李生斌

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司鉀肥分公司，青海 格爾木 816000）

0 引言

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司鉀肥分公司百萬噸氯化鉀生產(chǎn)線擁有14條真空帶式過濾機(jī)，是早期引進(jìn)美國艾母科公司的先進(jìn)過濾進(jìn)口設(shè)備，相對于離心機(jī)分離設(shè)備處理能力大，濾液中固相穿率低，運(yùn)行成本低，運(yùn)行穩(wěn)定等特點。但缺點是過濾水份沒有離心機(jī)低，自動化水平較差。隨著自動檢測監(jiān)測元件和關(guān)鍵部件的發(fā)展，該設(shè)備也在向自動化水平快速發(fā)展，需要實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)線高度自動化控制的要求[1]。目前帶機(jī)行業(yè)主要實現(xiàn)了帶機(jī)物料厚度監(jiān)測和變頻調(diào)速，粗放式的調(diào)節(jié)物料的處理能力，無法實現(xiàn)精準(zhǔn)自動控制，對連續(xù)的工藝精準(zhǔn)控制受局限。并且對于系統(tǒng)保護(hù)只有驅(qū)動過載保護(hù)和調(diào)偏裝置自動調(diào)偏，未實現(xiàn)關(guān)鍵部件和加減料之間連鎖自動保護(hù)和及精準(zhǔn)加減料調(diào)節(jié)等功能[2]。

1 帶式過濾機(jī)的組成原理及工作過程

該水平帶式過濾機(jī)自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)、驅(qū)動變頻器、真空過濾帶機(jī)、重力沉降式張緊輥、自動糾偏裝置、壓力傳感器（真空箱壓力和糾偏器壓力）、急停拉繩開關(guān)、限位開關(guān)、料位變送器、液位計、進(jìn)料調(diào)節(jié)閥、進(jìn)料管道等組成（見圖1）。水平帶式過濾機(jī)其外形猶如大型的帶式輸送機(jī)，它是利用礦漿的重力和真空抽吸力實現(xiàn)固液分離的一種高效過濾設(shè)備。水平過濾機(jī)的工作過程：大膠帶上面覆蓋一層濾布，濾布與大膠帶同步前進(jìn)，膠帶上面有許多縱橫交錯的錐形溝槽，形如壓濾機(jī)的濾板，溝槽中部有出液孔眼，運(yùn)行時孔眼與其下部的真空抽液相通。由于真空作用，濾布吸附在膠帶上，礦漿隨著濾布水平移動，比較均勻的分布在濾布上，濾液從孔眼被抽吸到汽氣液分離器中，濾渣被留在介質(zhì)（濾布）上進(jìn)入下到工序，從而實現(xiàn)較為徹底的固液分離。

圖1 真空式過濾帶機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

2 故障報警和關(guān)鍵部件連鎖保護(hù)設(shè)計

高度自動化設(shè)備關(guān)鍵部件自動保護(hù)是基礎(chǔ)，該帶機(jī)改造設(shè)計主要在限位開關(guān)與滑動張緊輥（作用是張緊濾布，可上下滑動）的限位設(shè)計。在水平帶機(jī)運(yùn)行過程中加料過多（負(fù)荷過大、帶機(jī)軸故障或濾布跑偏、濾布打卷等），張緊輥受力向上移動，觸動限位開關(guān)而停機(jī)保護(hù)?；赑LC系統(tǒng)控制的限位開關(guān)信號與進(jìn)料調(diào)節(jié)閥、驅(qū)動減速機(jī)連鎖，在上述故障中最大程度的進(jìn)行自動保護(hù)。

雙側(cè)設(shè)置的糾偏開關(guān)（氣管串聯(lián)連鎖），當(dāng)糾偏開關(guān)（核心部件為機(jī)械三位兩通氣動閥）失靈或濾布跑偏將會導(dǎo)致排氣口連續(xù)排氣，通過安裝壓力傳感器輸出信號傳輸至PLC，可實現(xiàn)規(guī)定時間內(nèi)報警和未處理狀態(tài)將進(jìn)料調(diào)節(jié)閥關(guān)閉停止進(jìn)料保護(hù)，主要實現(xiàn)長時間糾偏器故障損壞濾布或嚴(yán)重時卷濾布卷入設(shè)備內(nèi)等狀態(tài)下的保護(hù)。另外緊急拉繩急停開關(guān)也與進(jìn)料閥、驅(qū)動裝置進(jìn)行連鎖[3]。當(dāng)發(fā)生人員或設(shè)備事故時，就近人員通過拉繩拉動開關(guān)就能實現(xiàn)物料的自動切斷和設(shè)備緊急停機(jī)，避免事故發(fā)生和物料浪費(fèi)。

3 通過PLC精準(zhǔn)自動加減料控制設(shè)計

經(jīng)過各部件連鎖設(shè)計的帶機(jī)控制系統(tǒng)啟動時需要檢查相關(guān)信號（驅(qū)動減速機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、真空泵、糾偏開關(guān)、調(diào)節(jié)閥上電狀態(tài)、電流、壓力等信號）無故障后正常啟動。在PLC系統(tǒng)中輸入處理量指令后，PLC將按處理量值范圍按階段進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整驅(qū)動減速機(jī)頻率四種狀態(tài)的過程調(diào)節(jié)，調(diào)整料位厚度和頻率之間的最佳狀態(tài)，此過程根據(jù)物料性質(zhì)和處理能力對設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的標(biāo)定來實現(xiàn)帶機(jī)精準(zhǔn)加減料，四種狀態(tài)的過程始終監(jiān)測各組件的運(yùn)行參數(shù)及故障，實現(xiàn)加減料和突發(fā)故障報警及自動停機(jī)控制。

加減料過程控制和連鎖參數(shù)標(biāo)定值（根據(jù)實際工況標(biāo)定），見表1。帶機(jī)啟動后控制系統(tǒng)掃描各輔助部件設(shè)備信號無故障，根據(jù)系統(tǒng)中輸入的處理量指令逐漸按階段加減料。首次加料前帶機(jī)進(jìn)入準(zhǔn)備階段，運(yùn)行頻率必須達(dá)到25HZ以上及各項參數(shù)符合最大值要求，之后數(shù)秒內(nèi)進(jìn)入初段加料，頻率自動增加（PID1），同時閥門開始加料至設(shè)定厚度（PID2），以設(shè)定最大料位為參數(shù)值繼續(xù)調(diào)節(jié)頻率（PID3）達(dá)到要求的輸入處理量時截止，每個階段中都要重復(fù)的經(jīng)歷PID1～PID2～PID3循環(huán)調(diào)節(jié)（見圖2）；當(dāng)輸入的處理量超出或遞減到不同階段范圍內(nèi)時，系統(tǒng)將按設(shè)定邏輯順序自行進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)入相對于階段實現(xiàn)帶機(jī)自動加減料調(diào)節(jié)。

表1 控制過程標(biāo)定參數(shù)

上述數(shù)據(jù)通過PID自動調(diào)節(jié)過程（見圖2）：對相互之間關(guān)聯(lián)的三個回路，控制上它們存在聯(lián)動，對這種應(yīng)用進(jìn)行級聯(lián)控制（程序見圖3）。

圖2 PID控制調(diào)節(jié)關(guān)系圖

圖3 程序梯形邏輯控制圖

礦量計算公式：Mq=V×1.05Vq=F×1475/50×1/155×3.141592×1.3092×3.05×H

（Mq質(zhì)量礦量=V體積×P堆密度（范圍1.1∽1.2），Vq體積礦量=F頻率×n轉(zhuǎn)速/50×i轉(zhuǎn)比×π×?大膠輥直徑×k濾布有效寬度×h厚度）

頻率范圍：30∽45HZ厚度范圍：2∽7cm閥門開度：10∽50

另外帶機(jī)過濕料，帶機(jī)濾餅厚度低于最低極限值時（一般低于2公分），帶機(jī)將繼續(xù)開啟閥門加料，10秒后料位變送器無連續(xù)變化時，仍低于最低值時，料位器檢測的厚度達(dá)不到要求，繼續(xù)報警10秒后（判斷為料供應(yīng)不足或濃度過低過濕料）將切斷閥門并停機(jī)。

4 帶機(jī)的自動控制在工藝生產(chǎn)鏈中的應(yīng)用條件

帶機(jī)作為過濾設(shè)備在工藝中的主要參數(shù)為每小時處理量，而正常運(yùn)行的前提條件跟濃度和流量有關(guān)，如果濃度變化后帶機(jī)調(diào)節(jié)方式將會發(fā)生較大變化，自動控制狀態(tài)也會偏移。因此，過濾設(shè)備進(jìn)料濃度必須保持大于等于40%±5%是前提條件。

5 帶機(jī)自動控制在智能化控制系統(tǒng)中的控制應(yīng)用

目前離心機(jī)特別是進(jìn)口設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)自身連鎖和調(diào)節(jié)控制，但帶機(jī)在工藝過程中進(jìn)行自動控制目前還處在半自動化狀態(tài)，完全實現(xiàn)自動化控制和應(yīng)用較為復(fù)雜。作為關(guān)鍵設(shè)備在工藝過程中進(jìn)行自動控制不僅基于自身的PLC成熟穩(wěn)定的控制邏輯系統(tǒng)，而且整個工藝過程控制自動化還需要基于該機(jī)PLC控制基礎(chǔ)上，集成到上位機(jī)系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)前后工藝設(shè)備連鎖自動控制（見圖4）[4]。主要將進(jìn)料輸送泵頻率和濃度，多臺帶機(jī)的分配罐液位，下到工序需要的處理量連鎖起來，以帶機(jī)處理量（下到工序參數(shù)值）為變量輸入值發(fā)出命令，去調(diào)節(jié)帶機(jī)進(jìn)料流量或調(diào)整濃度（濃密機(jī)底流泵），以液位計液位條件（帶機(jī)分配罐）進(jìn)行帶機(jī)群體的料位最佳調(diào)節(jié)和報警，實現(xiàn)帶機(jī)設(shè)備高效運(yùn)行，使得工藝鏈運(yùn)行在最佳設(shè)備開機(jī)率和能耗下運(yùn)行。就鉀肥生產(chǎn)工藝中帶機(jī)過濾后進(jìn)入核心設(shè)備結(jié)晶器中，帶機(jī)的自動控制尤為重要，對工藝的最佳狀提供有力保障[5]。

圖4 工藝鏈間控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)圖

6 結(jié)語

通過此種形式的自動調(diào)節(jié)控制是對帶機(jī)常見緊急故障和關(guān)鍵部件故障突發(fā)實現(xiàn)自動停機(jī)保護(hù)，保障了水平帶機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，高效生產(chǎn)，減輕突發(fā)故障帶來的重大損失，減輕檢修強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。同時在該基礎(chǔ)上就能實現(xiàn)自動加減料功能，能夠保證帶機(jī)生產(chǎn)的利用率，降低能耗的消耗有著重要的現(xiàn)實意義。帶機(jī)作為工藝過程中的重要一環(huán)，整個設(shè)備的穩(wěn)定自動控制和連鎖保護(hù)，才能實現(xiàn)上位系統(tǒng)中的自動化智能調(diào)節(jié)和工藝的高效運(yùn)行。