螺旋刮刀式离心机保护控制设计优化

寇福卓,刘征强,李 臣,赵宝亮

(山东海化股份有限公司,山东 潍坊 262737)

螺旋刮刀式离心机(H1000)是利用高速旋转的离心力将固体、液体、固液混合物分离的机械设备。纯碱生产主要应用在二次脱水、液相水合系统的水分甩干分离中,使用过程中内壁容易粘结物料、过载、振动、超速等,导致转轴断裂、转筒损坏,偏心等造成设备重大损坏,更甚至于危害到工作人员安全,因此离心机的过流保护、油温、油压、振动、转速报警和连锁保护非常重要。但是如果连锁报警设计过于繁琐,也会带来操作不便,电气仪表误测、误报、频繁误停等弊端,同时对生产的连续性、电耗、汽耗、重灰产品质量产量也会产生影响。

1 离心机原保护控制设计

离心机油泵启动3 min后,油压大于0.4 MPa,离心机主机才允许启动,在油压大于0.4 MPa、振动小于8 mm/s、过载转速小于48 rpm、油温小于55 ℃、主带轮转速在750～850 rpm,这些参数都满足下具备投料条件,可以投料正常运行;若油压小于0.4 MPa、振动大于8 mm/s、过载转速大于48 rpm、油温大于60 ℃、主带轮转速小于750 rpm、主带轮转速大于850 rpm中有一个参数超标则离心机连锁停车。

2 优化后的保护设计

1)原设计的主机自动开停和顺控取消,油泵、主机的开机顺序和开停时间按操作规程手动控制。

2)润滑油温度点单点检测,可靠性较差;只设计报警同时参考就地温度检测,综合判定真实状况。

3)振动检测受现场干扰因素较多,容易误测、误报,只做报警设置,不参与连锁停车;转速只保留过载转速连锁,转速上下限设置报警。

4)主机过载、过流、缺相等保护由电机保护器功能设置,保护动作触点接入PLC参与连锁保护并设置保护器动作状态显示。

5)油压开关保护直接进入PLC参与连锁保护并设置开关状态显示,更便于识别判断。离心机油泵启动3 min后,油压大于0.4 MPa,离心机主机才允许启动,在油压大于0.4 MPa、过载转速小于48 rpm、这些参数都满足下具备投料条件,可以投料运行;若油压小于0.4 MPa、过载转速大于48 rpm、主机过载、过流、缺相保护中有一个参数超标都是连锁停车条件。

6)在振动大于10mm/s、油温大于55 ℃、主带轮转速小于750 rpm、主带轮转速大于850 rpm、主机过载、过流、缺相保护时DCS系统分别产生报警,操作人员分析判断具体情况做出应急措施。

7)增加油压开关状态显示,油压大于0.4 MPa,油压开关闭合,绿色,油压小于0.4 MPa,油压开关断开,红色。

3 DCS、PLC设计

控制系统设置电气PLC机柜两个、仪表DCS机柜一个配置中间继电器及接线端子。电气设备控制点接入PLC机柜01西门子300;仪表设备控制点接入DCS机柜01-西门子417-4H。离心机过载轮转速SI-651e-2>48 rpm的连锁停车信号由仪表DCS控制柜DO卡到中间继电器经端子排再到电气柜DI卡导入PLC连锁组态模块中作为连锁停车条件;油压开关、电机保护器触点经PLC控制柜DI卡导入PLC连锁组态模块中作为连锁停车条件。PLC连锁停车信号由DO卡到中间继电器经端子排再到电气低压配电柜二次回路中控制停机。系统设计如图2。

图1 H1000离心机优化后的连锁原理

图2 DCS、PLC系统设计图

4 其他优化措施

1)制定合理的H1000离心机检修计划,油箱内油量不低于油标,液压工作油采用46号液压油,使用油温在15～60 ℃,工作油每半年更换一次,第一次使用不应超过三个月。负荷试车不少于3小时,其中频繁启动试验1 h,启动次数不少于2次。

2)制定H1000离心机计划性维护方案,严格控制离心机运行周期和清洗间隔,每8 h清洗1次,每次清洗至少10 min。清洗时仔细检查轮毂区、密封区、和转鼓内清洗彻底干净。合理设置冲洗间隔,冲洗时间,保证冲洗效果,防止了物料沉淀形成不平衡和振动。

3)进液量提升至额定负荷(100 m3/h)的时间控制在2 h,必须确保悬浮液流量缓慢增加到额定值,并且流量稳定不能异常波动。

5 保护优化后效果

表1 优化前后对比分析表

H1000离心机保护优化后,达到了操作简便,运行稳定的目的。实现了超速、超温、不平衡故障自动报警,及过载、转速、过电流、油压连锁保护功能。