作為國民生產中的重要設備,臥式螺旋卸料離心脫水機在化工、環保、國防等行業中占有很高的地位。臥式螺旋卸料離心脫水機工作時,其啟動控制、保護、自動監護、轉鼓轉速及其與螺旋輸送器之間的速差,都是離心機很重要的性能。目前多數離心機仍由繼電器控制,采用有級調速,離心機工作轉速調節單一、設備故障率較高[1,2]。
本研究主要介紹了采用PLC控制和變頻器調速的臥式螺旋卸料離心脫水機。
1 離心機工作原理
臥式螺旋卸料離心脫水機,如圖1所示。其工作原理是將待分離的物料經進料管送入高速旋轉的離心機轉鼓中,固體在離心力的作用下沉降到轉筒的內壁,而澄清的液體則通過后端的溢流口流出。!螺旋輸送器和轉鼓的相對速差則會對沉降在轉鼓內的固體產生一個推進的輸送力,在離心力的作用下從排渣口排出機外[3]。臥式螺旋卸料離心脫水機工藝過程分為:進料、離心、卸料和清洗。
2 系統設計
2.1 硬件設計臥式螺旋卸料離心脫水機主要由轉鼓、螺旋輸送器、可調溢流堰板、驅動電機、控制系統等組成。
工作時,離心機轉鼓與螺旋輸送器同向高速旋轉,但螺旋輸送器的轉速與轉鼓轉速之間存在轉速差,其值為轉鼓轉速的0 2%～3%[4]。轉鼓轉速以及與螺旋推料器之間的差速,決定著物料的分離效果和產量等指標,是離心機很重要的可變參數。而對離心機轉速的控制實際上就是對電機轉速的控制[5]。螺旋輸送器控制有兩種控制方案可選:①開環方案。
在螺旋送料器變頻器的轉矩輸出端接電壓表,操作者根據電壓值的變化改變螺旋送料器的轉速。在這一方案中,可以通過PLC的數據設定單元改變螺旋送料器的轉速,或者將PLC的A/D板接電位器,通過改變電位器阻值,使螺旋送料器的轉速改變。②閉環方案。由PLC的A/D板采集螺旋輸送器變頻器的轉矩輸出端信號,根據測得的設定轉矩值與當前轉矩值的差值,通過控制算法對螺旋送料器的轉速進行調節。在此系統中采用閉環方案,手動調節和自動運行之間實行無擾動切換,保證了系統的穩定性。
系統采用光洋公司DL06系列可編程序控制器控制,可對加料、過濾、卸料、軸承溫度、轉鼓和螺旋輸送器的電壓進行全程監護。離心脫水機采用PLC+FO-4AD2DA-2型A/D模塊、變頻器進行調速,通過電壓來控制變頻器的頻率,變頻器采用SAMCO公司的SPF系列變頻器,功率為7.5kW。
PLC外部硬件配置圖,如圖2所示。由開關量輸入單元與指令元件、檢測元件連接,實現操作者對離心機的運動控制和對離心機狀態的檢測;將開關量輸出單元和開關量控制的執行件(電磁閥、接觸器、繼電器)連接,實現所要求的控制動作。螺旋輸送器變頻器的外部接線,如圖3所示。
2.2 軟件設計
控制系統的主控流程圖,如圖4所示。采用KOYO公司特有的級式編程方法進行編程,可以按照功能模塊分別設計。主要包括初始化設定,進料、分離、清洗控制程序,自動控制程序等。
當系統完成自動啟動過程后,如果選擇“自動運行”,則轉鼓和螺旋輸送器的轉速會在當前速度控制電壓的控制下保持不變,從而完成污泥的脫水分離卸料工作。如果選擇“手動運行”,則讀出輸送器/轉鼓的速度控制電壓和輸送器/轉鼓的速度調節旋鈕電壓信號。對出料器/滾筒速度調節旋鈕電壓采樣兩次,分別比較兩次讀出的出料器和滾筒手動調節信號,計算滾筒速度控制電壓及出料器控制電壓,得到離心機/滾筒控制電壓的輸出,從而完成污泥的脫水分離卸料工作。
程序設計中采用的安全保護有:轉速檢測、電機過載過熱保護、轉鼓/輸送器過載、故障保護、系統故障保護等。
3 結束語
本研究采用PLC技術改造了控制系統,大大提高了臥式螺旋卸料離心脫水機的可靠性、穩定性和自動化程度,實現了較復雜的控制。采用變頻器實現了無級調速,使離心機的調節變得便捷,整個系統啟動平穩、操作方便簡潔。克服了離心機工作轉速調節單一、故障率高等缺陷。金華神舟離
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