CN111930063B - 一种回转窑安全生产保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转窑安全生产保护系统，包括PLC控制器及输出输入装置，PLC控制器与多个安全子系统耦合控制，停电时安全生产系统运行保护UPS系统、危险区域进入实时光电监控报警系统、炉外工作区域危险气体泄漏实时检测报警,切断系统、停窑检修误操作保护系统、回转内胆(加热/冷却)运行监控报警系统、自动进料，称重系统运行报警保护系统、自动出料系统运行保护系统、加热自动控制保护报警系统、冷却水自动循环，水温过高，供水运行保护系统、废气焚烧处理炉自动运行监控系统、炉内压力控制及排气集尘保护系统、回转炉运行数据采集，无线远程监控系统、内胆倾斜角保护系统、炉内气氛检测报警系统、双PLC设计系统、实时报警监控系统。
Description
技术领域
本发明涉及回转窑PLC控制技术领域，尤其涉及一种回转窑安全生产保护系统。
背景技术
回转窑是一种使用电或者天然气进行煅烧、焙烧或干燥粒状及粉状物料的热工设备，回转窑在工作中可能遇到很多问题例如：
回转窑在正常生产运行时，突然断电，有以下几点可能会对设备或人员造成损害：设备停电时，炉内还有较高的温度，加热内胆长时间不转动，可能会出现弯曲变形情况，导致内胆报废；设备停电时，炉内物料还在烧成中，焚烧处理炉及排气集尘机无法运行情况下，会产生大量废气累积在炉内无法排出，导致炉内压力过高，废气有可能在内胆两侧的动密封处泄漏到车间；设备停电时，PLC控制系统，触摸屏，传感器，电子仪表等元件无法继续工作，导致人员无法及时掌握设备的实时信息，无法做出及时的处理。
同时，回转窑在正常生产运行时，对非专业人员进入到某些区域(加热区域，内胆驱动区域)时可能会造成伤害。
更进一步地，回转窑在正常生产过程中，因工艺要求会往炉压打入一种或多钟危险气体(如：乙炔)或因焚烧处理炉需要打入可燃气体(如：LPG，LNG)。当这些危险气体泄漏时可能会对人员造成伤害。
回转窑在检修过程中，同样可能出现因他人误操作造成不必要的设备损失和人员伤害。
回转窑在正常生产过程中，需要确保内胆处于转动状态，并且以设定的转速进行转动，若处于停止状态，可能导致内胆受热弯曲变形，导致内胆报废。若处于不以设定转速进行转动，可能导致物料在内胆内的滞留烧成时间不足，导致物料报废。另外由于现场使用环境可能比较恶劣，粉尘较多，另外有可能用到天然气及乙炔等特殊气体。普通电机在运行时有爆炸危险。
而只有内胆在转动情况下，才能保证物料不会在内胆内堆积，且只有在内胆转速n与理论转速n理论在允许误差范围内及物料必须不间断以设定供料速率进行供料情况下，才能保证物料在内胆内滞留足够的烧成时间。
物料在经过冷却段内胆时，如若冷却时间不过长导致出料温度过高，有可能导致下端设备损坏，同时当出料口堵塞或下段设备没有及时将所出物料处理或处理速度不够将有可能导致物料在出料仓堵塞。
对于现有技术常用电加热系统，回转窑在生产一段时间后，由于加热元件的老化导致电阻增大或断裂，使得发热效率变低，从而导致烧成温度无法达到设定温度影响生产。另外加热元件断裂有可能与炉壁相连，导致漏电。另外在运行时如果出现热电偶损坏腐蚀，导致热电偶得不到及时的更换而使温区不能加热控温，也会出现烧成物料报废的可能。
而回转窑在正常生产过程中，当冷却循环水水压或流量不足时，可能会导致冷却内胆内的物料无法得到有效的冷却，而导致出料温度过高，影响后段设备使用。
回转窑在正常生产过程中，窑内所产生的废气回含有有毒可燃成分，需要经过焚烧处理炉处理。在焚烧过程中，可能出现焚烧炉超温(当超过处理炉炉内保温材质最高耐温时有可能损坏处理炉)，或欠温或熄火(温度没有达到废气处理的温度，导致废气无法处理)，另外必须保证，燃气和助燃风的正常供应，才能保证焚烧炉正常运行。
回转窑在正常生产过程中，窑内所产生的废气在焚烧处理后，会伴有无法烧却的粉尘颗粒及高温。另外在物料烧成时会产生大量的废气从而导致窑内压力升高。当集尘机故障无法运行时，导致窑内废气无法排出，导致窑内压力过高，废气有可能从内胆的动密封处泄漏排至车间。
回转窑在正常生产过程中，需要确保炉内气氛氧含量达到工艺要求，才能确保物料烧成质量，氧含量不达标可能导致烧成物料报废，造成损失。
进一步地，设备在使用过程中，因为工艺参数原因需要调整内胆的倾斜角，本设备倾斜角通过电动升杠调整，调整后通过机械装置进行固定。电动升杠超过机械设计的上升和下降的极限位置，或者在机械装置固定后，误操作电动升杠，都有可能导致设备的机械结构或电动升杠损坏，倾斜角为重要工艺参数，误操作可能导致物料烧成报废。
因此，针对目前市场对回转窑的安全使用要求越来越高，需要开发的一套安全生产保护系统以提高设备在使用过程的安全性和稳定性，降低烧成物料报废率，以及保护操作维修使用人员安全，并实现清洁生产。
发明内容
本发明旨在解决背景技术中提到现有技术中存在的全部技术问题。为此，本发明公开了一种回转窑安全生产保护系统，所述系统包括PLC控制器及输出输入装置，所述PLC控制器与多个安全子系统耦合控制，其中，所述多个安全子系统包括：停电时安全生产系统运行保护UPS系统、危险区域进入实时光电监控报警系统、炉外工作区域危险气体泄漏实时检测报警,切断系统、停窑检修误操作保护系统、回转内胆加热冷却运行监控报警系统、自动进料，称重系统运行报警保护系统、自动出料系统运行保护系统、加热自动控制保护报警系统、冷却水自动循环，水温过高，供水运行保护系统、废气焚烧处理炉自动运行监控系统、炉内压力控制及排气集尘保护系统、回转炉运行数据采集，无线远程监控系统、内胆倾斜角保护系统、炉内气氛检测报警系统、故障安全型双PLC设计系统、实时报警监控系统。
更进一步地，所述停电时安全生产系统运行保护UPS系统进一步包括：UPS电源、及整个回转窑的电力控制系统，通过在回转窑的控制电源处安装一个UPS电源，在正常供电时UPS起稳压器作用，同时向机内电池充电，当断电时UPS立刻将电池内的电能供给控制电源使用，PLC控制系统在此情况下，会将设备的运行切换至断电安全运行模式。
更进一步地，所述断电安全运行模式包括：供料机停止运行不再继续往窑内供料，内胆保持运转，同时加热回路将切断不再继续加热，焚烧处理炉及排气集尘机继续维持运行保证残留废气能得到有效的处理和排放，并保证炉内保护气体的可控质量流量计正常运行。
更进一步地，所述危险区域进入实时光电监控报警系统进一步包括：PLC控制器，触摸屏，声光报警器，红外线探测装置，其中，危险区域四周都装有红外线探测装置，并在附近区域装有声光报警器，当有人误进入该区域时，系统会触发报警，声光报警器会触发报警警告进入该区域人员。
更进一步地，危险气体泄漏检测系统进一步包括：PLC控制器，触摸屏，声光报警器，危险气体检测探头，电磁阀，在气站区域装有危险气体检测探头，当探头检测到有危险气体泄漏并达到预设浓度阈值时，系统会将危险气体的总电磁阀自动切断并触发报警，声光报警器会触发报警警告人员禁止进入气站区域。
更进一步地，所述停窑检修误操作系统进一步包括：控制系统设置有用户管理系统，对不同用户角色进行区分，设置不同用户对应不同的角色，不同的角色对应于不同的操作权限，在有某一角色权限的用户登录触摸屏操作系统时，可将系统设定为对应状态，此状态下操作界面将处于锁定状态，该状态下，触摸屏操作界面其它权限的用户只能进行监视，只有具有相应权限的用户才能进行操作，并在触摸屏操作界面上显示警示信息字样。
更进一步地，所述回转内胆加热冷却运行监控报警系统进一步包括：声光报警器，内胆驱动由变频器驱动电机，通过链轮链条方式进行连接，主动链轮装在电机轴上，被动链轮装在内胆壁上；通过设定变频器频率确定主动和被动链轮的理论转速n理论，主动链轮和被动链轮侧面装有接近传感器，通过检测链轮的齿数或固定在链轮的标志物的方式：当链轮齿或标志物靠近接近传感器时，输出信号给PLC控制系统，远离接近传感器时，断开输出信号，PLC控制系统判断内胆及电机是否处于转动状态，若不在转动状态，系统则输出报警，在特殊情况下可设定将加热停止，以防止内胆长期处于高温和停止状态而弯曲变形，其中，PLC控制系统对接近传感器的输出进行计数的方式：链轮齿数为a，当PLC控制系统对接近传感器的输出进行计数也是a时，可以计算出链轮转一圈所需时间，从而计算出链轮转速n；通过比较计算出的内胆转速n与理论转速n理论是否在允许的误差范围内，若不在，系统则输出报警并自动停止供料机供料，同时在电机故障时，所控制的变频器也会输出报警。
更进一步地，所述自动进料，称重系统运行报警保护系统进一步包括：供料机下方装有称重传感器，可以准确显示供料仓内剩余物料重量，通过设置上下限重量设定值，控制上段设备往供料仓补料，确保物料持续供应不间断，并设置上下限报警值，当料仓内物料重量不在上下限报警值范围内，系统触发报警通知现场人员检查上段设备；同时供料机螺杆电机与内胆动作联动，只有在回转内胆加热冷却运行监控报警系统正常运行无报警情况下才允许供料，统计所进物料重量并进行记录，用于后续的数据追踪。
更进一步地，所述自动出料系统运行保护系统进一步包括：PLC控制器，触摸屏，声光报警器，料位计及热电偶，其中，当出料仓下部的热电偶检测到物料温度过高时，会触发报警并输出信号提醒下段设备，并提醒操作人员注意冷却循环水流量是否满足冷却要求，或冷却内胆转速是否过快导致冷却时间不够。
更进一步地，所述加热自动控制保护报警系统进一步包括：温控模块，可控硅，热电偶；通过PLC控制器启动加热回路，温控模块通过检测热电偶温度并以PID控制可控硅输出，其中，所述控硅具备检测加热回路的电流I及电压U值功能，所选可控硅及温控模块并带有通讯协议功能，可将检测数据上传至所述PLC控制器，所述PLC控制器通过数据运算可计算出当前加热元件的电阻值R＝U/I，通过电阻R值及温控模块输出百分比系统可以判断加热元件的老化程度，并输出报警通知生产维修人员何时需要停机更换维修；回转炉总回路装有漏电检测装置，通过电流值I及温控模块输出百分比，判断该回路是否出现漏电情况，若判断为出现漏电情况则系统会自动切断该回路加热并输出报警。
更进一步地，所述冷却水自动循环，水温过高，供水运行保护系统进一步包括：温控模块，热电偶，流量计，压力表，水位计；进水管道配有压力表，流量计并具备通讯协议和热电偶，冷却水池配备水位计，回水管道配备热电偶，所述PLC控制器读取进水管道的流量计瞬时流量和压力表压力值，与预先设定的报警值比较，若不在报警值设置范围则系统输出报警，系统通过监控进水管和回水管热电偶温度值，确保进水温度在允许范围，以确保冷却循环水正常运行，当超温时系统输出报警，冷却水池装有水位计，当水位过高时，输出报警，通知人员及时检查。
更进一步地，所述废气焚烧处理炉自动运行监控系统进一步包括：热电偶，执行器，电磁阀，压力开关，点火控制器，烧嘴，助燃风机；所述PLC控制器控制点火控制器对烧嘴点火及燃气电磁阀接通，点火后由温控模块检测热电偶温度与设定的处理温度比较，通过PID控制执行器输出控制焚烧处理炉内的温度，当检测到焚烧处理炉内的温度超温时，系统自动切断烧嘴点火及燃气电磁阀并输出“超温报警”，保护焚烧处理炉，此时系统保持自动点火功能，当温度下降至欠温时，系统自动执行一次点火并输出“欠温报警”，使烧嘴重新着火；当系统执行一次自动点火后，烧嘴没有着火时，系统将不再点火并输出“熄火报警”以此来保证焚烧处理炉的安全运行，同时烧嘴带有火焰检测功能，只有在点火或着火状态，燃气电磁阀才接通，其它情况燃气电磁阀则处于断开状态。
更进一步地，所述炉压控制及排气集尘保护系统进一步包括：热电偶，电动执行风阀，变频集尘机，压力传感器，其中，所述PLC控制器控制变频集尘机启动，压力传感器检测炉内压力反馈给温控模块，通过PID调节控制变频集尘机的输出频率，以达到控制稳定炉压的目的；排气管道分为两路，一路与集尘机进气口相连，配有冷风口，可捕冷风进入管道降低废气温度，管道装有热电偶，可根据检测温度调整冷风口抽闸开度大小，保证废气温度不会过高，温度过高系统则会触发“温度过高”报警，进气口前端装有单向导通阀，防止集尘机在反吹时，集尘机内收集的粉尘从冷风口处喷出，或反吹进炉内，导致炉内压力波动；另一路管道则与排气管道相连，并装有电磁阀，当集尘机故障无法运行时，窑内压力过高，系统输出“炉压压力过高”报警，并自动打开电动执行风阀，将废气及时排出。
更进一步地，所述炉内气氛检测报警系统进一步包括：氧含量分析仪，通过所述氧含量分析仪在线监测炉内气氛的氧含量，当炉内氧含量不达标时，系统输出报警并自动停止供料机供料，防止物料报废。
更进一步地，所述内胆倾斜角锁定保护系统进一步包括：行程开关，所述PLC控制器控制电动升杠上升下降，从而调整内胆的倾斜角，其中，控制方式为通过控制电动升杠上升或下降接通的时间来控制所要调整的倾斜角大小，在电动升杠在机械设计的上升和下降的极限位置处，装有所述行程开关，当内胆上升或下降到极限位置，触碰到行程开关时，PLC将控制电动升杠不在上升或下降；另外在机械设计的上升和下降的极限位置范围内装有一个可以移动的行程开关，当倾斜角调整完成并通过机械固定后，可以人工固定移动的行程开关，使其处于触碰状态，在该状态下，无论进行何种操作，都不允许电动升杠上升或下降。
更进一步地，所述无线远程监控系统进一步包括远程监控模块，其中所述远程监控模块可以将PLC控制器内的所有关于设备运行参数，报警信息收集起来，通过3G,4G网络或WIFI以网页或手机APP形式发布，并有用户管理系统，有授权的用户可以通过上网或手机APP及时了解设备运行情况，同时报警信息可以通过手机短信或微信等形式推送到指定用户的手机或微信上
与现有技术相比，本发明的有益效果为：1.停电时安全生产系统运行保护UPS系统：确保设备在断电状态下也能保证安全运行；2.危险区域进入系统：确保非专业人员不会误进入设备的危险区域造成伤害；3.危险气体泄漏检测系统：确保危险气体泄漏时能及时切断，保障设备和人员安全；4.停窑检修误操作保护系统：避免在检修过程中，可能出现因他人误操作造成不必要的设备损失和人员伤害；5.回转内胆加热冷却运行监控报警系统：确保内胆是以设定的工艺参数在运转，降低物料因设备原因造成报废率；6.进料保护系统：确保设备生产时，供料机持续供料，物料不会在内胆内堆积。同时系统可以统计所进物料重量并进行记录，方便后续的数据追踪；7.出料保护系统：确保物料出料温度，保证下段设备的正常使用；8.加热控制保护系统：保证加热回路正常运行，避免漏电情况，及时掌握加热元件老化情况，及时更换提高生产效率；9.冷却循环水保护系统：保证冷却循环水的正常运行，保证出料温度；10.焚烧处理炉保护系统：保证焚烧处理炉的正常运行，使废气得到有效的处理；11.炉压控制及排气集尘保护系统：保证生产时炉内压力稳定，避免压力过高造成设备和人员损伤；12.炉内气氛检测系统：保证设备生产运行时炉内氧含量在工艺范围内，避免因氧含量不达标而造成物料报废；13.内胆倾斜角锁定保护系统：保证设备生产运行时，倾斜角固定；14.故障安全型PLC系统：保证PLC控制系统的使用安全，控制系统的故障失效概率大幅降低；实时报警监控系统：保证现场人员了解设备的运行报警情况，及时做出相应的措施。有助于维修人员制定相应的设备检查维护计划，如：报警次数多的地方，就需要加强对该地方的检查；无线远程监控系统：能保证授权人员无论何时何地都能及时了解设备的生产运行情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明的所述的回转窑的简要结构图；
图2是本发明一实施例中的停电时安全生产系统运行保护UPS系统的逻辑框图；
图3是本发明一实施例中的炉外工作区域危险气体泄漏实时检测报警,切断系统的逻辑框图；
图4是本发明一实施例中的炉外工作区域危险气体泄漏实时检测报警,切断系统的结构图；
图5是本发明一实施例中的危险区域进入实时光电监控报警系统的逻辑框图；
图6是本发明一实施例中的危险区域进入实时光电监控报警系统的简要结构图；
图7是本发明一实施例中的停窑检修误操作保护系统的逻辑框图；
图8是本发明一实施例中的回转内胆加热冷却运行监控报警系统的逻辑框图；
图9是本发明一实施例中的回转内胆加热冷却运行监控报警系统的简要结构图；
图10是本发明一实施例中的自动进料，称重系统运行报警保护系统的逻辑框图；
图11是本发明一实施例中的自动进料，称重系统运行报警保护系统的简要结构图；
图12是本发明一实施例中的自动出料系统运行保护系统的逻辑框图；
图13是本发明一实施例中的自动出料系统运行保护系统的简要结构图；
图14是本发明一实施例中的加热自动控制保护报警系统的逻辑框图；
图15是本发明一实施例中的冷却水自动循环，水温过高，供水运行保护系统的逻辑框图；
图16是本发明一实施例中的冷却水自动循环，水温过高，供水运行保护系统的简要结构图；
图17是本发明一实施例中的废气焚烧处理炉自动运行监控系统的逻辑框图；
图18是本发明一实施例中的废气焚烧处理炉自动运行监控系统的简要结构图；
图19是本发明一实施例中的炉压控制及排气集尘保护系统的逻辑框图；
图20是本发明一实施例中的炉压控制及排气集尘保护系统的简要结构图；
图21是本发明一实施例中的炉内气氛检测报警系统的结构图；
图22是本发明一实施例中回转窑内胆倾斜角锁定保护系统的结构图；
图23是本发明一实施例中的无线远程监控系统的结构图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
参见图1-23的回转窑的多个安全子系统，回转窑的断电时安全生产系统运行保护UPS系统可以有效避免突然断电时带来的危害。该系统主要包括UPS电源、及整个回转窑的电力控制系统。本系统主要是在回转窑的控制电源处安装一个UPS电源，在正常供电时UPS起稳压器作用，同时向机内电池充电，当断电时UPS立刻将电池内的电能供给控制电源使用，PLC控制系统在此情况下，会将设备的运行切换至断电安全运行模式：在此模式下，1.供料机停止运行不再继续往窑内供料，内胆保持运转，保证内胆不会因长时间停止而弯曲变形2.加热回路将切断不再继续加热3.焚烧处理炉及排气集尘机继续维持运行保证残留废气能得到有效的处理和排放4.保证炉内保护气体如：氮气的可控质量流量计正常运行，保证炉内气氛安全。
优选地，回转窑在正常生产运行时，对非专业人员进入到某些区域(加热区域，内胆驱动区域)时可能会造成伤害。
针对上述情况，回转窑设有危险区域进入实时光电监控报警系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，红外线探测装置。危险区域四周都装有红外线探测装置，并在附近区域装有声光报警器，当有人误进入该区域时，系统会触发报警，声光报警器会触发报警警告进入该区域人员。
优选地，回转窑设有危险气体泄漏检测系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，危险气体检测探头，电磁阀，在气站区域装有危险气体检测探头，当探头检测到有危险气体泄漏并达到某一浓度时，系统会将危险气体的总电磁阀自动切断并触发报警，声光报警器会触发报警警告人员禁止进入气站区域。并且无论在回转窑正常使用或检修或其它情况下，只要系统设备在通电情况下，都在一直运行，确保安全。
优选地，回转窑设有停窑检修误操作系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏及声光报警器。控制系统有用户管理系统，不同用户具体不同的权限，主要分为“操作”“检修”“工艺”“管理”等权限，在有“检修”权限的用户登录触摸屏操作系统时，可将系统设定为维修状态，此状态下操作界面将处于锁定状态，该状态下，触摸屏操作界面其它权限的用户只能进行监视，只有“检修”权限的用户才能进行操作，并在触摸屏操作界面上显示“该设备正在检修，非维修人员禁止操作”字样。
优选地，回转窑设有回转内胆加热冷却运行监控报警系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，内胆驱动由变频器驱动电机，通过链轮链条方式进行连接，主动链轮装在电机轴上，被动链轮装在内胆壁上。通过设定变频器频率确定主动和被动链轮的理论转速n理论。主动链轮和被动链轮侧面装有接近传感器，通过检测链轮的齿数或固定在链轮的标志物的方式：当链轮齿或标志物靠近接近传感器时，输出信号给PLC控制系统，远离接近传感器时，断开输出信号。通过此方式PLC控制系统判断内胆及电机是否处于转动状态，若不在转动状态，系统则输出报警。必要时可设定将加热停止，以防止内胆长期处于高温和停止状态而弯曲变形。
另外PLC控制系统对接近传感器的输出进行计数的方式：链轮齿数为a，当PLC控制系统对接近传感器的输出进行计数也是a时，可以计算出链轮转一圈所需时间，从而计算出链轮转速n。通过比较计算出的内胆转速n与理论转速n理论是否在允许的误差范围内，若不在，系统则输出报警并自动停止供料机供料。同时在电机故障时，所控制的变频器也会输出报警。
电机采用防爆电机，防止电机在粉尘较多，另外有可能用到天然气及乙炔等特殊气体出现爆炸的风险。
优选地，回转窑设有自动进料，称重系统运行报警保护系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，供料电机，变频器，称重传感器，称重显示器。供料机下方装有称重传感器，可以准确显示供料仓内剩余物料重量，通过设置上下限重量设定值，控制上段设备往供料仓补料，确保物料持续供应不间断，并设置上下限报警值，当料仓内物料重量不在上下限报警值范围内，系统触发报警通知现场人员检查上段设备；同时供料机螺杆电机与内胆动作联动，只有在回转内胆加热冷却运行监控报警系统正常运行无报警情况下才允许供料。保证物料不会在内胆内堆积和物料在内胆内滞留足够的烧成时间，同时系统可以统计所进物料重量并进行记录，方便后续的数据追踪。
优选地，回转窑设有自动出料系统运行保护系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，料位计及热电偶。当出料仓下部的热电偶检测到物料温度过高时，会触发报警并输出信号提醒下段设备，并提醒操作人员注意冷却循环水流量是否满足冷却要求，或冷却内胆转速是否过快导致冷却时间不够
优选地，回转窑加热系统主要可分为电加热系统和燃气加热系统两种。
对于电加热系统，回转窑在生产一段时间后，由于加热元件的老化导致电阻增大或断裂，使得发热效率变低，从而导致烧成温度无法达到设定温度影响生产。另外加热元件断裂有可能与炉壁相连，导致漏电。另外在运行时如果出现热电偶损坏腐蚀，导致热电偶得不到及时的更换而使温区不能加热控温，也会出现烧成物料报废的可能
针对上述情况，回转窑设有加热自动控制保护报警系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，温控模块，可控硅，热电偶。其加热原理是通过PLC控制器启动加热回路，温控模块通过检测热电偶温度并以PID控制可控硅输出。可控硅具备检测加热回路的电流I及电压U值功能。所选可控硅及温控模块并带有通讯协议功能，可将检测数据上传至PLC控制器。PLC控制器通过数据运算可计算出当前加热元件的电阻值R＝U/I，通过电阻R值及温控模块输出百分比系统可以判断加热元件的老化程度，并输出报警通知生产维修人员何时需要停机更换维修。另外回转炉总回路装有漏电检测装置。通过电流值I及温控模块输出百分比：如某个加热回路输出百分比较小，但电流却特别大，且总回路漏电检测装置检测到较大漏电电流，此时可判断该回路出现漏电情况，系统会自动切断该回路加热。并输出报警。
另外，每个加热回路配备两支热电偶，一用一备，如果出现使用中的热电偶损坏，可以马上切换至另一支备用的热电偶使用，降低因热电偶损坏腐蚀，使温区不能加热控温，出现烧成物料报废情况的风险。
对于燃气加热系统，其运行保护方式与废气焚烧处理炉自动运行监控系统一致。
优选地，回转窑设有废气焚烧处理炉自动运行监控系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，温控模块，热电偶，执行器，电磁阀，压力开关，点火控制器，烧嘴，助燃风机。PLC控制器控制点火控制器对烧嘴点火及燃气电磁阀接通，点火后由温控模块检测热电偶温度与设定的处理温度比较，通过PID控制执行器输出控制焚烧处理炉内的温度。同时当焚烧处理炉内的温度超温时，系统自动切断烧嘴点火及燃气电磁阀并输出“超温报警”，保护焚烧处理炉，此时系统保持自动点火功能，当温度下降至欠温时，系统自动执行一次点火并输出“欠温报警”，使烧嘴重新着火；当系统执行一次自动点火后，烧嘴没有着火时，系统将不再点火并输出“熄火报警”以此来保证焚烧处理炉的安全运行。同时烧嘴带有火焰检测功能，只有在点火或着火状态，燃气电磁阀才接通，其它情况燃气电磁阀则处于断开状态，确保安全。
另外，在燃气管道入口处装有压力开关，当来源压力过低时，触发“一次燃气压力过低”报警，来源压力经过减压后通过的管道处装也装有压力开关，当减压后的燃气压力过高时，触发“二次燃气压力过高”报警；焚烧处理炉的助燃风由助燃风机供应，助燃风管道上设有压力开关，当风压过低时，触发“助燃风压过低”报警。以此及时通知现场人员检查，维持燃气和助燃风的正常供应。保持焚烧处理炉的正常运行。
优选地，回转窑设有炉压控制及排气集尘保护系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，温控模块，热电偶，电动执行风阀，变频集尘机，压力传感器。PLC控制器控制变频集尘机启动，压力传感器检测炉内压力反馈给温控模块，通过PID调节控制变频集尘机的输出频率，以达到控制稳定炉压的目的。排气管道分为两路，一路与集尘机进气口相连，配有冷风口，可捕冷风进入管道降低废气温度，管道装有热电偶，可根据检测温度调整冷风口抽闸开度大小，保证废气温度不会过高，温度过高系统则会触发“温度过高”报警。进气口前端装有单向导通阀，防止集尘机在反吹时，集尘机内收集的粉尘从冷风口处喷出，或反吹进炉内，导致炉内压力波动。另一路管道则与排气管道相连，并装有电磁阀。当集尘机故障无法运行时，窑内压力过高，系统输出“炉压压力过高”报警，并自动打开电动执行风阀，将废气及时排出，确保安全。
优选地，回转窑设有炉内气氛检测报警系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，氧含量分析仪。通过氧含量分析仪在线监测炉内气氛的氧含量，当炉内氧含量不达标时，系统输出报警并自动停止供料机供料，防止物料报废。
优选地，回转窑设有内胆倾斜角锁定保护系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器，行程开关。PLC控制器控制电动升杠上升下降，从而调整内胆的倾斜角。其控制方式为通过控制电动升杠上升或下降接通的时间来控制所要调整的倾斜角大小。在电动升杠在机械设计的上升和下降的极限位置处，装有行程开关，当内胆上升或下降到极限位置，触碰到行程开关时，PLC将控制电动升杠不在上升或下降。另外在机械设计的上升和下降的极限位置范围内装有一个可以移动的行程开关，当倾斜角调整完成并通过机械固定后，可以人工固定移动的行程开关，使其处于触碰状态，在该状态下，无论进行何种操作，都不允许电动升杠上升或下降。以此来保护设备损坏。
优选地，冗余故障安全型双PLC系统，设备所使用的PLC为西门子故障安全型PLC，具有：1.双通道F-I/O模块，2.F-CPU和F-I/O中自检，3.F-CPU中进行编码处理，4.通过PROFISafe。并设有冗余PLC，当其中一款PLC出现问题时也能马上切换到零壹台PLC继续使用，使得故障失效概率大幅降低。且具有对于设备运行时所设定的参数，即使断电也能得到有效的保存功能。
优选地，设备设有实时报警监控系统，该系统可对设备运转时，对上述所有系统的报警信息通过触摸屏进行显示，并通过声光报警器提示现场人员。同时可对每个报警的发生时间，复位时间，发生次数进行统计，方便人员了解设备的运行情况并制定出相应的设备检查维护计划，如：报警次数多的地方，就需要加强对该地方的检查。
优选地，回转窑设有无线远程监控系统。该系统主要包括PLC控制器，触摸屏，声光报警器。该系统主要包括PLC控制器，远程监控模块。远程监控模块可以将PLC控制器内的所有关于设备运行参数，报警信息收集起来，通过3G,4G网络或WIFI以网页或手机APP形式发布，并有用户管理系统，有授权的用户可以通过上网或手机APP及时了解设备运行情况。同时报警信息可以通过手机短信或微信等形式推送到指定用户的手机或微信上。以解决回转窑在正常生产过程中，如果人员不在现场则无法及时了解设备运行情况的问题。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (12)
1.一种回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述系统包括PLC控制器及输出输入装置，所述PLC控制器与多个安全子系统耦合控制，其中，所述多个安全子系统包括：停电时安全生产系统运行保护UPS系统、危险区域进入实时光电监控报警系统、炉外工作区域危险气体泄漏实时检测报警,切断系统、停窑检修误操作保护系统、回转内胆加热冷却运行监控报警系统、自动进料，称重系统运行报警保护系统、自动出料系统运行保护系统、加热自动控制保护报警系统、冷却水自动循环，水温过高，供水运行保护系统、废气焚烧处理炉自动运行监控系统、炉内压力控制及排气集尘保护系统、回转炉运行数据采集，无线远程监控系统、内胆倾斜角保护系统、炉内气氛检测报警系统、故障安全型双PLC设计系统、实时报警监控系统；
所述回转内胆加热冷却运行监控报警系统包括：声光报警器，内胆驱动由变频器驱动电机，通过链轮链条方式进行连接，主动链轮装在电机轴上，被动链轮装在内胆壁上；通过设定变频器频率确定主动和被动链轮的理论转速n理论，主动链轮和被动链轮侧面装有接近传感器，通过检测链轮的齿数或固定在链轮的标志物的方式：当链轮齿或标志物靠近接近传感器时，输出信号给PLC控制系统，远离接近传感器时，断开输出信号，PLC控制系统判断内胆及电机是否处于转动状态，若不在转动状态，系统则输出报警，在特殊情况下可设定将加热停止，以防止内胆长期处于高温和停止状态而弯曲变形，其中，PLC控制系统对接近传感器的输出进行计数的方式：链轮齿数为a，当PLC控制系统对接近传感器的输出进行计数也是a时，可以计算出链轮转一圈所需时间，从而计算出链轮转速n；通过比较计算出的内胆转速n与理论转速n理论是否在允许的误差范围内，若不在，系统则输出报警并自动停止供料机供料，同时在电机故障时，所控制的变频器也会输出报警；
所述废气焚烧处理炉自动运行监控系统包括：热电偶，执行器，电磁阀，压力开关，点火控制器，烧嘴，助燃风机；所述PLC控制器控制点火控制器对烧嘴点火及燃气电磁阀接通，点火后由温控模块检测热电偶温度与设定的处理温度比较，通过PID控制执行器输出控制焚烧处理炉内的温度，当检测到焚烧处理炉内的温度超温时，系统自动切断烧嘴点火及燃气电磁阀并输出“超温报警”，保护焚烧处理炉，此时系统保持自动点火功能，当温度下降至欠温时，系统自动执行一次点火并输出“欠温报警”，使烧嘴重新着火；当系统执行一次自动点火后，烧嘴没有着火时，系统将不再点火并输出“熄火报警”以此来保证焚烧处理炉的安全运行，同时烧嘴带有火焰检测功能，只有在点火或着火状态，燃气电磁阀才接通，其它情况燃气电磁阀则处于断开状态；
所述炉压控制及排气集尘保护系统包括：热电偶，电动执行风阀，变频集尘机，压力传感器，其中，所述PLC控制器控制变频集尘机启动，压力传感器检测炉内压力反馈给温控模块，通过PID调节控制变频集尘机的输出频率，以达到控制稳定炉压的目的；排气管道分为两路，一路与集尘机进气口相连，配有冷风口，可捕冷风进入管道降低废气温度，管道装有热电偶，可根据检测温度调整冷风口抽闸开度大小，保证废气温度不会过高，温度过高系统则会触发“温度过高”报警，进气口前端装有单向导通阀，防止集尘机在反吹时，集尘机内收集的粉尘从冷风口处喷出，或反吹进炉内，导致炉内压力波动；另一路管道则与排气管道相连，并装有电磁阀，当集尘机故障无法运行时，窑内压力过高，系统输出“炉压压力过高”报警，并自动打开电动执行风阀，将废气及时排出；
所述内胆倾斜角锁定保护系统包括：行程开关，所述PLC控制器控制电动升杠上升下降，从而调整内胆的倾斜角，其中，控制方式为通过控制电动升杠上升或下降接通的时间来控制所要调整的倾斜角大小，在电动升杠在机械设计的上升和下降的极限位置处，装有所述行程开关，当内胆上升或下降到极限位置，触碰到行程开关时，PLC将控制电动升杠不在上升或下降；另外在机械设计的上升和下降的极限位置范围内装有一个可以移动的行程开关，当倾斜角调整完成并通过机械固定后，可以人工固定移动的行程开关，使其处于触碰状态，在该状态下，无论进行何种操作，都不允许电动升杠上升或下降。
2.如权利要求1所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述停电时安全生产系统运行保护UPS系统进一步包括：UPS电源、及整个回转窑的电力控制系统，通过在回转窑的控制电源处安装一个UPS电源，在正常供电时UPS起稳压器作用，同时向机内电池充电，当断电时UPS立刻将电池内的电能供给控制电源使用，PLC控制器在此情况下，会将设备的运行切换至断电安全运行模式。
3.如权利要求2所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述断电安全运行模式包括：供料机停止运行不再继续往窑内供料，内胆保持运转，同时加热回路将切断不再继续加热，焚烧处理炉及排气集尘机继续维持运行保证残留废气能得到有效的处理和排放，并保证炉内保护气体的可控质量流量计正常运行。
4.如权利要求3所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述危险区域进入实时光电监控报警系统进一步包括：PLC控制器，触摸屏，声光报警器，红外线探测装置，其中，危险区域四周都装有红外线探测装置，并在附近区域装有声光报警器，当有人误进入该区域时，系统会触发报警，声光报警器会触发报警警告进入该区域人员。
5.如权利要求4所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，危险气体泄漏检测系统进一步包括：PLC控制器，触摸屏，声光报警器，危险气体检测探头，电磁阀，在气站区域装有危险气体检测探头，当探头检测到有危险气体泄漏并达到预设浓度阈值时，系统会将危险气体的总电磁阀自动切断并触发报警，声光报警器会触发报警警告人员禁止进入气站区域。
6.如权利要求4所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述停窑检修误操作系统进一步包括：控制系统设置有用户管理系统，对不同用户角色进行区分，设置不同用户对应不同的角色，不同的角色对应于不同的操作权限，在有某一角色权限的用户登录触摸屏操作系统时，可将系统设定为对应状态，此状态下操作界面将处于锁定状态，该状态下，触摸屏操作界面其它权限的用户只能进行监视，只有具有相应权限的用户才能进行操作，并在触摸屏操作界面上显示警示信息字样。
7.如权利要求1所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述自动进料，称重系统运行报警保护系统进一步包括：供料机下方装有称重传感器，可以准确显示供料仓内剩余物料重量，通过设置上下限重量设定值，控制上段设备往供料仓补料，确保物料持续供应不间断，并设置上下限报警值，当料仓内物料重量不在上下限报警值范围内，系统触发报警通知现场人员检查上段设备；同时供料机螺杆电机与内胆动作联动，只有在回转内胆加热冷却运行监控报警系统正常运行无报警情况下才允许供料，统计所进物料重量并进行记录，用于后续的数据追踪。
8.如权利要求1所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述自动出料系统运行保护系统进一步包括：PLC控制器，触摸屏，声光报警器，料位计及热电偶，其中，当出料仓下部的热电偶检测到物料温度过高时，会触发报警并输出信号提醒下段设备，并提醒操作人员注意冷却循环水流量是否满足冷却要求，或冷却内胆转速是否过快导致冷却时间不够。
9.如权利要求1所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述加热自动控制保护报警系统进一步包括：温控模块，可控硅，热电偶；通过PLC控制器启动加热回路，温控模块通过检测热电偶温度并以PID控制可控硅输出，其中，所述控硅具备检测加热回路的电流I及电压U值功能，所选可控硅及温控模块并带有通讯协议功能，可将检测数据上传至所述PLC控制器，所述PLC控制器通过数据运算可计算出当前加热元件的电阻值R＝U/I，通过电阻R值及温控模块输出百分比系统可以判断加热元件的老化程度，并输出报警通知生产维修人员何时需要停机更换维修；回转炉总回路装有漏电检测装置，通过电流值I及温控模块输出百分比，判断该回路是否出现漏电情况，若判断为出现漏电情况则系统会自动切断该回路加热并输出报警。
10.如权利要求1所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述冷却水自动循环，水温过高，供水运行保护系统进一步包括：温控模块，热电偶，流量计，压力表，水位计；进水管道配有压力表，流量计并具备通讯协议和热电偶，冷却水池配备水位计，回水管道配备热电偶，所述PLC控制器读取进水管道的流量计瞬时流量和压力表压力值，与预先设定的报警值比较，若不在报警值设置范围则系统输出报警，系统通过监控进水管和回水管热电偶温度值，确保进水温度在允许范围，以确保冷却循环水正常运行，当超温时系统输出报警，冷却水池装有水位计，当水位过高时，输出报警，通知人员及时检查。
11.如权利要求1所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述炉内气氛检测报警系统进一步包括：氧含量分析仪，通过所述氧含量分析仪在线监测炉内气氛的氧含量，当炉内氧含量不达标时，系统输出报警并自动停止供料机供料，防止物料报废。
12.如权利要求1所述的回转窑安全生产保护系统，其特征在于，所述无线远程监控系统进一步包括远程监控模块，其中所述远程监控模块可以将PLC控制器内的所有关于设备运行参数，报警信息收集起来，通过3G,4G网络或WIFI以网页或手机APP形式发布，并有用户管理系统，有授权的用户可以通过上网或手机APP及时了解设备运行情况，同时报警信息可以通过手机短信或微信等形式推送到指定用户的手机或微信上。
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- 2020-08-11 CN CN202010798605.5A patent/CN111930063B/zh active Active
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| CN111930063A (zh) | 2020-11-13 |
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Legal Events
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Application publication date: 20201113 Assignee: Foshan Jianjia building materials Co.,Ltd. Assignor: FOSHAN TIANLU INTELLIGENT EQUIPMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2022440000038 Denomination of invention: A safe production protection system for rotary kiln Granted publication date: 20210831 License type: Common License Record date: 20220608 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Safety Production Protection System for Rotary Kiln Effective date of registration: 20230328 Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Foshan branch Pledgor: FOSHAN TIANLU INTELLIGENT EQUIPMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980036622 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Foshan Jianjia building materials Co.,Ltd. Assignor: FOSHAN TIANLU INTELLIGENT EQUIPMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2022440000038 Date of cancellation: 20241014 |