CN103256828A - 一种基于plc智能控制的安全冷却塔*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***，它包括冷却塔主体、风机、水轮机、变频调速水泵、回水水温传感器、变频调速水泵转速传感器、布水***管道压力传感器、水轮机进水压力传感器、风机转速传感器、集水箱液位传感器、出水水温传感器、采集传输信息数据电缆、PLC控制柜和光纤，其特征在于还包括由上位机组成的中央控制室、工业触摸屏和电磁离合器。本发明可使操作人员直观、轻松和真实地了解整个***运行的状况，对各个运行环节中出现的故障或不正常情况能够及时做出预警和报警监测，并对异常信号实施人机实时控制,保障冷却塔***的安全运行。本发明广泛适合于在电力、石油、化工、钢铁、轻纺和服务业等领域中推广应用。
Description
技术领域
本发明属于冷却塔技术领域，特别是涉及一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***。
背景技术
冷却塔***在电力、石油、化工、钢铁、轻纺和服务业等领域的应用中发挥着重要作用，特别是冷却塔***的安全可靠运行越来越重要。目前，工业生产中许多循环水冷却塔***仍采用常规仪表控制，岗位操作人员根据检测仪表显示的工艺参数变化情况，凭经验对生产过程进行人工控制，不但工作强度大、工作效率低，而且安全可靠性差、造成安全事故多发。近10多年来，随着冷却塔***智能控制技术的不断发展，较好的解决了冷却塔***运行中工作强度大和工作效率高的难题，但冷却塔***运行中安全可靠性差的难题尚未得到满意的解决。
中国专利申请97246148.5提出的一种“智能型冷却塔” ，该方案虽然能够较好的解决冷却塔的通风量随负荷大小而自动变化的难题，以实现节能和降噪的目的；但这仅是对冷却塔***的局部控制，冷却塔***运行中的整体安全可靠性尚未得到应有的监控，安全隐患仍然没有解决。
中国专利申请200910242250.5提出的一种冷却塔风机智能驱动装置，该方案是一种基于混合动力和智能控制的冷却塔风机智能驱动装置，由智能控制器控制风机电机投入运行或退出运行，解决节能和可靠性问题，但是该智能驱动装置中的棘轮机构是通过多齿轮相互啮合工作的，在其运行过程中必然会发生机械磨损，若其中某一齿轮无法正常工作，可能导致整个棘轮机构出现故障，因此存在很大的安全隐患，且无安全控制手段。
张弘昱的学位论文报告发表的“基于PLC的循环水冷却塔控制***的研究”一文，提出了采用西门子工控机作为上位机、PLC作为下位机，对循环水冷却塔整个工艺过程进行监控和管理，以数据采集、PID控制实现对主要生产指标和质量指标的控制，但不是对循环水冷却塔***运行的安全监控，冷却塔***运行中的整体安全可靠性问题仍然未能得到解决。
如何克服现有技术的不足已成为当今冷却塔技术领域中亟待解决的重点难题之一。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***，本发明具有对冷却塔***运行的预警、报警和实时监控的效能，保障冷却塔***的安全运行。
根据本发明提出的一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***，它包括冷却塔主体、风机、水轮机、变频调速水泵、回水水温传感器、变频调速水泵转速传感器、布水***管道压力传感器、水轮机进水压力传感器、风机转速传感器、集水箱液位传感器、出水水温传感器、采集传输信息数据电缆、PLC控制柜和光纤，其特征在于还包括由上位机组成的中央控制室、工业触摸屏、电磁离合器，PLC控制柜通过采集传输信息数据电缆与设置在回水管道上的回水水温传感器、设置在变频调速水泵上的转速传感器、设置在水轮机出口的布水***管道压力传感器、设置在水轮机进口的进水压力传感器、设置在水轮机与风机连接轴上的风机转速传感器、设置在集水箱上的集水箱液位传感器和设置在出水管道上的出水水温传感器连接；PLC控制柜采集的冷却塔***运行的信息通过光纤传输到中央控制室，再通过中央控制室实施远程监控或通过现场的工业触摸屏实施现场手动控制；水轮机的输出轴通过电磁离合器与风机连接，电磁离合器根据中央控制室或现场的工业触摸屏发出的信号，对水轮机与风机实施连接或断开。
本发明的安全运行原理：随着循环水冷却塔***个体运行向群体协同运行的提升，对运行安全的要求越来越高，使得常规的工艺质量控制方式无法满足***的安全控制要求。本发明基于PLC智能控制的安全冷却塔***，通过预先设置其中不同参数之间的约束关系及各个参数安全运行的范围，实时监测出冷却塔***中的各个设备是否处于安全运行状态，以及各个设备之间的协同配合是否异常。当冷却塔***某处出现异常情况时，该安全冷却塔***会自动对其进行故障分析，并对故障点进行排除，保证了冷却塔***的安全运行的可靠性。同时本发明在保证单个冷却塔***安全可靠运行的前提下，还可对冷却塔***群实施安全最优控制，使得整个冷却塔***群中单个***所带负荷均匀化，以预防单个冷却塔***因负荷过重而发生故障，由此提高冷却塔***群安全运行年限，实现对冷却塔***群的安全最优控制。
本发明与现有技术相比其显著优点在于：一是本发明的安全冷却塔***受PLC智能控制，可以使工作人员直观、轻松和真实地了解整个***的运行状况，对冷却塔***各个运行环节中出现的故障或不正常运行情况能够及时做出预警和报警监测，并对异常信号实施人机实时控制；二是本发明不仅具有安全监控的显著效能，而且对提高冷却塔***的工作效率、节约能耗也发挥了重要的作用；三是本发明的安全运行原理还可实现对冷却塔***群的安全最优控制，以便解决单个安全冷却塔***与整个冷却塔***群的同步协同运行监控的难题。本发明广泛适合于在电力、石油、化工、钢铁、轻纺和服务业等领域中推广应用。
附图说明
图1是本发明提出的一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***的结构示意图。
图2是本发明提出的一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***的控制原理示意图。
图3是本发明提出的一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***的控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
结合图1，本发明提出的一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***，它包括冷却塔主体（1）、风机（2）、水轮机（3）、变频调速水泵（4）、回水水温传感器（5）、变频调速水泵（4）转速传感器(6)、布水***管道压力传感器（7）、水轮机（3）进水压力传感器（8）、风机转速传感器（9）、集水箱液位传感器（10）、出水水温传感器（11）、采集传输信息数据电缆（12）、PLC控制柜（13）、光纤（14）、上位机组成的中央控制室（15）、工业触摸屏（16）和电磁离合器（17），其中：回水水温传感器（5）设置在回水管道上，转速传感器(6)设置在变频调速水泵（4）上，布水***管道压力传感器（7）设置在冷却塔主体（1）的水轮机（3）出口，进水压力传感器（8）设置在冷却塔主体（1）的水轮机（3）进口，风机转速传感器（9）设置在水轮机（3）与风机（2）的连接轴上，集水箱液位传感器（10）设置在集水箱上，出水水温传感器（11）设置在出水管道上，PLC控制柜（13）通过采集传输信息的数据电缆（12）对风机（2）的转速、布水***的压力、水轮机（3）进水压力、变频调速水泵（4）的转速、回水管道上的回水温度、集水箱液位和出水管道上的出水温度实施实时信息采集与监控，水轮机（3）的输出轴通过电磁离合器（17）与风机（2）连接，电磁离合器（17）根据中央控制室（15）发出的信号，对水轮机（3）与风机（2）实施连接或断开。
结合图2，本发明的各传感器通过采集传输信息数据电缆（12），将采集到的冷却塔***运行中现场风机（2）的实时转速、布水***的压力、水轮机（3）进水压力、变频调速水泵（4）转速、回水管道上的回水温度、集水箱液位和出水管道上的出水温度信号输入到PLC控制柜（13）中，由光纤（14）传输到中央控制室（15）并经对应的程序运算后输出信号，对风机（2）、水轮机（3）、变频调速水泵（4）和电磁离合器（17）进行自动控制，或者通过现场的工业触摸屏（16）对风机（2）、水轮机（3）、变频调速水泵（4）和电磁离合器（17）进行现场手动控制，以此实现对冷却塔***的安全可靠控制。
结合图1和图3，以PLC控制柜（13）控制的出水温度设定值为T-SP，出水温度的实际温度为T-PV，出水温度上限值为T-SP上限，出水温度下限值为T-SP下限。当T-PV<T-SP下限时，关闭风机（2）；当T-PV>T-SP上限时，则需要停止冷却塔***的运行，并对其进行停机检查；当T-SP下限<T-PV<T-SP上限时，若T-PV<T-SP，则需要提高变频调速水泵（4）转速或增加变频调速水泵（4）运行的数量，即增大了水轮机（3）进水压力；若T-PV>T-SP时，则需要降低变频调速水泵（4）的转速或减少变频调速水泵（4）运行的数量，即降低了水轮机（3）进水压力。同理，对该冷却塔***中布水***的压力、水轮机（3）进水水压、回水管道上的回水温度、集水箱液位、出水管道上的出水温度进行监测，分别设定上、下限值，当数据出现异常时***会及时发生报警，警铃同时响起。本发明的PLC控制柜（13）通过采集传输信息的数据电缆（12）将风机（2）的转速、布水***的压力、水轮机（3）进水压力、变频调速水泵（4）的转速、回水管道上的回水温度、集水箱液位和出水管道上的出水温度实施实时采集，采集后的信号经过数据处理后运用STEP7-Micro/WIN进行程序编写，应用组态王设置相应的人机界面，中央控制室（15）通过光纤（14）对PLC控制柜（13）内的信息进行采集并通过上位机的工业触摸屏（16）显示，PLC控制柜（13）的输出端又与现场设备相连，从而实现对该冷却塔***的智能控制。
本发明经反复试验验证，取得了满意的应用效果。
Claims (2)
1.一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***，它包括冷却塔主体（1）、风机（2）、水轮机（3）、变频调速水泵（4）、回水水温传感器（5）、变频调速水泵（4）转速传感器(6)、布水***管道压力传感器（7）、水轮机（3）进水压力传感器（8）、风机转速传感器（9）、集水箱液位传感器（10）、出水水温传感器（11）、采集传输信息数据电缆（12）、PLC控制柜（13）和光纤（14），其特征在于还包括由上位机组成的中央控制室（15）、工业触摸屏（16）、电磁离合器（17），PLC控制柜（13）通过采集传输信息数据电缆（12）与设置在回水管道上的回水水温传感器（5）、设置在变频调速水泵（4）上的转速传感器（6）、设置在水轮机（3）出口的布水***管道压力传感器（7）、设置在水轮机（3）进口的进水压力传感器（8）、设置在水轮机（3）与风机（2）连接轴上的风机转速传感器（9）、设置在集水箱上的集水箱液位传感器（10）和设置在出水管道上的出水水温传感器（11）连接 ；PLC控制柜（13）采集的冷却塔***运行的信息通过光纤（14）传输到中央控制室（15），在通过中央控制室（15）实施远程监控或通过现场的工业触摸屏（16）实施现场手动控制；水轮机（3）的输出轴通过电磁离合器（17）与风机（2）连接，电磁离合器（17）根据中央控制室（15）或现场的工业触摸屏（16）发出的信号，对水轮机（3）与风机（2）实施连接或断开。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC智能控制的安全冷却塔***，其特征在于PLC控制柜（13）通过采集传输信息的数据电缆（12）对风机（2）的转速、布水***的压力、水轮机（3）进水压力、变频调速水泵（4）的转速、回水管道上的回水温度、集水箱液位和出水管道上的出水温度实施实时信息采集与监控。
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