水泥磨冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造

王 斌

【摘要】水泥磨機(jī)的冷卻水系統(tǒng)是磨機(jī)的重要組成部分,其中磨機(jī)大瓦的冷卻水最為重要,該處合金傳熱快、熔點(diǎn)低,很容易發(fā)生高溫?zé)龤Т笸叩闹卮笤O(shè)備事故,造成企業(yè)的重大損失。本文通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的分析、改造,尋找解決問(wèn)題的途徑和方法。

【關(guān)鍵詞】水泥磨 冷卻水 改造

一、改造前

公司的冷卻水系統(tǒng)是利用設(shè)在山坡的水池,用水位壓差的方式供水。這種供水方式不能根據(jù)設(shè)備用水量的變化來(lái)調(diào)節(jié)水壓和流量。并且用水設(shè)備間互相影響,供水的波動(dòng)性大,無(wú)穩(wěn)定壓力的冷卻水。

近年來(lái),隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,用水設(shè)備的不斷增多,該系統(tǒng)能力越顯不足,表現(xiàn)在供水壓力、流量越來(lái)越小,設(shè)備的冷卻效果下降,直接影響到了設(shè)備的安全生產(chǎn)。以公司的制成一車間為例:由于冷卻效果不佳,尤其是夏季,磨機(jī)大瓦長(zhǎng)時(shí)間處于高溫(70~90℃)下運(yùn)轉(zhuǎn),使得原本可以使用3~5年的磨機(jī)大瓦,一年就需更換兩塊,給公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成極大的困難。

二、改造方案

根據(jù)現(xiàn)狀,公司決定對(duì)制成一車間的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過(guò)分析認(rèn)為:要保證磨機(jī)的大瓦有較好的冷卻效果,必須對(duì)流過(guò)大瓦的水的流量、壓力、流速及大瓦溫度進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。

冷卻水系統(tǒng)控制原理圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體工況,認(rèn)為該系統(tǒng)必須是一個(gè)能滿足多臺(tái)設(shè)備冷卻需要的自動(dòng)供水系統(tǒng),它應(yīng)具有自動(dòng)化程度高、可靠性好、高效節(jié)能、保護(hù)功能強(qiáng)、免維護(hù)等特點(diǎn)。于是設(shè)計(jì)采用了以工業(yè)控制微機(jī)(PLC)和變頻器為核心的冷卻水系統(tǒng)(見(jiàn)上圖)。它可在系統(tǒng)最大流量以下,根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)壓力、流量,對(duì)磨機(jī)大瓦溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.系統(tǒng)組成:微機(jī)控制柜、壓力傳感器、壓力儀表、溫度傳感器、水泵、各種閥門、管道等。

2.工作原理:該系統(tǒng)是一種壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于磨機(jī)等設(shè)備均是定流量冷卻方式,即單臺(tái)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中,沒(méi)有對(duì)水壓、流量變化的隨機(jī)要求;所以只要保持總供水管道內(nèi)壓力不變便能保證各用水設(shè)備的流量不變。該系統(tǒng)就是將檢測(cè)到的總管道內(nèi)的壓力值與所需要的設(shè)定值,進(jìn)行實(shí)時(shí)比較,根據(jù)比較結(jié)果隨時(shí)自動(dòng)跟蹤、調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和水泵投入數(shù)量,始終將總管道內(nèi)的水壓保持在設(shè)定值。

3.原理具體說(shuō)明:開(kāi)機(jī)前,首先通過(guò)智能調(diào)節(jié)器的數(shù)字面板設(shè)定磨機(jī)所需要的水壓值;在溫度控制儀上設(shè)定磨機(jī)大瓦所允許的工作溫度上限值。

系統(tǒng)運(yùn)行中,壓力傳感器將檢測(cè)到的水壓信號(hào)經(jīng)過(guò)壓力變送器送至智能調(diào)節(jié)器;調(diào)節(jié)器將兩者進(jìn)行跟蹤比較,將比較結(jié)果傳送給PLC;PLC根據(jù)接到的信號(hào)通過(guò)變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速。若水壓高于設(shè)定值,水泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)降低;若水壓低于設(shè)定值,水泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)升高;若水壓與設(shè)定值相等時(shí),水泵轉(zhuǎn)速保持不變。例如:假定1#磨機(jī)所需流量為5m³/h,2#磨機(jī)所需流量為6 m³/h,設(shè)定壓力為2Mp,1#磨機(jī)工作時(shí),水泵工作在較低速度下,此時(shí)變頻器可能工作在30Hz,水壓在2Mp,流量在5 m³/h;當(dāng)2#磨機(jī)投用后,變頻器工作參數(shù)迅速自動(dòng)調(diào)整到45Hz,總壓力仍為2Mp,1#磨機(jī)流量保持5 m³/h,2#磨機(jī)流量為6 m³/h,系統(tǒng)供水管道內(nèi)的總流量為11 m³/h,同時(shí)滿足兩臺(tái)磨機(jī)對(duì)冷卻水的要求。同理,當(dāng)1#磨機(jī)停機(jī)后,系統(tǒng)迅速調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,變頻器參數(shù)自動(dòng)調(diào)整到33Hz,為2#磨機(jī)提供的壓力仍為2Mp,流量仍為6 m³/h。磨機(jī)單獨(dú)運(yùn)行與同時(shí)運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)都能提供磨機(jī)各自所需流量。

在系統(tǒng)運(yùn)行中,針對(duì)各種異常情況,系統(tǒng)會(huì)迅速做出不同的反應(yīng)。如:當(dāng)檢測(cè)到大瓦溫度高于設(shè)定的最高工作溫度;管道內(nèi)水壓超過(guò)設(shè)定值;管道內(nèi)無(wú)水;水泵電機(jī)過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)負(fù)荷、缺相時(shí);PLC會(huì)鑒別報(bào)警類型,迅速啟動(dòng)相應(yīng)位置的報(bào)警裝置,及時(shí)通知操作人員。

三、改造后的運(yùn)行情況

該系統(tǒng)開(kāi)始投入運(yùn)行。開(kāi)機(jī)前設(shè)定磨機(jī)大瓦的最高工作溫度為65℃,設(shè)定系統(tǒng)管道壓力為1.2Mpa。設(shè)定完后,工業(yè)微機(jī)PLC開(kāi)始自檢,自檢成功后系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行,控制柜水壓顯示儀顯示的壓力值迅速?gòu)? Mpa調(diào)整到1.2Mpa,水壓穩(wěn)定。該系統(tǒng)1#水泵連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)后,工業(yè)微機(jī)PLC自動(dòng)控制2#水泵開(kāi)始運(yùn)行,停止1#水泵。2#水泵連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)后,系統(tǒng)又自動(dòng)切換到1#水泵。在此過(guò)程中系統(tǒng)的壓力一直恒定在1.2Mpa。

該系統(tǒng)投入使用后,從磨機(jī)大瓦處檢測(cè)的溫度都在正常的范圍內(nèi),即使在最炎熱的季節(jié)磨機(jī)大瓦處的溫度都未超過(guò)65℃,冷卻效果明顯,至今未出現(xiàn)一次溫度超高造成的報(bào)警。保證了制成一車間兩臺(tái)磨機(jī)的安全運(yùn)行,減少了設(shè)備事故,提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

四、結(jié)論

1.該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠,達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求,各項(xiàng)功能完善。具有以下特點(diǎn):

(1)操作方便,可根據(jù)實(shí)際需要在一定范圍內(nèi)設(shè)定冷卻水的壓力。

(2)自動(dòng)化程度高。

(3)保護(hù)功能齊全,具有超壓報(bào)警、超溫報(bào)警、無(wú)水欠壓報(bào)警等。

(4)低故障、免維護(hù)。

2.經(jīng)濟(jì)效益

以公司的制成一車間1#磨機(jī)為例:每年僅節(jié)省兩塊磨機(jī)大瓦的費(fèi)用就可獲得1.4萬(wàn)元,加上停機(jī)更換大瓦所發(fā)生的直接費(fèi)用,每年至少有3萬(wàn)元的直接效益。因停產(chǎn)造成的間接損失,每年至少有30萬(wàn)元。如果再加上其他磨機(jī),每年的經(jīng)濟(jì)效益就更加顯著。