化工动设备的停机定点位置逻辑分析

徐瑞，李珺涛，张隽爽，张帆

（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060）

在工业设备中，很多设备是间歇运行，整个工艺过程的进料、运行、出料、包装则是依次进行。而设备整体转动的动设备，其进、出料口在运行中常规停机位置往往不在指定的区域，如此则无法进行加料、排料；如人为自行到停机位置加料，则可能造成很大的人身安全隐患。进而则需要保证设备在运转停机时转到指定位置，要实现该过程则需要一套完整的停车逻辑才能保证停机的定点位置。由于该设备的旋转轴为偏心安装，运行时则会出现设备的各个区域受力不均匀；旋转到重力偏心过大的位置停机时，再行启动会造成电机负载过大无法正常启动，给正常使用带来了诸多不便。

因此，在整个装置系统中，有一套完整的定点停车系统是非常有必要的。现以某石化企业一套真空轴偏心设备的实际应用进行进出料口的逻辑分析。

1 工艺介绍

真空转股干燥系统由真空转股干燥机，导热油加热、冷却，冷却水上水、回水及真空抽除系统组成；该系统的进出料及干燥过程都是在转股干燥机内完成，其运行过程为间歇性运行；首先，物料由干燥机顶部加入，启动旋转主电机经过约4小时的干燥；由于每次加入物料湿含量不同，物料在设备内的运行时间也略有不同，故干燥机的转动需调整频率；经过多次试验后，干燥机在20Hz的速度下运行，可满足每次处理物料的合格标准；物料处理完毕停止电机，将物料从干燥机底部料口处排出，整个流程即完成；期间的导热油和冷却水分别完成真空转股的加热和冷却，真空系统保证干燥机运行时内部处于真空状态；而在该过程中发现，干燥机进料和出料口的位置需特别注意。

由图1中可看出，该流程干燥机为一轴偏心设备，转轴运转时在各侧的受力不均匀，进料、出料口为同一个口，且均在设备上固定位置，设备旋转至正上方时加料，转至正下方时卸料。如正常停机时，进出料口方向无法保证与加料平台、出料包装处位置对正；且再次启动时，可能因为设备重心过低而无法启动。

图1 轴偏心式真空干燥机

针对以上问题，该系统需在设计中通过合理的逻辑控制方式，将设备停到定点位置上，方可满足本工艺的运行要求。

2 定点停机方案设计

为了使设备能在指定位置停下，则需要考虑在设备上增加辅助感应装置，在装置的固定框架上装设检测装置；当设备转动时，其上的感应装置随设备成圆周转动，当感应到检测装置时，随即将闭合信号发出送至编程系统，而后在编程系统中通过指定的逻辑关系实现设备停机时停在定点位置上。设备上的感应装置是通过在设备运转轴上增加一只金属圆盘，沿该盘的圆周上开两条1/4～1/2长的沟槽，且沟槽分布在两个不同半圆面上。在沟槽内用螺栓固定外沿略凸出圆盘的扁钢，该扁钢即为设备运行时的感应装置；其中，用于感应进料口的沟槽内固定一块扁钢；感应出料口的沟槽内固定两块扁钢。同时，为保证检测装置的灵敏度高、质量好、使用成本低，我们选用了倍加福接点式接近开关。该停机过程中，当设备操作按钮发出停机信号时，接近开关便开始检测设备辅助感应装置的信号，检测到信号后，程序按照指定的逻辑进行停机，最终实现停止位置处于进、出料口的正对位置，具体方案的设计如图2、3所示。以上方案的安装注意点是：保证接近开关与辅助感应扁钢在竖直面上平行，且在感应区域的间距需控制在5mm内；逻辑控制上的注意点是：在给定停机信号时，需延迟停机信号一定时间，确认接近开关感应到信号后，按逻辑关系并考虑设备本身的惯性，继续延迟数秒后方发出实际停机指令信号停机。

图2 进料口检测装置方案图

3 定点停机逻辑分析

为保证真空转股干燥系统正常使用，转股干燥机主电机操作柱需配备两个；一个为常规操作柱，用来启停电机，该操作柱接至变频器控制柜，在调试设备和紧急开停车时使用；另一个为装卸料操作柱，该操作柱至少有一个启动按钮和两个停机按钮，两个停机按钮分别标示为装料停机和卸料停机，这三个按钮的信号接至DCS（或PLC）系统，采用程序控制。

图3 出料口检测装置方案图

3.1 进、出料停机信号的逻辑分析

保证辅助感应扁钢和接近开关安装完好后，启动主电机使真空转股干燥机转动，运行一切正常后，准备停机时进入定点逻辑控制阶段。

首先，系统按下停机按钮，触发DCS（或PLC）系统，自动将主电机变频器频率给定信号调整到15Hz，达到该频率运行稳定后检测接近开关是否接收到扁钢的感应信号；如5秒内检测到该感应信号，则放弃并重新检测；如5秒后才检测到，则继续检测3秒；3秒内检测不到感应信号，则判断该次检测为进料停机；如3秒内检测到感应信号，则判断该次为出料停机；以此区分进料与出料的逻辑程序。具体操作流程框图见图4，确认逻辑关系后，即可按照其先后顺序在程序中完成进出料信号的区分。

图4 进料、出料停机信号区分逻辑框图

3.2 停机信号的定点逻辑控制

要使进出料口能够准确地停在指定位置，则需要多次实践对沟槽内凸出扁钢的位置进行调整。先将传感器感应位置与出料口的弧度调整到一个指定位置，然后，将变频器为调整为斜坡停车，并经过计算设置停车时间，使其正好与所需求的弧度对应；

4 定点停机逻辑效果分析

对该套轴偏心式真空转股干燥机定点停机位置的修改，使干燥机的进出料口每次都能按指定的位置停准，如此则可在进出料口的上下方配备相应的管道；每个循环的运行，都可实现自动加料、排料，其上游和下游可以通过泵送或输送装置将物料送至指定的位置包装，大大降低了工作人员的劳动强度，提高了装置的自动化水平；且每个循环的工作时间也相应缩短，产量有所提升。

5 结语

通过对轴偏心真空转股干燥机进出料口位置停机的定点研究，使整套系统的工作效率有了进一步的提高，该停机逻辑的研究和分析还为我单位同类接口随本体一起转动的动设备提供了参考借鉴，以便在以后的装备研究使用中提高产品的优越性。