螺旋刮刀式離心機保護控制設計優化

寇福卓,劉征強,李 臣,趙寶亮

(山東海化股份有限公司,山東 濰坊 262737)

螺旋刮刀式離心機(H1000)是利用高速旋轉的離心力將固體、液體、固液混合物分離的機械設備。純堿生產主要應用在二次脫水、液相水合系統的水分甩干分離中,使用過程中內壁容易粘結物料、過載、振動、超速等,導致轉軸斷裂、轉筒損壞,偏心等造成設備重大損壞,更甚至于危害到工作人員安全,因此離心機的過流保護、油溫、油壓、振動、轉速報警和連鎖保護非常重要。但是如果連鎖報警設計過于繁瑣,也會帶來操作不便,電氣儀表誤測、誤報、頻繁誤停等弊端,同時對生產的連續性、電耗、汽耗、重灰產品質量產量也會產生影響。

1 離心機原保護控制設計

離心機油泵啟動3 min后,油壓大于0.4 MPa,離心機主機才允許啟動,在油壓大于0.4 MPa、振動小于8 mm/s、過載轉速小于48 rpm、油溫小于55 ℃、主帶輪轉速在750～850 rpm,這些參數都滿足下具備投料條件,可以投料正常運行;若油壓小于0.4 MPa、振動大于8 mm/s、過載轉速大于48 rpm、油溫大于60 ℃、主帶輪轉速小于750 rpm、主帶輪轉速大于850 rpm中有一個參數超標則離心機連鎖停車。

2 優化后的保護設計

1)原設計的主機自動開停和順控取消,油泵、主機的開機順序和開停時間按操作規程手動控制。

2)潤滑油溫度點單點檢測,可靠性較差;只設計報警同時參考就地溫度檢測,綜合判定真實狀況。

3)振動檢測受現場干擾因素較多,容易誤測、誤報,只做報警設置,不參與連鎖停車;轉速只保留過載轉速連鎖,轉速上下限設置報警。

4)主機過載、過流、缺相等保護由電機保護器功能設置,保護動作觸點接入PLC參與連鎖保護并設置保護器動作狀態顯示。

5)油壓開關保護直接進入PLC參與連鎖保護并設置開關狀態顯示,更便于識別判斷。離心機油泵啟動3 min后,油壓大于0.4 MPa,離心機主機才允許啟動,在油壓大于0.4 MPa、過載轉速小于48 rpm、這些參數都滿足下具備投料條件,可以投料運行;若油壓小于0.4 MPa、過載轉速大于48 rpm、主機過載、過流、缺相保護中有一個參數超標都是連鎖停車條件。

6)在振動大于10mm/s、油溫大于55 ℃、主帶輪轉速小于750 rpm、主帶輪轉速大于850 rpm、主機過載、過流、缺相保護時DCS系統分別產生報警,操作人員分析判斷具體情況做出應急措施。

7)增加油壓開關狀態顯示,油壓大于0.4 MPa,油壓開關閉合,綠色,油壓小于0.4 MPa,油壓開關斷開,紅色。

3 DCS、PLC設計

控制系統設置電氣PLC機柜兩個、儀表DCS機柜一個配置中間繼電器及接線端子。電氣設備控制點接入PLC機柜01西門子300;儀表設備控制點接入DCS機柜01-西門子417-4H。離心機過載輪轉速SI-651e-2>48 rpm的連鎖停車信號由儀表DCS控制柜DO卡到中間繼電器經端子排再到電氣柜DI卡導入PLC連鎖組態模塊中作為連鎖停車條件;油壓開關、電機保護器觸點經PLC控制柜DI卡導入PLC連鎖組態模塊中作為連鎖停車條件。PLC連鎖停車信號由DO卡到中間繼電器經端子排再到電氣低壓配電柜二次回路中控制停機。系統設計如圖2。

圖1 H1000離心機優化后的連鎖原理

圖2 DCS、PLC系統設計圖

4 其他優化措施

1)制定合理的H1000離心機檢修計劃,油箱內油量不低于油標,液壓工作油采用46號液壓油,使用油溫在15～60 ℃,工作油每半年更換一次,第一次使用不應超過三個月。負荷試車不少于3小時,其中頻繁啟動試驗1 h,啟動次數不少于2次。

2)制定H1000離心機計劃性維護方案,嚴格控制離心機運行周期和清洗間隔,每8 h清洗1次,每次清洗至少10 min。清洗時仔細檢查輪轂區、密封區、和轉鼓內清洗徹底干凈。合理設置沖洗間隔,沖洗時間,保證沖洗效果,防止了物料沉淀形成不平衡和振動。

3)進液量提升至額定負荷(100 m3/h)的時間控制在2 h,必須確保懸浮液流量緩慢增加到額定值,并且流量穩定不能異常波動。

5 保護優化后效果

表1 優化前后對比分析表

H1000離心機保護優化后,達到了操作簡便,運行穩定的目的。實現了超速、超溫、不平衡故障自動報警,及過載、轉速、過電流、油壓連鎖保護功能。