CN114688055A - 高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统，其克服了现有技术中存在的罗茨风机噪音大维护量大，需要定期更换机油及清洗等对环境污染的问题。本发明包括控制柜，控制柜柜门上安装有显示、操作、控制一体机，控制柜内安装有PLC控制器，显示、操作、控制一体机与PLC控制器通过以太网口连接，流浆箱上的液位压力传感器一和液位压力传感器二分别与PLC控制器，高压风机与PLC控制器连接，高压风机的变频调速器设置在控制柜内，高压风机并与流浆箱连接，上浆泵电机和变频器与PLC控制器连接。

Description

高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统
技术领域：
本发明属于造纸流浆箱控制技术领域，涉及一种高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统。
背景技术：
传统的流浆箱气垫压力控制的设备结构有两种形式：一种是罗茨风机作为气垫压力控制设备，另一种是利用压缩空气和储气罐的空气流量控制方式实现气垫压力控制。后者由于对压缩空气的稳定性要求较高，只适应于具有稳定压缩空气气源的场合，而前者是目前主要的设备配置方式和系统结构，已经拥有数十年的应用历史。但罗茨风机噪音大维护量大，需要定期更换机油及清洗等对环境污染的操作。而随着技术的进步，高压风机是一种新型的空气压力设备开始与应用于需要产生一定压力和流量的场合。与罗茨风机相比具有噪声低，免维护效率高等特点，同时对于流浆箱气垫压力控制而言，本发明所选的高压风机是一种与现有控制需求完全满足的参数和特性设备。由于长期以来人们对气垫压力控制的风机参数理解不充分，认为只有罗茨风机的特性才能满足气垫压力的控制需求，加之传统的风机的确无法达到气垫式流浆箱所需的气垫压力控制要求，故罗茨风机成为气垫式流浆箱空气压力控制的唯一选择。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统，其克服了现有技术中存在的罗茨风机噪音大维护量大，需要定期更换机油及清洗等对环境污染的问题。本发明将节能的低噪声的新技术和设备应用于传统技术领域实现高效、节能和简洁操作和免维护，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统，其特征在于：包括控制柜，控制柜柜门上安装有显示、操作、控制一体机，控制柜内安装有PLC控制器，显示、操作、控制一体机与PLC控制器通过以太网口连接，流浆箱上的液位压力传感器一和液位压力传感器二分别与PLC控制器连接，高压风机与PLC控制器连接，高压风机的变频调速器设置在控制柜内，高压风机并与流浆箱连接，上浆泵电机和变频器与PLC控制器连接。
高压风机设置在固定底座和不锈钢保护壳内，在不锈钢保护壳外壳上设置有风出口连接用的法兰盘和一个向下弯90度的带滤网接头。
高压风机在空气进口安装有防止杂物吸入的带滤网的90度向下弯头。
在控制柜柜门上设置有嵌入安装的计算机操作显示一体化屏。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
1、本发明在深入分析高压风机的特性参数之后，在对目前唯一的罗茨风机风量控制方式进行改进，并引入高压风机这种新技术和新产品在流浆箱控制上应用，将以往的不可能变为现实的可行。本发明打破传统观念的束缚，将节能的低噪声的新技术和设备应用于传统技术领域实现高效、节能和简洁操作和免维护，提高生产效率。
2、本发明提供了一种新型气垫式流浆箱供气结构及控制系统。通过本系统，可以解决罗茨风机噪音大，需要定期更换机油等维护工作量大等问题。采用高压风机替代罗茨风机可以使系统结构变得更加简洁和减少维护量，并大大降低运行噪音。高压风机是近几年发展并广泛应用的一个新技术和产品，其特点是不需定期更换机油等繁琐的维护工作，只需做简单的清洁和对输入输出风口进行杂物和污染清理即可实现长期稳定运行。通过本发明设计的进风口弯头和出风口的法兰接口可以与现有的流浆箱罗茨风机控制系统直接替代，无需任何其他改动。高压风机体积小重量轻，是一种新技术新产品在流浆箱控制系统中的创新应用。降低维护成本，节约车间占地，减少运行噪声，提高生产效率。
3、本发明的技术方案的另一个特点是将传统的上位机记录和显示系统由单独设置，改为采用显示操作一体计算机在控制柜门上安装的方式进一步提高系统的集成效率和可靠性。使计算机的连线更短，可靠性提高，同时使传统的两地操作和显示变为一地操作显示，更加方便和直观。
4、在流浆箱控制系统中通常是由一个控制柜和一台台式计算机(需要另外配置计算机桌)组成。计算机通过网线与控制柜连接，造成两地操作的不便和容易产生干扰故障等。而本发明将工业控制显示一体化计算机替代原有的独立计算机系统，并将一体化机直接安装在控制柜的柜门上，实现显示操作和控制一体化的结构。不但简化了系统结构同时可以减少由于由于和控制计算机之间的连线故障导致可能的错误数据等。
附图说明：
图1为本发明系统的硬件总体结构连接图；
图2为本发明系统的的压力、液位闭环控制结构图；
图3为本发明系统的高压风机防护及连接结构图。
图中，1-显示、操作、控制一体机，2-PLC控制器，3-液位压力传感器一，4-液位压力传感器二，5-高压风机，6-流浆箱，7-控制柜，8-上浆泵电机和变频器，9-不锈钢保护壳，10-固定底座，11-进出风管道，12-进出风孔一，13-进出风孔二。
具体实施方式：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明为一种用于气垫式流浆箱压力控制系统结构和设备组成结构及方式的一种新型控制系统。用高压风机替代罗茨风机具有噪音低，免维护及高效节能灯特点。将传统的记录和操作用上位机用安装在控制柜门上的计算机、控制一体机替代，实现记录操作统一在控制柜内实现。减少占用空间，使控制系统里连接更加紧密和简增加可靠性。在造纸流浆箱控制领域具有广泛的应用价值。
本发明包括嵌入式安装结构的计算机显示操作一体化控制柜和由高压风机替代传统罗茨风机的系统组成方式及安装结构，如图1所示，包括控制柜7，控制柜7柜门上安装有显示、操作、控制一体机1，控制柜内安装有PLC控制器2，显示、操作、控制一体机1与PLC控制器2通过以太网口连接，流浆箱6上的液位压力传感器一3和液位压力传感器二4分别与PLC控制器2连接，高压风机5与PLC控制器2连接，高压风机5的变频调速器设置在控制柜7内，高压风机5并与流浆箱6连接，上浆泵电机和变频器8与PLC控制器2连接。
本发明采用高压风机5替代罗茨风机实现气垫压力控制，具有噪音低，使用方便和减少维护量的特点。所采用的的高压风机5在空气进口安装有防止杂物吸入的一个带滤网90度向下弯头，由于高压风机自身噪音较低，通常不需要消声器装置。高压风机5是被安装在一个固定底座10和一个不锈钢保护壳9内的装置，在外不锈钢保护壳9壳上有风出口连接用的法兰盘和一个向下弯90度的带滤网接头。高压风机5采用变频调速器控制实现风压的控制，而变频器是安装在控制柜7内的。
在控制柜7柜门上有一个嵌入安装的计算机操作显示一体化屏。即可以用于传统的记录运行数据同时又可以向传统的上位机一样实现操作和设置等。
在控制柜7内安装有PLC控制器2对流浆箱6的气垫压力和总压通过压力传感器进行反馈控制。而柜门上的显示、操作、控制一体机1通过以太网口与PLC控制器2进行连接。
传统的罗茨风机用高压风机替代后与原安装方式可以保持不变，也可以采用新的软管连接方式如图2所示。高压风机5可以是下出口结构也可以是上出口结构，在进风口处安装有专用的滤网管，对进风做杂物的滤除，在出风口处配置有钢丝软管，一头接风机，用专用卡子卡紧，软管的另一端接流浆箱的入风管，同样用专用卡子卡紧。上述连接完毕，罗茨风机的替代工作基本完成。与原控制系统一样，高压风机电机连接控制柜内的变频器，通过设定的压力(液位值)经过压力(液位)传感器反馈信号实现压力(液位)的自动恒定控制。
高压风机是一个精密设备，当工作环境可能有碰撞物体出现时，可以在风机上份增加一个外壳加以保护。具体实施方案是：将高压风机固定在一个金属底座上，根据风机的尺寸设计有一个与底座通过螺丝固定的金属外壳，在外壳上与风机进出口处留有开孔，以方便进出风管的安装。
工控一体机的安装是在控制柜门的上方有一个开孔，将一体机嵌入到柜门上方，内部用专用卡扣卡紧，工控一体机安装完毕。通过数据线与控制柜内的PLC进行数据通信连接，完成上位机显示、记录和操作的一体化功能。
本发明控制过程：流浆箱控制系统的结构如图2所示，由操作屏设定值和检测反馈闭环控制实现。在显示屏上有压力和液位设置按钮(触摸屏按钮)，当设置好压力和液位后，PLC控制器根据设定值与反馈值得不断比较，经过PID运算后向压力和液位变频器输出控制指令，增加或降低转速以保持设定压力或液位值保持不变。
实施例：
参见图1，包括控制柜7，控制柜7柜门上安装有显示、操作、控制一体机1，控制柜内安装有PLC控制器2，显示、操作、控制一体机1与PLC控制器2通过以太网口连接，流浆箱6上的液位压力传感器一3和液位压力传感器二4分别与PLC控制器2，高压风机5与PLC控制器2连接，高压风机5的变频调速器设置在控制柜7内，高压风机5并与流浆箱6连接，上浆泵电机和变频器8与PLC控制器2连接。系统上电以后，在操作显示一体屏上首先设定需要控制的液位和，总压值，然后起动上浆泵电机和变频器8。PLC控制软件根据设定值由零开始逐步增加输出值并通过检测液位压力传感器一3和液位压力传感器二4总压和液位反馈值，经过PID运算得到输出值送给相应的上浆泵电机和变频器8。PLC控制器2为西门子S7-200SMART系列或S7-1200系列或国产相当于SMART功能的PLC触摸屏一体机等。
参见图2，本发明整个控制过程如图2所示，由PLC控制器内部的PID模块经过运算将输出送给电机变频器，实现闭环压力和液位的控制。本控制系统共有两个相同的闭环控制回路，分别是液位和总压控制，图2只画出了一个控制回路，另外一个其结构和工作原理相同。
参见图3，本控制系统采用的高压风机是一种轻型的鼓风设备，需要在结构和防护方面给与加强和另外配置。本方案采用的是一个固定底座10和不锈钢保护壳9以及进、出风口外接的形式进行防护和保护。图中不锈钢保护壳9根据风机的不同尺寸而不同，在壳的四面侧开有散热孔和进出风孔。图中显示了进出风孔一12和进出风孔二13，并装有法兰或锥形孔用于和流浆箱的进气口对接。高压风机5安装在不锈钢保护壳9内，底部由四个螺丝与固定底座10固定连接，进出风管道11从不锈钢保护壳9内连接到外部。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统，其特征在于：包括控制柜(7)，控制柜(7)柜门上安装有显示、操作、控制一体机(1)，控制柜内安装有PLC控制器(2)，显示、操作、控制一体机(1)与PLC控制器(2)通过以太网口连接，流浆箱(6)上的液位压力传感器一(3)和液位压力传感器二(4)分别与PLC控制器(2)连接，高压风机(5)与PLC控制器(2)连接，高压风机(5)的变频调速器设置在控制柜(7)内，高压风机(5)并与流浆箱(6)连接，上浆泵电机和变频器(8)与PLC控制器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统，其特征在于：高压风机(5)设置在固定底座(10)和不锈钢保护壳(9)内，在不锈钢保护壳(9)外壳上设置有风出口连接用的法兰盘和一个向下弯90度的带滤网接头。
3.根据权利要求2所述的高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统，其特征在于：高压风机(5)在空气进口安装有防止杂物吸入的带滤网的90度向下弯头。
4.根据权利要求3所述的高压风机鼓风的气垫式流浆箱空气流量控制系统，其特征在于：在控制柜(7)柜门上设置有嵌入安装的计算机操作显示一体化屏。
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