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NF一6风洞压缩机监控系统的研制 NF-6风洞压缩机监控系统的研制 竹朝霞，惠增宏，尹迪义 0072) (西北工业大学翼型研究中心，西安71 摘要本文介绍了西北工业大学翼型研究中心在建的增压连续式高速翼型风洞(HF一6风洞) 的压缩机监控系统的运行方式．谊系统由工控机、PLC、各种传感器(压力、振动、温度等)组成， 可以对压缩机运行进行实时监控，保证整套机组的安全运行、实现事故报警与排故。 关键词风洞；压缩机；监控：PLC O引言 建设中的NF一6风洞，主动力为AV90两级轴流压缩机，它可以在一定流量下提供一定的 压缩比，压缩后的气体通过风洞的管网系统。不同于一般工业用的高炉、空分设备、催裂化 装置的再生塔等，风洞这一特殊管网的气体流量与压力之间的关系(管网特性曲线)比较复杂。 压缩机与管网联合运行时的工作点，在压缩机通用特性曲线中稳定工况区域较窄，且轴流压 缩机在运行中存在不稳定工况(如堵塞、失速、喘振等)，因此为保证压缩机和整个风洞的安 全运行，必须研制高可靠、高质量的控制、监测与保护系统。 我们采用适用于高性能控制领域的Siemenss7．400可编程控制器对压缩机实行压力保护、 温度保护和机械保护，以及对轴流压缩机的逆流控制、防阻塞控制和限负荷控制等，保证风 洞与压缩机联合运行时压缩机工作在安全工况区。 1 NF一6风洞简介 NF一6风洞是一座增压连续式跨声速风洞，结构如图1所示。其动力系统由两台2500KW 直流电机、增速器、长轴、轴流压缩机组成。实验段口径为0．8reX0．4m(高×宽)，气流马赫 数为0．2’1．2，风洞内气压可增压至0．55MP。。 瓣辫黼获漂鳗麓潞醛赠黧妫燃嚣爨辫淤 “■■-·幔t■竹 田1 RF一6风洞结构图 140 全国空气动力测控技术交流会论文集 转机械在运转过程中存在喘振现象，危害极大。为避免不稳定工况，在第二扩散段与第三扩 散段之间增加旁路系统，实验中一旦监测到管网有进入不稳定工况区的前兆，可首先将压缩 机部分气流旁路，保证压缩机进口压力与出口压力之间的压比在安全工作区。 考虑到压缩机工况的复杂性和它对风洞运行及性能所起的关键作用，在NF一6分布式测控 系统总体方案中，设计了压缩机状态监控系统。 2压缩机监控系统方案 根据NF一6风洞运行状态，压缩机监控系统采用上、下位机控制模式，上位机以工控机作 为监控机，接收下位机传输的数据，监视系统运行。下位机选用PLC作为控制机，负责信号 数据的采集和处理，并自动控制或按上位机指令控制压缩机起停等，上、下位机通过Profibus 总线通信，其结构图如图2所示。 图2压缩机监控PLC系统结构 压缩机运行基本条件包括油站的润滑油状态(如压力、温度)，静叶角、防喘振阀等状态(如 开度)，盘车油泵启动／停止状态及风洞管网的气流流量与压力等状态，各状态不仅要独立满 足要求，还要满足协调性和相关联的技术指标。压缩机监控系统主要由轴系监测、防喘振控 制、静叶控制、逻辑控制、状态指示、声光报警等部分组成。以下重点介绍振动、喘振、逻 辑控制等方面的监视。 2．1轴系监测 压缩机机械传动机组的振动监测采用美国Bently3300系统，由系统监测器、延伸电缆、 前置放大器和传感器探头等组成。压缩机进气压力与排气压力选用北京恩德豪斯电子有限公 司生产的PMP731智能压力变送器。采取三取二表决方式完成。压缩机进气温度与排气温度均 选用西安仪表厂生产的WZP铂热电阻各1套，振动、压力、温度三组以不同方式反馈到PLC 中。 14 NF-6风洞压缩机监控系统的研制 压缩机机组状态监测难点是轴振动。压缩机高速旋转部件由滚动轴承支撑，滚动轴承是 机组运转载荷的直接承受者，其运行状态的好坏直接影响着机组的安全稳定运行。监测传感 器选择在压缩机两端滚动轴承的轴承机壳