火力發(fā)電廠的鍋爐給水泵，需要根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的改變來(lái)調(diào)節(jié)給水壓力和給水量。在幾種調(diào)節(jié)方式中，因改變給水泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量具有明顯的節(jié)能效果而被廣泛采用。對(duì)于大容量機(jī)組的鍋爐給水泵，通常以異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，幾乎都是通過(guò)安裝液力偶合器進(jìn)行機(jī)械調(diào)速，并且這種調(diào)速方法具有空載起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的良好作用[1]。

　　液力偶合器屬于電廠輔助設(shè)備，目前大多數(shù)都是采用分散儀表監(jiān)控，有的甚至脫控運(yùn)行，亟待運(yùn)用測(cè)控新技術(shù)，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。西門(mén)子S7一200PLC是一個(gè)非常好的選擇，它性價(jià)比高、系統(tǒng)組裝和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)非常靈活、而且具有PID調(diào)節(jié)指令功能，編程和調(diào)試非常方便，因此，基于西門(mén)子PLC的控制系統(tǒng)將極大地提高整機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

　　1 調(diào)速原理

　　液力偶合器安裝于異步電動(dòng)機(jī)和給水泵之間，它是一種利用液體通過(guò)泵輪和渦輪來(lái)傳遞功率的傳動(dòng)裝置，主要由泵輪、渦輪、旋轉(zhuǎn)外殼和勺管等部件組成，如圖1.1所示。工作時(shí)，輸入軸從電動(dòng)機(jī)處獲得能量，通過(guò)中間軸，泵輪將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髑粌?nèi)的液體動(dòng)能，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再變成機(jī)械能傳給輸出軸，帶動(dòng)鍋爐給水泵工作。

　　為適應(yīng)機(jī)組工況的變化要求，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定的情況下，調(diào)節(jié)勺管的開(kāi)度，可改變偶合器工作腔里的充液量，不同的充液量可以得到不同的輸出特性，因此，通過(guò)連續(xù)改變充液量既可實(shí)現(xiàn)輸出軸的無(wú)級(jí)調(diào)速。

　　調(diào)速機(jī)構(gòu)中的勺管，由電動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)執(zhí)行器接受標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角輸出，因此，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實(shí)際上是調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的輸出模擬量信號(hào)，西門(mén)子S7一200PLC滿足這一主要功能要求。

　　2 測(cè)控對(duì)象

　　1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)最主要的測(cè)控對(duì)象是液力偶合器輸出軸的轉(zhuǎn)速。調(diào)速原理如圖2.1所示，利用液位變送器，將反應(yīng)鍋爐水位的模擬量信號(hào)送給控制系統(tǒng)，同時(shí)利用測(cè)速變送器，將輸出軸轉(zhuǎn)速也反饋給控制系統(tǒng)，依據(jù)設(shè)定的PID控制算法計(jì)算后輸出電流信號(hào)，電動(dòng)執(zhí)行器將之轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)角，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)勺管移動(dòng)，其開(kāi)度對(duì)應(yīng)鍋爐水位要求的泵輪轉(zhuǎn)速。

　　2)工作油系統(tǒng)

　　液力偶合器工作腔內(nèi)介質(zhì)油的最佳工作溫度為60°～70°C，油溫高雖然有利于能量的傳遞，但過(guò)高反而有害無(wú)益，因此要限制工作油溫度范圍為35～100°C，采用鉑電阻溫度傳感器，當(dāng)油溫高于110°C時(shí)報(bào)警，當(dāng)油溫高于130°C時(shí)停止主電機(jī)運(yùn)行。另外在工作油冷卻器入口和出口分別設(shè)置溫度傳感器，將入口油溫度控制在60～100°C，將出口油度溫控制在35～75°C。

　　3)潤(rùn)滑油系統(tǒng)

　　高轉(zhuǎn)速、大功率液力偶合器帶有滑動(dòng)軸承，其潤(rùn)滑油系統(tǒng)獨(dú)立于工作油系統(tǒng)，因此在輸入軸、中間軸、輸出軸等處設(shè)置6個(gè)鉑電阻溫度傳感器，測(cè)量滑動(dòng)軸承溫度，避免溫度過(guò)高使?jié)櫥阅茏儾睿瑹龎妮S瓦。限定潤(rùn)滑油溫度范圍在35～85°C，當(dāng)油溫高于90°C時(shí)報(bào)警，當(dāng)油溫高于95°C時(shí)停止主機(jī)運(yùn)行。另外在潤(rùn)滑油冷卻器入口和出口分別設(shè)置溫度傳感器，將入口油溫度控制在45～65°C，將出口油溫度控制在35～55°C。

　　為防止壓力過(guò)低供油不足而造成潤(rùn)滑情況惡劣，限定潤(rùn)滑油壓力范圍在0.2～0.3Mpa，監(jiān)測(cè)母管油壓，當(dāng)油壓低于0.1Mpa時(shí)報(bào)警，并且啟動(dòng)輔助油泵，低于0.05Mpa則必須停止主電機(jī)運(yùn)行。另外還要限定濾油器進(jìn)出口壓力差不超過(guò)0.6Mpa 。

　　3 硬件組成

　　反映系統(tǒng)狀態(tài)的主要參數(shù)是水位、轉(zhuǎn)速、油溫、油壓等物理量，選用各類變送器轉(zhuǎn)換為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，共計(jì)14路模擬量 各電機(jī)、閥門(mén)、報(bào)警指示燈等開(kāi)關(guān)量輸入輸出共30點(diǎn)，因此系統(tǒng)的配置不甚復(fù)雜。采用西門(mén)子S7一200系列小型機(jī)控制，一旦發(fā)生故障影響面小、容易查找。

　　首先選用CPU226模塊，具有24點(diǎn)輸出/16點(diǎn)輸入，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，提供1000mA的總線電流，并且具有32位浮點(diǎn)運(yùn)算功能和內(nèi)置集成的PID調(diào)節(jié)運(yùn)算指令，非常適合液力偶合器調(diào)速的鍋爐供水系統(tǒng)。

　　其次擴(kuò)展EM231模擬量輸入模塊(4路模擬量輸入，消耗DC5V電流為10mA)3塊 擴(kuò)展EM235模擬量輸入輸出模塊(4路模擬量輸入/1路模擬量輸出，消耗DC5V電流為10mA)1塊，通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，輸入輸出端口時(shí)能夠自動(dòng)完成A/D和D/A的轉(zhuǎn)換，即標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)與一個(gè)字長(zhǎng)(16