采用PLC实现压泥自动配药.pdf

使用与维护 第2 8 卷2 0 1 0 年第6 期 总第 1 5 0 期 电6 雪8 、 曾8曾8曾8 8 ∞ 808窖 8 8 县 分 3 分 s ％姚 采用 P L C实现压泥 自动配药 严力孙晓美范红威刘晓丹赵新 鞍 钢设 备检修 协 力 中心鞍 山 1 1 4 0 2 1 摘要介绍运用 P L C使 转炉除 尘泥加药 系统 实现 自动化 ， 从而降低 劳动强度 、 改 善作业环境 、 保证 了出泥 量并提 高了水质 ， 确保 了转炉炼钢生产． 关键词P L C转 炉 循环水处理 系统 1 概 述 鞍山钢铁集 团股份公司第 一炼钢连轧厂现有 三座 2 5 0 t 转炉 ， 转 炉水处理 系统承担三座转炉 区 域的各种供水 ， 其中浊环水 主要是供除尘塔除尘 洗涤用水 ， 是采用 O G装置循环水处理系统。根据 转炉炼钢生产特点 ， 浊环水 含泥量指标尤为重要 ， 压泥量大小直接关系到浊环 的循环水质 ， 是转炉 炼钢生产能否正常进行的重要条件。正常情况下 吨钢产泥 2 5 k g 。要保证 出泥量 ， 配 药至关重 要 。 从 以上对前倾托辊纠偏机理的分 析 ， 可以得 出这样 的结论 只要侧托辊能在胶带运 动方 向前 倾一个偏角 ， 都能起到阻止胶带 向具有前倾角一 边的跑偏 ， 但也相应增 加了前倾 阻力 。只要 已知 前倾角 ， 就能计算出阻力。对于固定式前倾托辊 ， 其前倾角一般为 2 ～ 3 。 ， 代人公式 1 2 即能计算 出 其前倾阻力 ， 在设计计算皮带机滚筒 圆周驱动力 大小时 ， 这一阻力应作为主要特种阻力予以考虑 。 3 胶带运输机跑偏调整的实践 通过对胶带运输机跑偏调整 的实践 ， 作者认 为要有效地控制胶带 的跑偏 ， 不能单独寄希望于 调整托辊 ， 调整托辊 的数量不宜 过多 ， 必须从安 装 、 使用维护 、 新技术应用各方 面综合治理。 1 在安装调整上 确保机架纵 向轴线 的直线 度 ； 保证各滚筒轴线的平行度 ； 保证胶带接头的直 线度 ； 调整卸料 口位置 ， 避免物料在胶带上偏载 ； 调整导料槽两侧橡胶拦板 的位置 ， 使 其产生 的阻 力近似 相等 。 2 在使用 中 随时调整清扫器 ， 保持胶带表 面清洁； 随时除去粘结在滚筒或托辊表面的杂物； 保证均匀供料 ， 防止大块物料局部堵住卸料 口而 使物料在胶带上偏载 ； 及时调整拉紧装 置 ， 尤其是 螺旋拉紧装置 ， 避免胶带过松 。 如何配药 、 使药液浓度恰好让泥浆絮状凝 出泥 ， 实 现系统 自动配药是解决问题的中心。 2 改造前系统 改造前加药系统工艺流程 见图 1 。从工艺 流 程图上看 ， 转 炉除尘泥加药 系统十分简 陋 ， 给 粉 、 注水 、 药液稀 释和搅拌均 为人 工操作 。而且 给粉和注水无计量设备全靠人为摸索 ， 3 采用新技术新材料 目前胶带机使用的托 辊均采用 轧制成形 的钢管制作 ， 钢管 在制造 中由 于受设备工艺限制 ， 通常会产生误差 ， 其 中有管壁 厚度误差 以及 圆度误差 ， 一般托辊外表 面不作处 理 ， 这两类误差无法得到消除 ， 使用中胶带产生跳 动 ， 进而对托辊产生交变应力 ， 影响了轴承寿命 ， 通 常托辊轴承失效除了润滑原 因外 ， 大量的托辊 是 由于 上述受钢管制造误差影 响 ， 缩短 了轴承寿 命 。按 目前托辊制作工艺 ， 很难消除管壁厚度误 差 以及 圆度误差 。而采用新 型材料热压铸石 托辊可 与一般金属托辊相仿 ， 其管体 以铸石粉和 聚丙烯 为主要原料 ， 掺入石墨粉等添加剂 ， 经塑化 压制而成 ， 具有 良好的耐磨性和耐腐蚀性 ， 并便于 表面切削加 T ， 这样可 以消除钢管托辊因管壁厚 度误 差以及 圆度 误差使胶带 在使用 中产 生 的跳 动 ， 可以保证胶带运行中的直线度 ， 减少跑偏量。 4结论 综 J 所述 ， 通过对槽型前倾托辊受力及纠偏 原理分 析 ， 可 以看 出槽型前倾托辊 在胶带运输机 使用 中的作用 ， 当然 ， 胶带运输机 的跑偏原因有多 种 ， 要先分析胶带跑偏 的原因， 不 同情况需采用不 同 的纠偏方 法 。 2 0 0 9 -1 2 -2 8 收 稿 一 3 一 第 2 8 卷 2 0 1 0 年第 6 期 总第 1 5 0 期 0s 县 9 县￡ 喜 誊 、 2 08 s如 雪∞ 8 毳 、 g 分吕 8 8 粕 0S 啦 墨0 0s 0 、 35 、 暑 5 图 1 改造前加药系统工艺流程 提升 很难达到理想压泥所需的药液浓度药粉量过高 ， 一 是造成不必要的浪费， 使回泥水含药量大 ， 影响 水质 ， 二是极易造成药液提升泵损坏 ； 药粉量小 ， 药液浓度低 ， 影响 泥 ， 从 而造成水质恶化 ， 严重 时转炉被迫停产 。因此 ， 从配药浓度准确性 、 降低 设备故障和保证转炉生产用水质量等方面考虑 ， 对加药系统进行改造 ， 利用 P L C控制 ， 实现压泥 自 动配药， 是 十分必要的。 3 改造后系统 改造设计工艺流程 见图2 ， 药粉到人 1 后 ， 启 动加药系统 ， 在P L C的控制下实现 自动配药的闭 环控制 。操作模式 远程画面手动单独操作设备 、 远程 自动模式运行和机旁操作 。 图2 加药系统工艺流程 卜一 料斗 ； 2 一料位计 ； 3 一给粉机 ； 4 一给粉 电动机 5 -- 一 变频器； 6 一搅拌器； 7 一 药液混合 器； 8 一流量开关； 9 一配药电动阀； 1 卜 一 流量计 ； 1 1 一压缩 空气 搅拌 ； 1 2 一蒸气 溶药 ； 1 3 ～液住计 ； 1 4 一提升泵 ； 1 5 - - 稀释 电动阀 1 6 一配 药箱； 1 7 一药液稀释 箱； 1 8 一储 药箱 根据现场实际设备容积 ， 首先给配药箱的液 位计设定数值 在触摸屏上 低液位为 l 0 ， 高液位 为 1 2 0 。P L C通过采集配 药箱液位实际值 与设定 值 比较确定配药 系统工作条件之一 实际值小于 1 2 0 大于等于 1 0 ； 然后给储药箱的液位计上设定液 一 4一 啦 ∞ 敢 0 吼 0 8 2 0s 8 6 使用与维护 位 高 、 中 、 低 ， P L C采集液位的开关量确定配药系 统工作条件之二 中液位等于 1 。具备上述两个条 件后配药系统开始工作 配药电动阀打开， 稀释电 动阀打开， 当配药给水量达到一定时， 流量开关 自 动闭合 ， P L C采集到流量开关闭合后延时 5 s ， 变频 器根据给定频率给粉机开始工作 ， 高液位决定加 药系统停止工作。 4系统组 成 1 本 系统 采用 西 门子公 司 s 7 2 0 0的小型 P L C 。该机指令丰富、 功能强大 、 便于扩展 、 性能价 格 比高 。选用 C P U 2 2 4 处 理器 ， E M2 2 1 通讯模板 1 块 、 新 型高密扩展模块 E M2 3 2 模拟量输 出模 板 l 块 ， 以及 2 块 E M2 3 1 模拟量输入模板 ； 共计 2 6 个 I ／ O点 含6 个备用点 。 2 频系统采用j 菱E 5 0 0 F R E 5 4 0 0 ． 7 5 K C H 变频器， 频率设定范围为 0 ～ 4 0 0 H z ， 它直接与电动 机连接 ， 拖 动方式为一拖一 ， 在工频以下连续改变 电源频率实现电动机软启动 ， 启动比较平滑， 减少 启动 电流对 电动机的冲击， 延长设备寿命 ， 控制系 统组成 见图3 。 触摸屏 图3 加药控制系统组成结构 3 药液浓度配比。在配药测试过程中， 通过 加药箱的容积和给粉 电动机转速大小得 出的给粉 量 ， 反复测试药液配 比浓度 ， 并根据现场实际要求 设定 刀 为浓度即设定给粉电动机转速 ， 由于给粉电 动机转速是 由变频器来控制 ， 依据变频调速的原 理及特点 异步电动机转速公式 ， n 6 0 ／ l 一 5 ／ p可 看 出转差率 变化不大 ， 可视为恒定 ， 电动机磁极 对数P也是常数 ， 所 以电动机转速 门 与电源频率 ， 是成正 比的 ， 只要改变频率 即可改变 电动机转 速 ， 当频率 0 ～ 5 0 H z 之间变化时， 电动机转速调 使用与维护 第2 8 卷2 0 1 0 年第6 期 总第 1 5 0 期 节范围是非常宽的。因此设定浓度就是设定变频 器的频率 ， 根据反复实验推测 出经验数据 浓度 与 频率 的参考数据 ， 0 ． 1 ％， O ． 1 5 ％， 0 ． 2 ％， 0 ． 2 5 ％， 0 ． 3 ％ 等浓度对应 1 5 ， 2 0 ， 2 5 ， 3 0 ， 3 5 Hz 等频率 ， 即调频调 浓度大小。 5 功 能描述 控 制程序 1 程序控制框图 见图4 。 2 1 ／ O接线示意 见图5 。 图4 加药系统 P L C程序控制框图 储 药箱低 液位1 0 0 储 药箱高 液位1 0 l 储 药箱 中液位1 0 ． 2 配药箱高液位1 0 ． 3 配药 箱低液位1 0 ． 4 配药 电动 阀l 0 ． 5 给粉 机过热 1 0 6 故 障 PI C 图5 加药控制系统I ／ O接线示意 在 自动状态下 ， 储药箱液 面处于低液位 1 0 ． 0 - 1 ， 药液提升泵停止工作 Q O ． 1 输 出为o ， 当储药箱液 面处于 中液位 I O ． 2 1 ， 同时 配药箱液面为低 液位 I O ． o 1 时配药系统开始顺序 工作 ， 即配药电动阀 开 I O ． 5 1 ， 延 时 5 s 后 ， 给粉 电动机变频 器接受 到 P L C工作指令开始根据触摸屏人工给定频率控制 给粉 电动机转速来 控制给粉量 ， 经搅拌器搅拌均 匀 ， 药液稀释达需要浓度后到储药箱 ， 由提升泵送 至压滤机泥药配 比箱 ， 再到布料卷筒 ， 经压滤机 出 泥 片 。 l O ． 2 1 0 ． 4 I O． 1 1 0 ． 3 l O ． { 卜 卜r_ | ， 卜_ |， 卜■ ， M0 0 l { } _ J 提 升泵运转 1 0． 1 1 0． 0 M【 J _ 0 1 } MO ．0 I M O V W I 1卜 E N E N 0卜 _ w2 0 4 1 E Ⅲ N ， { ， H 卜 叫 rI L 加 m 图6 加药程序控制图 当储药箱液面达到高液位时 ， 或配药箱液 面 达高液位时 ， 加药系统停止工作 。停止配药过程 上 为先停给粉机 ， 后停给粉电动阀 ， 即 P L C得到高 液位指令后， 变频器r r 0 给粉机停止工作， 给粉电 行 动阀关闭。 3 控 制过程 见 图 6 根据药粉 聚炳烯 酰 胺 特点 ， 必须先 给水 给水电动阀 ， 因此 P L C输 出给中间继电器经延时5 s 后再允许变频器工作。 6 实施效果 自2 0 0 8 年5 月投入使用以来 ， 设备运行稳定 ， 浊环水质达标 ， 提高了劳动生产率 ， 大大降低了劳 动强度 ， 改善 了职工的作业环境 ， 由于压泥 自动配 药， 节省了大量的时间， 使压泥量大大提高， 从而 提高了经济效益 ， 据粗略估算 每天多产泥 1 0 0多t ， 仅泥量年创效 7 0 0 余万元。 2 0 1 0 0 5 2 5 收 稿 一 5 一