CN111921864B - 风选器物料分离控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

风选器物料分离控制系统及其控制方法，涉及物料分离技术领域，其包括依次连接的一级输入管道、一级风选分离器、二级输入管道、二级风选分离器、输出管道，一级输入管道连接有一级分流管道，二级输入管道连接有二级分流管道，二级分流管道末端和一级分流管道末端一前一后连接于输出管道，一级分流管道上设有第一阀门，二级分流管道上设有第二阀门，位于一级分流管道末端与二级分流管道末端之间的输出管道上安装有第一流速计，位于二级分流管道末端与二级风选分离器之间的输出管道上安装有第二流速计。本发明可在混合物料流体出现较大的压力或流速波动时能够及时反馈并对其进行调节，解决流体分离不稳定的问题，并为不同物料流体提供合适的流速。

Description

风选器物料分离控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及物料分离技术领域，尤其指一种风选器物料分离控制系统及其控制方法。

背景技术

风选器的工作原理通常是在负压风机产生风力后，使进入风选箱的含尘物料能具有一定的速度，再利用物料中各种成分由于不同质量而产生不同的速度来进行分离，从而实现物料的可分类回收，而粉尘则可另行处理。

要实现物料的合理分离，就需要保证输送的风力能够平稳可调，一般而言，调节风力的方式是通过控制管道的通风截面积来控制流速和压力，而通风截面积的大小则是通过改变安装在管道上的蝶阀来调节的。但是现有的风选器物料分离系统往往会存在以下问题：

一方面，现有的风选器物料分离系统一般采用单一PID控制器对流速的设定值和实际值进行运算，再将运算结果转换成电流型或电压型模拟信号来改变蝶阀的开度，以控制流速和压力，其中，PID控制器的各项参数整定值将影响流体的稳定性，整定值不合适或者超出适用范围时，将不能满足准确调节流速的要求，甚至有可能出现较大的波动和突变，导致物料与物料、物料与粉尘不能有效分离，例如在卷烟生产过程中，若含有烟丝与粉尘等混合物料的气流的流速和压力过大，那么在经过烟丝分离装置时会导致其中的烟丝无法从含尘气流中分离出来，而是会随着粉尘一同被气流带到管道末端去；另一方面，现有的风选器物料分离系统对于各种物料分离所需的流速调节范围有限，因此容易导致分离效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风选器物料分离控制系统及其控制方法，以在混合物料流体出现较大的压力或流速波动时能够及时反馈并对其进行调节，解决流体分离不稳定的问题，并为不同物料流体提供合适的流速。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种风选器物料分离控制系统，包括沿混合物料的流动方向由前往后依次连接的一级输入管道、一级风选分离器、二级输入管道、二级风选分离器、输出管道以及负压风机，所述一级输入管道连接有一级分流管道，所述二级输入管道连接有二级分流管道，所述二级分流管道的末端和一级分流管道的末端以一前一后的位置顺序分别连接于输出管道，所述一级分流管道上设有第一阀门，所述二级分流管道上设有第二阀门，位于一级分流管道末端与二级分流管道末端之间的输出管道上安装有第一流速计，位于二级分流管道末端与二级风选分离器之间的输出管道上安装有第二流速计。

进一步地，所述第一阀门、第二阀门、第一流速计、第二流速计以及负压风机均连接至一个控制器。

更进一步地，所述一级分流管道的前端管口内和二级分流管道的前端管口内均设有过滤网。

另外，本发明还提供一种控制上述风选器物料分离控制系统的方法，其包括以下步骤：

S101、启动所述负压风机，使包含混合物料的流体从一级输入管道输入；优选地，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态进行流体的输入。

S102、根据所述第一流速计获取的实际流速大小及其预设流速大小，调节第一阀门的开度，从而对所述流体进行分流，使其一部分进入一级风选分离器、另一部分进入一级分流管道；优选地，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入一级风选分离器，通过所述控制器基于PID控制方式调节第一阀门的开度。

S103、根据所述第二流速计获取的实际流速大小及其预设流速大小，调节第二阀门的开度，从而对一级风选分离器中流出的流体进行分流，使其一部分进入二级风选分离器、另一部分进入二级分流管道；优选地，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入二级风选分离器，通过所述控制器基于PID控制方式调节第二阀门的开度。

S104、所述二级风选分离器、一级分流管道以及二级分流管道中流出的流体在汇集到输出管道后使其进入除尘设备中；优选地，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入除尘设备。

更优选地，在上述S101步骤和S104步骤中，采用变频器驱动所述负压风机来使流体达到流速或压力波动范围最小的稳态，所述变频器与控制器连接。

本发明工作原理是：当包含混合物料的流体进入一级输入管道（或二级输入管道）的过程中出现较大的压力或流速波动而致使其无法在一级风选分离器中（或二级风选分离器中）分离物料时，第一流速计（或第二流速计）能够及时检测并反馈，然后可通过调节第一阀门（或第二阀门）对一级分流管道（或二级分流管道）补风来实现分流，从而相应地减小一级输入管道（或二级输入管道）内的管道压力或流速，使得进入一级风选分离器（或二级风选分离器）中的流体的压力波动范围得到减小，保持该部分流体的稳定，使风选分离器能够有效分离物料，避免流体中的混合物料直接通向管道末端。

通过该系统来控制物料分离，根据反馈的流体压力或流速波动来实时调节流体的输出及其分流，不仅能够有效降低流体的压力或流速的波动范围，以解决流体分离不稳定的问题，使分离效果更好，还能使各级流体的流速均能够针对较大范围的设定值进行稳定调节，以保证为不同的物料流体提供合适的流速。

附图说明

图1为本发明实施例中的整体结构示意图；

图2为实施例中的控制方法流程示意图。

附图标记为：

1——一级输入管道 2——一级风选分离器 3——二级输入管道

4——二级风选分离器 5——输出管道 6a——一级分流管道

6b——二级分流管道 7a——第一阀门 7b——第二阀门

8a——第一流速计 8b——第二流速计。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定” 等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，风选器物料分离控制系统，包括沿混合物料的流动方向由前往后依次连接的一级输入管道1、一级风选分离器2、二级输入管道3、二级风选分离器4、输出管道5以及负压风机（附图中未示出），其中，一级输入管道1连接有一级分流管道6a，二级输入管道3连接有二级分流管道6b，二级分流管道6b的末端和一级分流管道6a的末端以一前一后的位置顺序分别连接于输出管道5，一级分流管道6a上设有第一阀门7a，二级分流管道6b上设有第二阀门7b，位于一级分流管道6a末端与二级分流管道6b末端之间的输出管道5上安装有第一流速计8a，位于二级分流管道6b末端与二级风选分离器4之间的输出管道5上安装有第二流速计8b。

上述实施方式提供的风选器物料分离控制系统在工作时，首先启动负压风机，使系统管道内部形成负压，并使第一流速计8a和第二流速计8b保持工作状态，同时第一阀门7a和第二阀门7b暂时处于关闭状态，当含有混合物料的流体从一级输入管道1进入后，第一流速计8a通过实时检测管道内流体的实际流速信息并反馈，然后通过对比预设流速大小，若实际流速过大则打开第一阀门7a，对一级分流管道6a进行补风以实现分流，那么进入一级风选分离器2的流体的压力及流速则能够得到相应的降低，从而使一级风选分离器2能够顺利对流体中的物料进行分离，避免该流体中的混合物料不经分离就直接排出一级风选分离器2，而被分离出的物料可被一级风选分离器2收集，第一流速计8a检测到的流速信息也相应发生改变（例如流速的大小减少）。

接着，经过初步分离的流体进一步往后流动并进入到二级输入管道1中，此时的第二流速计8b与第一流速计8a检测到的改变后的流速信息实际上是一致的，但由于系统管道内部压力存在波动的情况，例如批量生产加工车间中经常会设置多个并联的物料分离系统，使它们共用一套负压系统，当某些物料分离系统关闭时，其他的物料分离系统则会受到较大的压力波动，因此当波动产生时，可通过第二流速计8b检测到的流速信息来进行判断，若实际流速大小大于第二流速计8b的预设流速大小，则打开第二阀门7b，对二级分流管道6b进行补风以实现分流，从而使进入二级风选分离器4的流体的压力及流速能够相应的降低，以使二级风选分离器4能够顺利对该流体中的物料进行分离，避免该流体中的混合物料不经分离就直接排出二级风选分离器4，而被分离出的物料可被二级风选分离器4收集，第二流速计8b此时检测到的流速信息也相应发生改变（例如流速的大小减少）。

最后，从二级风选分离器4中、二级分流管道6b中以及从一级分流管道6a中流出的流体汇集到输出管道5中并一同流向末端，在输出管道5的末端还可设置一个除尘设备，本领域的技术人员应该知道，除尘设备可选用现有技术中常见的除尘器，只要能够具备一定的除尘效果并排出剩余流体到外部即可，其主要目的在于减少对环境的污染。

实际上，通过在一级分流管道6a的前端管口内和二级分流管道6b的前端管口内均设置过滤网（附图中未示出），可阻挡相应的物料并仅使含尘气体被分流到一级分流管道6a或二级分流管道6b中。

进一步，第一阀门7a、第二阀门7b、第一流速计8a、第二流速计8b以及负压风机均可连接至一个控制器，通过控制器控制各部件运行，能够使系统运作更加及时，另外，对于第一阀门7a和第二阀门7b而言，其具体结构可采用电动式的蝶阀，通过控制器可控制蝶阀的开度，从而来控制对应的分流管道中的流量大小，当然，本领域的技术人员都应该知道，对于具体的阀位信息，即阀位的目标开度而言，也可在蝶阀上设置相应的检测装置，并实时反馈给控制器，而通过控制器控制蝶阀进行相应开度的调整已是现有技术中的常规技术手段，因此不再进行赘述。

作为优选地，本领域的技术人员应该知道，第一流速计8a和第二流速计8b作为取压点，还可在其中设置防堵措施，例如增设防堵滤网等结构，从而可在进行流速检测时避免测量通道内轻易被粉尘堵塞。

另外，在本实施例中，如图2所示，还提供一种控制上述风选器物料分离控制系统的方法，其具体包括以下步骤：

S101、启动负压风机，使包含混合物料的流体从一级输入管道输入；优选地，可通过控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态进行流体的输入。

S102、根据第一流速计获取的实际流速大小及其预设流速大小，调节第一阀门的开度，从而对流体进行分流，使其一部分进入一级风选分离器、另一部分进入一级分流管道；优选地，可通过控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入一级风选分离器，可通过控制器基于PID控制方式调节第一阀门的开度。

S103、根据第二流速计获取的实际流速大小及其预设流速大小，调节第二阀门的开度，从而对一级风选分离器中流出的流体进行分流，使其一部分进入二级风选分离器、另一部分进入二级分流管道；优选地，可通过控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入二级风选分离器，可通过控制器基于PID控制方式调节第二阀门的开度。

S104、二级风选分离器、一级分流管道以及二级分流管道中流出的流体在汇集到输出管道后使其进入除尘设备中；优选地，可通过控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入除尘设备。

更优选地，在上述S101步骤和S104步骤中，可采用变频器驱动负压风机来使流体达到流速或压力波动范围最小的稳态，变频器与控制器连接。

实际上，目标流体的稳定程度及分离效果与流体的流速预设值及波动范围有关，在上述控制方法中，对于目标分流的流速与流体本身的流速不同的，需要对应的预设合适的流速。其中第一流速计8a和第二流速计8b作为检测单元，将检测到的流体信息反馈至控制器，控制器则可通过对获得的流体信息进行分析，并通过分析结果进一步调整阀门开度以实现对流体的压力和流速的调节。

需要说明的是，本领域的技术人员应该知道，上述控制方法中所涉及的IO控制方式以及PID控制方式均是现有的控制方法，其具体可通过依靠现有的程序算法应用到控制器上，来使控制器一一实现，本领域的技术人员对于这些控制方式已非常熟悉，其在实现这些控制方式时不存在任何的技术障碍。

通过上述控制方法运行的风选器物料分离控制系统，可以应用于风选器的物料分离，在流体出现较大的压力或流速波动时，能够及时反馈，实时调节流体及其分流的输出，以减小波动范围，从而解决了流体输出不稳定，分离效果不佳，因管道承受过大压力而导致的高故障率等问题。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (10)

1.风选器物料分离控制系统，包括沿混合物料的流动方向由前往后依次连接的一级输入管道（1）、一级风选分离器（2）、二级输入管道（3）、二级风选分离器（4）、输出管道（5）以及负压风机，其特征在于：所述一级输入管道（1）连接有一级分流管道（6a），所述二级输入管道（3）连接有二级分流管道（6b），所述二级分流管道（6b）的末端和一级分流管道（6a）的末端以一前一后的位置顺序分别连接于输出管道（5），所述一级分流管道（6a）上设有第一阀门（7a），所述二级分流管道（6b）上设有第二阀门（7b），位于一级分流管道（6a）末端与二级分流管道（6b）末端之间的输出管道（5）上安装有第一流速计（8a），位于二级分流管道（6b）末端与二级风选分离器（4）之间的输出管道（5）上安装有第二流速计（8b）。

2.根据权利要求1所述的风选器物料分离控制系统，其特征在于：所述第一阀门（7a）、第二阀门（7b）、第一流速计（8a）、第二流速计（8b）以及负压风机均连接至一个控制器，所述一级分流管道（6a）的前端管口内和二级分流管道（6b）的前端管口内均设有过滤网。

3.一种控制权利要求2所述的风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、启动所述负压风机，使包含混合物料的流体从一级输入管道（1）输入；

S102、根据所述第一流速计（8a）获取的实际流速大小及其预设流速大小，调节第一阀门（7a）的开度，从而对所述流体进行分流，使其一部分进入一级风选分离器（2）、另一部分进入一级分流管道（6a）；

S103、根据所述第二流速计（8b）获取的实际流速大小及其预设流速大小，调节第二阀门（7b）的开度，从而对一级风选分离器（2）中流出的流体进行分流，使其一部分进入二级风选分离器（4）、另一部分进入二级分流管道（6b）；

S104、所述二级风选分离器（4）、一级分流管道（6a）以及二级分流管道（6b）中流出的流体在汇集到输出管道（5）后使其进入除尘设备中。

4.根据权利要求3所述的控制风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于：在所述S101步骤中，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态进行流体的输入。

5.根据权利要求3所述的控制风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于：在所述S102步骤中，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入一级风选分离器（2）。

6.根据权利要求5所述的控制风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于：在所述S102步骤中，通过所述控制器基于PID控制方式调节第一阀门（7a）的开度。

7.根据权利要求3所述的控制风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于：在所述S103步骤中，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入二级风选分离器（4）。

8.根据权利要求7所述的控制风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于：在所述S103步骤中，通过所述控制器基于PID控制方式调节第二阀门（7b）的开度。

9.根据权利要求3所述的控制风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于：在所述S104步骤中，通过所述控制器基于IO控制方式以流速或压力波动范围最小的稳态下使流体输入除尘设备。

10.根据权利要求4或9所述的控制风选器物料分离控制系统的方法，其特征在于：采用变频器驱动所述负压风机来使流体达到流速或压力波动范围最小的稳态，所述变频器与控制器连接。

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