酒精廠粉碎機的控制原理及應用

王秋雙

(廣東中科天元新能源科技有限公司，廣東　廣州　510650)

?

酒精廠粉碎機的控制原理及應用

王秋雙

(廣東中科天元新能源科技有限公司，廣東廣州510650)

粉碎機是粉碎車間的主要設備，它將玉米粉碎成合格的顆粒，為液糖化、發酵、蒸餾等后續車間提供原材料。粉碎機的方便操作與運轉平穩直接影響著整套酒精裝置的生產效率和生產質量，是整套酒精裝置最主要的基礎設備之一。本文結合泰國UBBE 400000LPD燃料乙醇及普級酒精裝項目，詳細分析描述粉碎機邏輯聯鎖控制和電氣系統的控制原理。

軟啟動器 正轉反轉 聯鎖控制 可編程控制器

隨著石油化石能源成本的提高以及對環境的污染，人們對新能源燃料越來越重視，給以生產燃料乙醇的酒精行業帶來了發展的黃金期。粉碎機作為酒精生產裝置必不可少的機械設備，產能逐年遞增。粉碎機的啟動、停止、正轉、反轉等功能都是通過控制接觸器、繼電器來實現，由于現今酒精成套裝置產能越來越大，直接啟動、停止會對整套電網造成沖擊，對粉碎機的主軸、銷軸、錘片、軸承座等主要運動部件可能造成嚴重的損毀。根據工藝流程特點及生產的實際情況，粉碎電機在配電設計時需多方考慮，確保設備安全啟停、平穩運轉，延長使用壽命[1]。

1　工藝控制要求及PLC系統設計

1.1粉碎車間工藝主要目

就是將提胚和去皮后的玉米粒(原物料玉米含水量小于14%)由變頻喂料器給粉碎機粉碎后，采用負壓箱機械輸送出料，粉碎后的顆粒度需小于0.6 mm，具體工藝流程如下：原物料由業主方利用斗提機或是皮帶輸送機輸送至料斗，在經過螺旋輸送機將其輸送到下方強力除鐵器，除塵除鐵后再由振動分子篩輸送到吸嘴，經吸嘴加壓后將干凈原物料打到粉碎機粉碎，在原物料滿足顆粒度要求后，最后進入旋風分離器分離[2]。根據上述工藝流程要求，現需對粉碎機與其他設備進行聯鎖控制，確保故障停車時，其它設備聯鎖停車，避免物料堵塞造成設備損毀，釀成人身安全及大量財產損失。具體聯鎖方案為：料斗V20202物位由LT2001A和LT2001B檢測，并在物位低低時停粉碎機M20204；物位高高時停業主方皮帶輸送機L20201。聯鎖邏輯框圖如圖1所示。

圖1　邏輯聯鎖框圖

1.2PLC系統設計

(1)機械聯鎖使用大量接觸器、中間繼電器、時間繼電器常開或常閉點，搭建部分不僅非常困難而且可靠度低、故障率高，因此不采取機械聯鎖方案。

(2)可編程控制器(PLC)應用面極廣，它具有功能齊全、使用方便、維護容易、通用性強、可靠性高、性價比高等優點，在酒精等輕化工行業得到了及廣泛的應用，成為實現工業自動化的一種強有力的工具。泰國UBBE 400000LPD燃料乙醇及普級酒精裝項目基于以上背景，采用PLC控制實現粉碎機和其它動力設備的安全聯鎖，既提高了自動化水平，又節降低成本，一舉兩得。

(3)西門子S7-400型PLC，輸出形式繼電器，并結合適當的電氣設備搭建控制系統，具有響應速度快、動作準確、功能可擴展性強等特點。系統選用CPU414-3、電源模塊6ES7 407-0DA01-0AA0、數字量輸入模塊6ES7 421-1BL001、數字模擬量輸出模塊6ES7 422-1BH11、6ES7 431-1KFOO等，來滿足控制要求[3]。根據粉碎車間I/O表及控制要求，統計控制系統輸入、輸出信號的名稱、代碼，如表1所示。

表1　粉碎車間I/O表Table 1　Crushing workshop I/O list

2　粉碎機結構及配電部分系統控制原理

粉碎機由機體和傳動兩部分組成。機體分為兩個粉碎室，內部裝有96個錘片，對稱交錯排列。錘片在正轉一段時間第一角磨損后，需再反轉使用第二角，兩角都磨損后需更換。傳動部分由一臺三項鼠籠式異步電動機組成，以泰國UBBE 400000LPD燃料乙醇及普級酒精裝項目為例，電機參數為：額定功率160 kW，額定電壓380 V，額定電流325 A,額定頻率為50 Hz，額定轉速1390 r/min。根據上述特點可以確定粉碎機正反轉運行且大功率、大電流，因此配電控制方案為軟啟動一拖一且需帶正反轉，控制描述如下：

(1)粉碎機配電回路正轉啟動順序：當主電路負荷開關、塑殼斷路器QF1、QF2閉合時，在電路無故障情況下，啟動弱電控制電路1SB2啟動按鈕，接觸器2KM電磁線圈通電，常開點吸合，正轉中間繼電器3KA電磁線圈通電，軟啟動器輸入端3KA中間繼電器常開點閉合，軟啟動器啟動。軟啟動完成后，旁路中間繼電器電磁線圈KA通電,KA和3KA常開點吸合， 工頻運行中繼1KA通電，工頻運行接觸器1KM吸合，粉碎機正轉啟動。

(2)粉碎機配電回路反轉啟動順序：當主電路負荷開關、塑殼斷路器QF1、QF2閉合時，在電路無故障情況下，啟動弱電控制電路2SB2啟動按鈕，接觸器3KM電磁線圈通電，常開點吸合，正轉中間繼電器4KA電磁線圈通電，軟啟動器輸入端4KA中間繼電器常開點閉合，軟啟動器啟動。軟啟動完成后，旁路中間繼電器電磁線圈KA通電,KA和4KA常開點吸合， 工頻運行中繼2KA通電，工頻運行接觸器1KM吸合，粉碎機正轉啟動。

其中粉碎機正轉、反轉回路用接觸器2KM、3KM常閉點互鎖；熱繼電器KR常閉點，與接觸器1KM電磁線圈串聯，用于粉碎機過載保護。配電系統圖及二次原理圖[4]如圖2、圖3所示。

圖2　配電系統圖

圖3　二次原理圖

3　粉碎機開車調試注意事項

(1)在確定主配電線路及二次控制回路接線正確的情況下，先對粉碎機電機進行盤車，如主軸轉動順暢無阻塞，才可以給電進行空車試驗；

(2)試車時，給料量需逐步增加，并確保轉子轉動方向與進料方向一致；

(3)PLC現場啟動粉碎機電機(調試結束后禁止遠程啟動)，觀察電流，確認開車正常(包括軟啟動器)，然后均勻給料，不能忽多忽少，保證電機在額定電流下工作；

(4)停車時需空轉1～2 min，把機械內物料全部粉碎排除，才可以停機切斷電源。待停機程序完成，最后順序關掉相關設備。

4　結　論

為了確保酒精裝置酒精產出保質保量，原物料粉碎顆粒度必須滿足要求，而良好的配電設計、PLC系統設計對原物料的粉碎質量至關重要。只有嚴格按照工藝流程及相關國家規范的要求，從各個方面對粉碎機進行規劃、保護，才能保證粉碎機裝置安全、平穩運行。泰國UBBE 400000LPD燃料乙醇及普級酒精裝項目于2013年6月投產至今，粉碎機的配電系統、PLC控制系統使用性能安全、平穩、可靠。開車電流小，避免電機啟動時對電網的沖擊，延長了相關設備的使用壽命，完全滿足生產要求，深受業主好評。

[1]中華人民共和國機械工業部. GB50055-2011通用用電設備設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2012.

[2]肖明松,王孟杰. 燃料乙醇生產技術與工程建設[M].北京:人民郵電出版社，2010: 39-44.

[3]李冰,劉富強,王嘉男. 零基礎學西門子S7-300/400 PLC[M].北京:機械工業出版社，2010:65-74.

[4]中國建筑標準設計研究院. 10D303-2～3常用電機控制電路圖[S].北京:中國計劃出版社,2010.

Control Principle and Application of Crushing in the Alcohol Factory

WANG Qiu-shuang

(Guangdong Zhongke Tianyuan New Energy Science & Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510650, China)

Crusher is the main equipment of crushing workshop, by which corn can be broken down and granulated. The granules are the main materials for Liquid saccharification, fermentation and distillation, etc. It can be seen that the convenient operation and smooth running of crusher, one of the most basic equipment in alcohol, directly influence the efficiency and quality of the production. On the basis of the project of UBBE BIO-ETHANOL COMPANY LIMITED 400000 LPD ETHANOL PLANT PROJECT, crusher of interlock control and control principle of electrical system were demonstrated.

soft starter； forward and reverse；logic interlock control；programmable logic controller

TM764.2

A

1001-9677(2016)014-0176-03