可编程逻辑控制器在光伏行业污水处理中的应用

2018-01-25徐健

上海化工 2017年11期

徐健

海申机电总厂（象山）（浙江宁波 315718）

光伏行业废水的主要成分为高浓度的氟化钙（CaF2），此类污水具有密度大、沉降速度快的特性。如自控系统配置不当，离心机在固液分离过程中极易出现因排泥不畅而导致设备整体震动大、故障报警、故障停机等一系列问题，影响生产正常进行。本文以LW350EC离心机为例，针对光伏行业污水物料特性，开发了LW350EC离心机可编程逻辑控制器（PLC）自动控制系统，通过可编程控制器对离心机的运行数据进行实时采集、分析，并根据各项反馈信息进行计算，然后自动调节离心机的运行参数，以保证其运行的稳定性、可靠性和理想的分离效果等。

1 离心机概述

LW350EC离心机主要由副电机、差速器、螺旋体、转鼓、主轴承、机座、机罩、传动装置及主电机等组成，具体结构如图1所示，其主要参数见表1。

图1 离心机的结构

表1 离心机主要技术参数

1.1 工作原理

光伏废水经进料管和螺旋出料口进入转鼓（转鼓的工作面积越大，离心机的处理能力越大），在高速旋转产生的离心力作用下，密度较大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，与转鼓作相对运动的螺旋叶片不断地将转鼓内壁上的固相颗粒刮下并推出排渣口。分离后的清液经液层调节板开口流出转鼓。螺旋与转鼓之间的相对运动（即差转速）是通过差速器来实现的，其大小由副电机控制，从而实现了离心机对物料的连续分离。

2 LW350EC离心机控制系统

LW350EC离心机控制系统由PLC、触摸屏（HMI）、变频器、外围电路等组成，其主要结构如图2所示。

图2 自动控制总图

2.1 工作参数设置

离心机的运行数据采集是该系统的核心资源，副电机转矩和主电机电流值的高精度采集是离心机长期稳定运行的基本保证。

该PLC控制系统用于离心机及配套设备的启动、分离、冲洗，顺序动作及运行数据的自动控制。PLC自动控制系统内部增加了离心机副电机运行转矩的检测控制语段。当离心机运行时，控制器实时接收离心机副电机变频器模拟量输出（AO）口输出的转矩模拟信号，输入内部中央处理器（CPU）进行比较分析。当反馈信号显示离心机推料不顺时，处理器通过自身的AO口输出到副电机变频器的模拟量输入（AI）口，调整副变频器的转速，从而增加离心机的推料速度。当推料速度增加后，控制器自动进入延时检测程序段，延时过后检测离心机副电机变频器的转矩，并与之前检测的转矩值进行比较。如检测值恢复正常，则慢慢降低推料速度，以保持分离渣项的效果；反之，控制器将自动停止供料设备，使离心机在无进料的状态下，强行排出堆积在离心机转鼓内的积料。停料延时一段时间后，再次进行离心机副电机变频器转矩值的检测。如果副电机变频器的转矩值与之前相比有明显的下降趋势，则自动恢复供料设备的运行，逐步增加处理量，恢复正常工作；反之，则说明进料波动大，离心机转鼓内部有大量无法及时排出的物料已堆积并结块，设备无法继续进行工作，此时控制器将自动进入冲洗程序，清洗离心机并停机等待操作人员确认后再次运行。为避免进料波动导致物料堆积在离心机转鼓内部甚至无法自动排除故障的发生，控制器内部设计增加了运行电流实时检测和进料量联锁语段。当离心机在运行过程中出现进料波动，导致运行电流极速升高时，系统将逐步降低进料量，控制推料速度达到稳定运行的目的。整套PLC自动控制系统运行过程中的所有参数分别通过触摸屏和通讯模块展示在现场控制柜和中控室，以便操作人员记录和观察。