梯形圖如圖2所示,。

圖2 PLC控制梯形圖
  4 結(jié)束語
采用螺桿冰機取代活塞式冰機可節(jié)省冷凍機潤滑油11.5噸/年.臺,。用小型PLC工控機取代傳統(tǒng)的固定程序式繼電器-接觸器