CN210545727U - 一种卧螺机运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卧螺机运行控制系统，包括PLC控制箱、主电机、辅电机、搅拌罐电机、螺旋输送机电机、电动刀闸阀、进料泵和电动三通阀，主电机与卧螺机转鼓相连，辅电机与卧螺机螺旋相连，搅拌罐电机与设置在搅拌罐内的搅拌轴相连，螺旋输送机电机与螺旋输送机内的螺旋轴相连，电动刀闸阀设置在卧螺机的转鼓小端出渣口与螺旋输送机的进料口之间的出渣管路上，进料泵、电动三通阀设置在搅拌罐的出料口与卧螺机的进料口之间的进料管路上。本实用新型采用高度集成智能化的控制系统使得卧螺机的整个运行状态得到有效监测，在卧螺机的启动、运行、停机过程中全部按照电控程序自动运行，大大降低了人工劳动强度并提高了卧螺机运行可靠性。

Description

一种卧螺机运行控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能化的卧螺机运行控制系统，属于机械设备自动控制技术领域。

背景技术

据了解，卧螺机是一种利用高速旋转产生的离心力进行固液分离的通用设备，被分离的物料进入转鼓内部后，由于固液之间存在密度差，在离心力的作用下，固相迅速沉降到转鼓的内壁，液相则沉降到固相的表面。转鼓和螺旋以相同的方向转动，并且转鼓和螺旋之间存在一个转速差，固相在螺旋的作用下被推向转鼓小端的出渣口，液相则通过大端盖轴上的出液口自然排出。

现有的卧螺机控制系统普遍智能化、自动化程度不高，在实际生产过程中必须人工进行值守，劳动强度较大，控制系统对卧螺机运行过程中的各项指标参数检测不到位，对卧螺机运行中可能发生的故障不能有效地进行预判和诊断，从而导致卧螺机容易发生故障，需要拆机检查，非常影响正常生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种智能化的卧螺机运行控制系统。

为了达到以上目的，本实用新型提供一种卧螺机运行控制系统，包括PLC控制箱、主电机、辅电机、搅拌罐电机、螺旋输送机电机、电动刀闸阀、进料泵和电动三通阀，所述主电机安装在卧螺机的一端，且所述主电机的输出轴与卧螺机的转鼓相连，所述辅电机安装在卧螺机的另一端，且所述辅电机的输出轴通过差速器与卧螺机的螺旋相连，所述搅拌罐电机的输出轴与设置在搅拌罐内的搅拌轴相连，所述螺旋输送机电机的输出轴与设置在螺旋输送机内的螺旋轴相连，所述电动刀闸阀设置在卧螺机的转鼓小端出渣口与螺旋输送机的进料口之间的出渣管路上，所述进料泵、电动三通阀设置在搅拌罐的出料口与卧螺机的进料口之间的进料管路上，所述主电机、辅电机、搅拌罐电机、螺旋输送机电机、电动刀闸阀、进料泵、电动三通阀均通过线路与PLC控制箱相连。

进一步的，在所述进料管路上位于进料泵与电动三通阀之间设置有第一温度传感器。

进一步的，所述电动三通阀具有流入端口、第一流出端口和第二流出端口，所述流入端口通过进料管路与搅拌罐的出料口相连，所述第一流出端口通过进料管路与卧螺机的进料口相连，所述第二流出端口通过回料管路与搅拌罐的回料口相连。

进一步的，在所述进料管路上位于进料泵与第一温度传感器之间设置有流量计，所述搅拌罐内设置有液位传感器。

进一步的，所述第一温度传感器、流量计、液位传感器通过信号线与PLC控制箱的信号采集端连接。

进一步的，在所述卧螺机的一端轴承座上安装有第二温度传感器，另一端轴承座上安装有第三温度传感器，在所述卧螺机的机座上安装有振动传感器，在所述卧螺机上安装有用于检测转鼓转速的第一转速传感器和用于检测差速器输入轴转速的第二转速传感器。

进一步的，所述第二温度传感器、第三温度传感器、振动传感器、第一转速传感器、第二转速传感器均通过信号线与PLC控制箱的信号采集端连接，所述PLC控制箱设有声光报警器。

进一步的，所述卧螺机的进料口通过清洗液管路与CIP清洗液箱相连，在所述清洗液管路上设置有CIP清洗液电磁阀；所述卧螺机的进料口通过冲洗水管路与冲洗水箱相连，在所述冲洗水管路上设置有冲洗水电磁阀。

进一步的，所述卧螺机罩壳的内壁上设置有朝向转鼓的喷头，所述喷头通过喷淋水管路与喷淋水箱相连，在所述喷淋水管路上设置有喷淋水电磁阀。

进一步的，所述CIP清洗液电磁阀、冲洗水电磁阀、喷淋水电磁阀均通过线路与PLC控制箱的控制端连接。

本实用新型的优点是采用高度集成智能化的控制系统使得卧螺机的整个运行状态得到有效监测，在卧螺机的启动、运行、停机过程中全部按照电控程序自动运行，大大降低了人工劳动强度并提高了卧螺机运行可靠性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的卧螺机运行控制系统示意图。

图2为本实用新型中卧螺机恒扭矩PID调节示意图。

图中：1.搅拌罐，2.液位传感器，3.进料泵，4.流量计，5.第一温度传感器，6.电动三通阀，7.CIP清洗液电磁阀，8.冲洗水电磁阀， 9.喷淋水电磁阀，10.PLC控制箱，11.第二温度传感器，12.振动传感器，13.第三温度传感器，14.第一转速传感器，15.第二转速传感器，16.卧螺机，17.主电机，18.辅电机，19.电动刀闸阀，20.螺旋输送机。

具体实施方式

实施例一

本实施例提供了一种智能化卧螺机运行控制系统，其结构如图1 所示，包括PLC控制箱10，以及与PLC控制箱10相连的搅拌罐1的电机、液位传感器2、进料泵3、流量计4、第一温度传感器5、电动三通阀6、CIP清洗液电磁阀7、冲洗水电磁阀8、喷淋水电磁阀9、第二温度传感器11、振动传感器12、第三温度传感器13、第一转速传感器14、第二转速传感器15、主电机17、辅电机18、电动刀闸阀 19和螺旋输送机20的电机。主电机17安装在卧螺机16的一端，且主电机17的输出轴与卧螺机16的转鼓相连，主电机驱动卧螺机转鼓，辅电机18安装在卧螺机16的另一端，且辅电机18的输出轴通过差速器与卧螺机16的螺旋相连，辅电机通过差速器驱动卧螺机螺旋。搅拌罐1的电机安装在搅拌罐1上，并且其输出轴与设置在搅拌罐1内的搅拌轴相连，螺旋输送机20的电机安装在螺旋输送机20的一端，并且其输出轴与设置在螺旋输送机20内的螺旋轴相连。电动刀闸阀 19设置在卧螺机16的转鼓小端出渣口与螺旋输送机20的进料口之间的出渣管路上，电动刀闸阀19为三通阀，其输入端口经出渣管路与卧螺机16的转鼓小端出渣口相连，一输出端口经出渣管路与螺旋输送机20的进料口相连，另一输出端口经支管连接于卧螺机的转鼓大端盖轴出液口与液相罐之间的出液管路上。进料泵3、电动三通阀 6设置在搅拌罐1的出料口与卧螺机16的进料口之间的进料管路上，电动三通阀6具有流入端口、第一流出端口和第二流出端口，流入端口通过进料管路与搅拌罐1的出料口相连，第一流出端口通过进料管路与卧螺机16的进料口相连，第二流出端口通过回料管路与搅拌罐 1的回料口相连。并且，主电机17、辅电机18、搅拌罐1的电机、螺旋输送机20的电机、电动刀闸阀19、进料泵3、电动三通阀6均通过线路与PLC控制箱10相连。

在进料管路上位于进料泵3与电动三通阀6之间设置有第一温度传感器5，在进料管路上位于进料泵3与第一温度传感器5之间设置有流量计4，搅拌罐1内设置有液位传感器2。在卧螺机16的一端轴承座上安装有第二温度传感器11，另一端轴承座上安装有第三温度传感器13，在卧螺机16的机座上安装有振动传感器12，在卧螺机16上安装有用于检测转鼓转速的第一转速传感器14和用于检测螺旋差速器输入轴转速的第二转速传感器15，第一温度传感器5、流量计 4、液位传感器2、第二温度传感器11、第三温度传感器13、振动传感器12、第一转速传感器14、第二转速传感器15均通过信号线与 PLC控制箱10的信号采集端连接，PLC控制箱10设有声光报警器。

另外，在卧螺机16的进料口通过清洗液管路与CIP清洗液箱相连，在清洗液管路上设置有CIP清洗液电磁阀7；卧螺机16的进料口通过冲洗水管路与冲洗水箱相连，在冲洗水管路上设置有冲洗水电磁阀8。卧螺机16由螺旋、转鼓、罩壳，螺旋套装在转鼓内，转鼓设置在罩壳内，在卧螺机罩壳的内壁上设置有朝向转鼓的喷头，喷头通过喷淋水管路与喷淋水箱相连，在喷淋水管路上设置有喷淋水电磁阀9。CIP清洗液电磁阀7、冲洗水电磁阀8、喷淋水电磁阀9均通过线路与PLC控制箱10的控制端连接。

一种智能化卧螺机运行控制方法，包括以下步骤：

第一步、卧螺机16启动阶段

启动卧螺机16(卧螺机16的主电机17、辅电机18同时启动，螺旋输送机电机20启动，电动刀闸阀19打开，搅拌罐1的电机启动)，当卧螺机16的变频主电机17和变频辅电机18达到工作效率后，卧螺机变频进料泵3启动、开始进料。

进料时，第一温度传感器5检测进料管路中物料温度，并将检测到的物料温度传送至PLC控制箱10，PLC控制箱10对检测的物料温度值与预设温度值进行比较，当PLC控制箱10判定检测的物料温度值达到预设温度时，控制电动三通阀6切换开始向卧螺机16进料，当物料温度值达不到预设温度时，PLC控制箱10控制电动三通阀6 切换使物料返回搅拌罐1内。开始向卧螺机16进料后，进料过程中流量计4检测进料管路中物料流量，并将检测到的物料流量传送至PLC控制箱10，PLC控制箱10对检测的物料流量值与预设流量值进行实时比较，并根据比较结果控制进料泵3的变频器自动调整频率，直至检测的物料流量值与预设流量值一致。

第二步、卧螺机16运行阶段

在卧螺机16运行过程中，PLC控制箱10对卧螺机两端轴承座温度、卧螺机振动程度以及卧螺机运行差转速进行实时监测。

卧螺机16正常运行进料后，液位传感器2检测搅拌罐1内液位并将检测的液位传送至PLC控制箱10，PLC控制箱10对检测液位与预设液位进行比较，当检测液位低于预设液位值时，PLC控制箱10 控制进料泵3自动停止，直至液位传感器2检测的液位值恢复到预设液位值，再控制进料泵3自动启动。

第二温度传感器11、第三温度传感器13检测卧螺机两端轴承座的温度，并将检测的轴承座温度传送至PLC控制箱10，PLC控制箱 10对检测的轴承座温度与第一预设轴承座温度值、第二预设轴承座温度值(第一预设轴承座温度值＜第二预设轴承座温度值)进行实时比较，当检测的轴承座温度值超过第一预设轴承座温度值时，PLC控制箱10启动声光报警，当检测的轴承座温度值超过第二预设轴承座温度值时，则PLC控制箱10控制卧螺机16(即主电机17、辅电机 18)停止运行，进料泵3停止运行。

振动传感器12检测卧螺机16的振动程度，并将检测的振动程度值传送至PLC控制箱10，PLC控制箱10对检测的振动程度值与第一预设振动程度值、第二预设振动程度值(第一预设振动程度值＜第二预设振动程度值)进行实时比较，当检测的振动程度值超过第一预设振动程度值时，PLC控制箱10启动声光报警，当检测的振动程度值超过第二预设振动程度值时，则PLC控制箱10控制卧螺机16(即主电机17、辅电机18)停止运行，进料泵3停止运行。

第一转速传感器14检测转鼓的转速，第二转速传感器15检测螺旋差速器输入轴的转速，并将检测到的转鼓转速、差速器输入轴转速传送至PLC控制箱10，PLC控制箱10通过这两个转速之差获得卧螺机运行差转速，并且PLC控制箱10对转鼓转速检测值与第一预设转鼓转速值、第二预设转鼓转速值(第一预设转鼓转速值＜第二预设转鼓转速值)进行实时比较，当转鼓转速检测值低于第一预设转鼓转速值或高于第二预设转鼓转速值，则PLC控制箱10启动声光报警，并停止卧螺机16(即主电机17、辅电机18)和进料泵3的运行；PLC 控制箱10对差速器输入轴转速检测值与第一预设差速器输入轴转速值、第二预设差速器输入轴转速值(第一预设差速器输入轴转速值＜第二预设差速器输入轴转速值)进行实时比较，当差速器输入轴转速检测值低于第一预设差速器输入轴转速值或高于第二预设差速器输入轴转速值，则PLC控制箱10启动声光报警，并停止卧螺机16(即主电机17、辅电机18)和进料泵3的运行。

PLC控制箱10实时监测辅电机电流I，并将辅电机18的电流预先分为三段，分别记为正常工作电流I₁、自动冲洗电流I₂和自动停机电流I₃。当辅电机电流I小于正常工作电流I₁时，卧螺机16按照恒差速模式运行，即主电机17、辅电机18按照初始设置频率运行；当辅电机电流I处于正常工作电流I₁与自动冲洗电流I₂之间时，卧螺机16按照恒扭矩模式运行，如图2所示，即主电机17频率不变、辅电机18频率根据辅电机电流I自动进行PID调节，并根据实际情况通过调节α值来控制PID调节，以获得最佳调节方法，图中△n为差转速，△n₁为初始差转速，△n_min为最小差转速，△n_max为最大差转速，α代表调节坡度。其中，PID调节过程如下：当辅电机电流超过 I₁后，差转速△n开始自动增大，即转鼓和螺旋之间的差速增大，以加快螺旋推渣速度，这会导致转鼓内泥渣变少，辅电机电流下降，差转速△n又自动下降，当辅电机电流小于I₁后，卧螺机又恢复到恒差速的工作模式。α值代表调节的坡度，α值增大，代表差转速调节的速度变快，α值减小，代表差转速调节的速度变慢。通常是根据分离物料的实际情况来确定合适的α值，以控制PID调节。

当辅电机电流I超过自动冲洗电流I₂时，卧螺机16自动降速到冲洗频率，即主电机17、辅电机18频率自动下降到冲洗频率，卧螺机16开始低速推渣，并停止进料泵的运行。卧螺机16下降到冲洗设定频率后，冲洗水电磁阀8自动打开，开始对卧螺机16进行通水清洗，随着清洗的进行，辅电机电流I逐渐下降，当下降到设定值后，冲洗水电磁阀8自动关闭，卧螺机16自动恢复到设定频率(即卧螺机16的主电机17和辅电机18达到设定工作效率)，当卧螺机16 到达设定频率后，进料泵3自动恢复启动，卧螺机16恢复运行；当辅电机电流I超过自动停机电流I₃时，卧螺机16自动停机，停止进料泵3的运行。

第三步、卧螺机16停机阶段

PLC控制箱10接收到停机指令后，控制进料泵3自动停止运行，并控制电动三通阀6切换使物料向搅拌罐1方向回流，然后控制卧螺机16自动降速到冲洗频率，开始低速推渣。

当低速推渣达到设定时间后，PLC控制箱10控制冲洗水电磁阀 8和喷淋水电磁阀9自动打开，开始对卧螺机16进行低速冲洗，对转鼓内外同时进行清洗，同时电动刀闸阀19自动关闭，以防止冲洗水进入转鼓小端的出渣口。

当低速冲洗达到设定时间后，PLC控制箱10控制冲洗水电磁阀8 和喷淋水电磁阀9自动停止，然后卧螺机16开始自动升速到工作频率，达到工作频率后，CIP清洗液电磁阀7自动打开，开始对卧螺机 16进行高速清洗，以利用CIP清洗液清洗转鼓内部残留物，清洗过程中，辅电机18频率周期性自动调整，使卧螺机差转速周期性变大变小，从而加强高速清洗的效果。当高速冲洗达到设定时间后，CIP 清洗液电磁阀7自动关闭，电动刀闸阀19自动打开，卧螺机16自动停机。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：包括PLC控制箱、主电机、辅电机、搅拌罐电机、螺旋输送机电机、电动刀闸阀、进料泵和电动三通阀，所述主电机安装在卧螺机的一端，且所述主电机的输出轴与卧螺机的转鼓相连，所述辅电机安装在卧螺机的另一端，且所述辅电机的输出轴通过差速器与卧螺机的螺旋相连，所述搅拌罐电机的输出轴与设置在搅拌罐内的搅拌轴相连，所述螺旋输送机电机的输出轴与设置在螺旋输送机内的螺旋轴相连，所述电动刀闸阀设置在卧螺机的转鼓小端出渣口与螺旋输送机的进料口之间的出渣管路上，所述进料泵、电动三通阀设置在搅拌罐的出料口与卧螺机的进料口之间的进料管路上，所述主电机、辅电机、搅拌罐电机、螺旋输送机电机、电动刀闸阀、进料泵、电动三通阀均通过线路与PLC控制箱相连。

2.根据权利要求1所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：在所述进料管路上位于进料泵与电动三通阀之间设置有第一温度传感器。

3.根据权利要求2所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：所述电动三通阀具有流入端口、第一流出端口和第二流出端口，所述流入端口通过进料管路与搅拌罐的出料口相连，所述第一流出端口通过进料管路与卧螺机的进料口相连，所述第二流出端口通过回料管路与搅拌罐的回料口相连。

4.根据权利要求3所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：在所述进料管路上位于进料泵与第一温度传感器之间设置有流量计，所述搅拌罐内设置有液位传感器。

5.根据权利要求4所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：所述第一温度传感器、流量计、液位传感器通过信号线与PLC控制箱的信号采集端连接。

6.根据权利要求1所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：在所述卧螺机的一端轴承座上安装有第二温度传感器，另一端轴承座上安装有第三温度传感器，在所述卧螺机的机座上安装有振动传感器，在所述卧螺机上安装有用于检测转鼓转速的第一转速传感器和用于检测差速器输入轴转速的第二转速传感器。

7.根据权利要求6所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：所述第二温度传感器、第三温度传感器、振动传感器、第一转速传感器、第二转速传感器均通过信号线与PLC控制箱的信号采集端连接，所述PLC控制箱设有声光报警器。

8.根据权利要求1所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：所述卧螺机的进料口通过清洗液管路与CIP清洗液箱相连，在所述清洗液管路上设置有CIP清洗液电磁阀；所述卧螺机的进料口通过冲洗水管路与冲洗水箱相连，在所述冲洗水管路上设置有冲洗水电磁阀。

9.根据权利要求8所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：在卧螺机罩壳的内壁上设置有朝向转鼓的喷头，所述喷头通过喷淋水管路与喷淋水箱相连，在所述喷淋水管路上设置有喷淋水电磁阀。

10.根据权利要求9所述一种卧螺机运行控制系统，其特征在于：所述CIP清洗液电磁阀、冲洗水电磁阀、喷淋水电磁阀均通过线路与PLC控制箱的控制端连接。

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