基于PLC的生活垃圾处理厂捞砂机系统的应用设计.pdf

D Oh 1 0 ． 3 9 6 9 ， j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 0 8 基于P L C的生活垃圾处理厂捞砂机系统的应用设计 王小宏，翟满喜，吴振宇，赵玉柱 中国科学院生态环境研究中心 鄂尔多斯固废研究所， 内蒙古鄂尔多斯0 1 7 0 0 0 摘要 详细介绍了P L C自 动控制系统在生活垃圾处理厂中捞沙机系统的应用，对于捞砂机系统的结构、 组成及工作流程控制进 行了详细的描述，分析了旋流除砂系统和有机物制浆分选机工作原理，提供了完整的工作流程图及旋流除砂系统的控制程序。 该捞沙机系统的正常运行，极大的提高了垃圾处理厂的运转效率。 关键词捞沙机；旋流除砂系统；有机物制浆分选机；P L C 中图分类号T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 6 0 1 0 0 2 9 0 3 Th e Ap p l i c a t i o n De s i g n o f Fi s h i n g S a n d M a c h i n e i n Ga r b a g e Di s p o s a l Pl a n t Ba s e d o n PLC W ANG Xi a o h o n g ，Z HAI Ma n x i ，WU Z h e n y u，Z HA0 Yu z h u O r d o s R e s e a r c h I n s t i t u t e o f S o l i d Wa s t e ，E c o l o g y C e n t e r o f C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e ，O r d o s 0 1 7 0 0 0 ，C h i n a Abs t r a c t I t i s i n t r o d u c e d i n d e t a i l a b o u t t h e d e s i g n o f a p p l i c a t i o n o f f i s hi n g s a n d ma c h i n e s y s t e m i n g a r b a g e d i s p o s a l p l a n t ，t h e d e s i g n o f w h i c h i s b a s e d o n P LC， i n c l u d i n g s t r u c t u r e， c o mp o s i t i o n a nd wo r k flo w c o n t r o l ， g i v e a n a l y s i s o f t h e c y c l o n e d e s a n d e r s y s t e ms a n d wo r k i n g p r i n c i p l e o f o r g a n i c p u l p s o r t i n g ma c h i n e，a n d p r o v i d e s a c o mp l e t e wo r k p r o c e s s a n d c o n t r o l p r o g r a m o f c y c l o n e d e s a n d e r s y s t e m． Th e r u n n i n g o f fis h i n g s a n d ma c h i n e s y s t e m i mp r o v e s o p e r a t i o n e f f i c i e n c y ． Ke y wo r ds fis h i n g s a n d ma c h i n e；c y c l o n e d e s a nd e r s y s t e m；o r g a n i c p u l p s o r t e r ；P LC 0引言 随着经济的快速发展，城镇化步伐的不断加 快和生活质量的提高 ，城市生活垃圾是与日俱 增 ，据统计 ，2 0 1 5 年我国生活垃圾 产量将达 1 ． 7 9 亿吨，传统的焚烧及摊大饼式的填埋垃圾远不能 解决垃圾 日益堆山的问题，焚烧产生的废气会导 致严重的空气污染，填埋不仅会造成严重的土地 资源浪费 ，同时垃圾渗漏液易对地下水资源及周 边环境造成二次污染 ，因此有效地处理城市生活 垃圾已是迫在眉睫的任务。近几年为解决焚烧、 填埋垃圾带来的问题逐步研发出 “ 有机固体废弃 物联合厌氧发酵工艺” ，该工 艺的运行填补了焚 烧和填埋的不足，解决了有机废弃物处理难的问 题 ，更好地实现了减量化、资源化和无害化 。 1 生活垃圾处理厂的情况 生活垃圾处理厂采用的是将城市生活垃圾和 其他有机废弃物联合厌氧发酵工艺。该工艺是将 生活垃圾中的有机物和其他有机废弃物如污泥、 餐厨、粪便等通过不同的预处理途径后送人厌氧 发酵罐进行湿式、单相 、中温厌氧发酵，发酵周 期为 2 0～3 0天 ，发 酵过程 中产 生 的沼渣 通过 复 配、造粒、烘干后制得颗粒有机肥 ；沼液经浓缩 后作为液态有机肥用于农作物及绿化；沼气通过 脱硫脱水净化后可用于肥料烘干 、取暖 、发 电及 C N G 车用燃料-- 。分拣出的大件干扰物及其他 可燃 物经破 碎 、挤压成 型后 制成 垃圾衍 生燃料 R D F 或制作木塑板材 WP C 等，金属、塑料 瓶等做回收处理，具体工艺流程如图1 所示口 。 生产线的总体流程是先将生活垃圾用抓斗抓 到匀料机加工，后经皮带机送人一级滚筒筛，形 成筛上物、筛下物，筛上物经破碎、压球等工序 形成R D F ；筛下物经过二级滚筒筛再次分为筛上 收稿 日期 2 0 1 50 82 0 二二 二 [ 工 工 业自动化 物和筛下物 ，筛上物则主要是塑料 、惰性物等， 筛下物经磁选机将金属物选出，经张弛筛、捞沙 机 、球磨机处理后进人调节罐 。垃圾处理厂生产 运行 的实践证明 ，当只有捞砂 机进行除砂时 ，细 砂根本无法完全除掉 ，为此经过研究将捞砂机与 旋流除砂系统及有机物制浆分选 机结合为一体形成三级捞砂机除 砂系统，其中一级是经捞沙机除 掉 大块 砂石 、玻璃 及少 部分 细 砂 ；二级是经旋流除砂系统除掉 捞砂机残留水中的细砂，使水净 化达到可用水标准 ；三级是经有 机物制浆分选机的自吸式除砂系 统除掉有机物料中的细砂 ，经三 道除砂工序后可达到预期的理想 效果 。 2 捞砂机系统的设计 2 ． 1 捞砂机 系统 的工作流程 捞 砂机系统基 于 P L C设计 ， 包括捞砂机、旋流除砂系统和有 机物制浆分选机。捞砂机通过轴 与传动机构连接的动力机构及由 传动机构带动的滚筒，在滚筒筒 体上装围绕滚筒筒体设置的齿 圈，传动轴上设置与齿圈啮合的 齿轮。齿轮、齿圈相互啮合作用 有效的克服了雨雾天气时托轮和 滚筒之间的打滑问题。当物料进 入捞砂机随滚筒旋转时，由于重 力作用，大块砂石、玻璃、少量 细砂等落到刮砂板并划人出料 槽。有机物浮于转筒内液面上 ， 滚筒每旋转一周将排出两次有机 物，收集到的有机物进入球磨机 进行粉碎。考虑到细砂随着机物 料进入球磨机影响厌氧发酵，因 此捞砂机的出料 口设有一定高 度，在重力的作用下，旋转时约 三分之二的细砂会沉人底部，排 有机物料时出料槽口会阻挡部分 含少量有机物的水 ，同时阻挡 了 沉积于底部的细砂 ，由于细砂 的 存在，这些水不能直接使用，排 掉则造成浪费，为此，经改造研 究决定增加旋流除砂系统。将阻挡的水吸人旋流 除砂器后并产生强烈的旋转运动，由于砂和水的 密度不同，在离心力，向心力 、浮力和流体曳力 的共同作用下使细砂沉积到除砂器底部经排出动 作达到除砂的目的。将得到的纯净水再次送入捞沙 餐厨垃圾卜 固液分离 卜 油水分离 I I 固液分离 1 ． _ 粪便、 污泥 歪陋 大件干扰物 l l可回收物 木塑 聚合物 发酵液 广 固液分离 l 翌 苎 墨 r - L 1 奎 竺 图 1 垃圾处理厂的生产工艺流程 沼气 丁 CNG 图2 捞砂机工作流程图 [ 二 二 ] Ⅱ 王小宏 等基于P L C的生活垃圾处理厂捞砂机 系统的应用设计 工业自动 机 ，实现了废水再利用 。 球磨机破碎后出来的 糊 状有 机 物料仍 带 有 细 砂 ，随着设备的运行有机 物不断的被 自动的送到有 机 物制 浆 分选 机 的集料 箱 ，同时 ，箱 中的液位计 时刻显示当前液位值 ，当 检测到液位值时底部 自吸 式进料气动阀则打开 ，有 机物料经底部管道不断的 被 吸人分选 机 的除砂罐并 不停的高速旋转 ，达到预 设时间后进行一次性排砂， 当进料气动阀关闭的同时除 砂罐上面的出料气动阀打开 并不断的将纯净的有机物料 送人有机物制浆分选机的集 H 一 0 II I 1 。 L _ 1 擗 一 _ - j 1 J L I 擗杩 K6 O 0 0 t T O 1 1 号除砂器运行时 间 f 1号除砂器排砂时间 Y 31 号除砂气动阀 K8 0 0 0 T 2 2 号除砂器运行时间 2 号除砂器排砂 时间 Y 4 2 号除砂气动 阀 K 1 20 00 T 43 号除砂器运行时间 料箱 ，形成一个不断除砂 和回送的循环 的闭环 回 路。排砂时排砂阀打开，同时其他气动阀自动关 掉。当周转箱的液位计显示集料箱已满时进、出料 气动阀关闭， 排料气动阀打开有机物料被吸人调节 罐，待添加其他物料后进行厌氧发酵 ，详细工作 流程如图2 所示。 2 ． 2 旋流除砂控制系统操作设计 旋流除砂 系统采用三菱 P L C控制 ，配有独立 的控制站 ，通过控制站按钮启动旋流除砂的控制 动作 。控 制站装置 系统 的按钮分布如 图 3 所示 。 泵的作用是提升物料 ，在除砂罐旋转沉砂时循环 阀处于O N 状态，旋转完毕后进行排砂、补水、冲 洗完成一个除砂工作周期 ，2 号泵及3 号排砂罐属 于备用设备。 2 ． 3 旋流除砂系统程序设计 本次 采用 的f G X D e v e l o p e r 8 ． 8 6版编 程软件 ， 详细的设计程序如图4 所示 ，程序中充分地利用 了P L C的起 、保 、停及定时功能。 L 1 2 x l l 6 1 7 Ix 2 0 X2 1 X2 2 刖 X2 3 X2 4 Y1 3 图4 旋流除砂系统程序设计 K T 3 5 0 3号除砂器运行时间 Y6 3号除砂器运行时 间 3结束语 捞砂机是垃圾处理厂的必需设备 ，本设备结 构简单 ，并且采用齿轮、齿圈啮合的方式有效的 解决了雨雾天气托轮和滚筒之间打滑的问题 ，给 工作正常运行提供了保障。旋流除砂系统有效的 实现了废水的再利用，降低了运行成本，提高了 工作效率；有机物制浆分选机的自吸闭环式的循 环除砂系统有效 的去除了有机物 中的细砂 ，充分 的解决 了细砂对有机物料发酵的影响。 参考文献 [ 1 ]刘佳 ，赵 玉柱 ，韩 文彪 ，等． 有机 固体废 弃物厌 氧 发 酵 产 沼 气 的脱 硫技 术[ J ]． 农机 化 研 究 ， 2 0 1 4 1 0 2 2 3 2 2 7 ． [ 2 ]刘宾，夏晓华，赵玉柱． 城市有机废弃物联合厌氧发 酵工程实例 [ J ]． 北方环境，2 0 1 1 1 1 1 9 8 1 9 9 ． [ 3 ]钱善本． 基于P L C的地埋式提料装置垃圾压缩系统设 计 [ J ]． 机电工程技术，2 0 1 5 0 2 2 8 3 0 ． [ 4 ]颜志成． 基于P L C的真空压力控制 系统设计 [ J ]． 机 电工程技术。2 0 1 5 0 7 6 3 6 6 ． [ 5 ]皮壮行． 可编程控制器的系统设计与应用实例 [ M]． 北京 机械 工业 出版社 ，2 0 0 0 ． [ 6 ]张影微． 基于P L C和组态软件的厌氧发酵控制系统研 究 [ D]． 哈 尔滨东北农业大学，2 0 1 3 ． [ 7 ]陆运华． 图解电器及P L c 控制技术 [ M]． 北京机械 工业 出版社 ．2 0 1 0 ． 第一作者简介王小宏 ，女，1 9 8 4 年生，内蒙古呼和浩特 人 ，硕士研究生，助理工程师。研究领域自动化。已发 表论文2 篇。 编辑 阮毅