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隔膜泵自动化培训讲义,北洺河铁矿选矿车间,概述/简介,电气系统的组成 电气设备的位置 各部分功能/原理介绍 安装、调试和运行 检修和维护 常见故障的分析和处理,第一部分电气系统的组成,1.1拖动单元 1.2控制单元 1.3监控和操作单元 1.4仪表和传感器单元构成,第一部分电气系统的组成,主电机,变频器,控制柜A*,操作箱T*,控制单元,拖动单元,上位机,辅助设备,监控操作单元,仪表和传感器单元,电源控制柜柜,输入输出隔离板,PLC控制柜,1.1拖动单元,拖动单元为主泵的运行提供动力。它包括主电机（马达）和变频器。,1.2仪表和传感器单元,进出料端的压力传感器(P1.1，P2.1) 进出料端的压力表（P1.2，P2.2） 隔膜位置检测用的磁式传感器 推进液压力表（PT1） 空气压力表（PA1）,仪表设定值,1.3监控和操作单元,监控和操作单元在硬件上是由： 泵站一级的上位机 现场操作控制柜T*组成,1.4控制单元,控制单元在物理结构上由： 控制柜A* 现场操作控制柜T*组成,1.4.1控制柜A*,控制柜A*为整个系统（除变频器的主电源）提供配电和控制逻辑。它包括： 系统主PLC 低压配电元件,1.4.2现场操作控制柜T*,现场操作控制柜T*具有: 联络泵本体的仪表和传感器 补排油电磁阀激励 接收并向主PLC传递现场信息 现场操作的作用,1.5控制单元,控制单元在功能上由: 主泵电机控制 隔膜位置控制 辅助设备控制组成,1.5.1主泵电机控制,主泵电机控制通过逻辑条件下的启动/停止控制和主电机的调速控制来实现物料介质的输送,1.5.2隔膜位置控制,隔膜位置控制是根据隔膜导杆的运行轨迹来判断隔膜的压缩（运行）状态，通过嵌入隔膜导杆（无磁介质）的磁环发出的磁感应信号作用于自制的磁式传感器，该传感器将信号传递给系统PLC，完成对隔膜位置的检测。检测后的隔膜位置控制由隔膜室上的补/排油气阀的开启/闭合进行，即：通过隔膜室油量的控制来实现隔膜位置控制,1.5.3辅助设备控制,辅助设备控制是指对于冲洗泵、润滑泵、推进液泵、主电机的风冷电机以及减速机冷却油泵的控制,辅助设备控制,冲洗泵是用于对“介杆”喷洒液压油进行冷却冲洗 润滑泵是用于对“十字头”及齿轮和轴承进行润滑冷却 推进液泵是用于提供给隔膜室补油的推进液泵 主电机的风冷电机是用于对主电机进行冷却 减速机冷却电机用于对减速机进行冷却,第二部分电气设备的位置,第三部分各部分功能/原理介绍,3.1主泵电机工作原理 3.2辅助设备工作原理 3.3补排油工作原理,3.1主泵电机工作原理,3.1.1主泵电机的启动条件 3.1.2主泵电机的停止条件 3.1.3主泵电机的调速方式 3.1.4操作权限的选择 3.1.5开/停机顺序,3.1.1主泵电机的启动条件,a)冲洗泵运行正常； b)润滑泵运行正常； c)推进液泵运行正常； d)主泵电机的强制风冷电机运行正常； e)减速机冷却电机运行正常； f)推进液空气压力 0.45MPa； g)出料端压力 额定设定压力的最大值； h)安全限位闭合； i)无故障停机信号； j)外部提供的允许启动条件； 以上条件为”与条件” 注意：上述条件完全依靠电气检测并不能直接做到，因此开动主泵电机前的现场巡查是必须的,3.1.2主泵电机的停止条件,a)冲洗泵运行故障； b)润滑泵运行故障； c)推进液泵运行故障； d)主泵电机的强制风冷电机运行故障； e)减速机冷却电机运行运行故障； f)推进液空气压力 额定设定压力的最大值； h)综合故障停机信号； j)外部提供的停止信号 ; 以上条件为”或条件”,3.1.3主泵电机的调速方式,主泵电机的调速方式可以由现场控制箱T*上的加减速按钮、变频器面板、泵站的上位机速度给定以及DCS系统速度给定来进行。具体应用的调速方式由选择的现场/泵站的上位机/DCS系统的操作权限而定。并且几种调速方式不能同时生效 注意：不管采取那种调速方式，主泵电机运行的初期，必须将变频器的频率控制在10HZ以内，以确保对各个隔膜室进行充分的补/排油及排气工作。在确认各个隔膜室无补/排油进行后方可对主泵电机提速 注意：正常停机时，在停机前需要将变频器的频率降至10HZ以内再停机。这样有利于对泵的保护,3.1.4操作权限的选择,现场控制箱上的检修按钮具有最高的权限,当检修按钮被置位时,只能由现场进行操作 当检修按钮被复位后，操作的权限才由现场交出，这时的操作权限归属泵站的上位机或DCS,3.1.5开/停机顺序,开机顺序 A启动润滑泵 B启动冲洗泵 C启动推进液泵 D主泵电机的强制风冷电机运行 E减速机冷却电机运行 F主泵电机运行指示灯闪亮 G启动主泵电机 H无补/排动作 I阶段升速 J无补/排动作 K继续升速 注意：启动冲洗泵和润滑泵后，应该使得冲洗液和润滑液充分到达相应的冲洗和润滑点后才允许开动主泵电机,停机顺序,减速至10HZ以内 停止主泵电机 停止推进液泵 停止冲洗泵 停止润滑泵 注意：主泵电机的强制风冷电机运行和停止以及减速机冷却电机运行和停止是自动进行的，因此启动主泵电机前需要检查它们的状态是否正常,3.2辅助设备工作原理,润滑泵工作原理 冲洗泵工作原理 推进液泵工作原理,3.2.1润滑泵工作原理,润滑泵的启动/停止逻辑是简单的单回路控制逻辑，它的启动/停止根据操作权限由上位机或现场来进行，当检查主回路线路通畅，确认运转方向后，旋转启动/停止旋钮进行控制。只有当电机过热或者存在短路现象时，系统会自动停止润滑泵电机，并向系统发出报警信息，要求停止主泵电机。 注意：当操作权限由现场移交给上位机后现场的启动/停止旋钮会对控制失去作用。,3.2.2冲洗泵工作原理,冲洗泵的启动/停止逻辑是简单的单回路控制逻辑，它的启动/停止根据操作权限由上位机或现场来进行，当检查主回路线路通畅，确认运转方向后，旋转启动/停止旋钮进行控制。只有当电机过热或者存在短路现象时，系统会自动停止润滑泵电机，并向系统发出报警信息，要求停止主泵电机。 注意：当操作权限由现场移交给上位机后现场的启动/停止旋钮会对控制失去作用。,3.2.3推进液泵工作原理,推进液泵是手动启动后的自动运行的设备。 启动条件：确认运转方向正确，检查主回路线路通畅，启动旋钮置位，推进液压力小于设定下限值。 停止条件：推进液压力达到设定上限值，系统短路。 注意：推进液泵启动后推进液压力长时间未达到设定上限值，应该对推进液系统油路和泵的状态进行检查。,3.3补排油工作原理,隔膜破损判断 更换隔膜时注意事项 初始补油 检测原理,3.3.1隔膜破损判断,隔膜破损的时候在外观上基本上会出现补油的动作频繁。流量下降，电机电流波动较大。当出现上述情况应及时停机，检查隔膜室内是否有料浆混入。简单的检查方法是：通过打开放气阀或排油阀查看油质变化。 注意：由于机械密封或其它问题引起的隔膜室油量的大量泄露同样会出现类似隔膜破损的表征。,3.3.2更换隔膜时注意事项,当发现隔膜破损时，应及时检查导杆的支撑套是否有划伤或磨损; 导杆与支撑套的间隙是否过大; 导杆与支撑套的间隙应该不要大于2mm为合适。 还要及时检查补/排油的磁信号传感器的信号准确性。 分析隔膜破损的原因，更换损件。,3.3.3初始补油,当更换完隔膜时，操作箱的“本地/远程”旋钮选择“本地”。相应的隔膜室把“初始补油”选钮置位，即相应的隔膜室处于初始补油状态。这时主机会自动启动并开始盘车补油。在盘车补油的整个过程中排气阀要一直处于打开状态，待空气排净或升速前关闭。 注意：初始补油的过程中，无法调速。如不出现补油信号，或转2个周期后盘车补油结束。初始补油旋钮复位。,3.3.4补/排油原理,第一代的传感器和原理 第二代的传感器和原理 第三代的传感器和原理 第四代的传感器和原理,简介,上图就是我们第一代的传感器和检测原理的简图 它是极限点的检测 检测元件是苷簧继电器 它存在吸合寿命 它是机械金属触点，随温度变化影响较大,简介,上图就是我们第二代的传感器和检测原理的简图 检测元件是磁式传感器 实现了区域控制,简介,上图就是我们第三代的传感器和检测原理的简图 为了克服初始补油以及隔膜异常变形方面存在的问题，我们在补油传感器的补油方向15mm处安装了另一传感器，我们称之为补油2; 它能准确地判断初始补油的实际位置，又能够根据回程磁环来感应补油2的信号判断排油，也就是我所说的补油排油。,简介,上图就是我们第四代的传感器和检测原理的简图 隔膜位置控制更趋稳定、更简单、理论更易于推广 我们改变了传感器的安放位置，使其在原理上等同于苷簧继电器 磁式传感器的上升沿方波远远大于于苷簧继电器的窄脉冲而能够覆盖补排油的后面区域，不存在检测盲区。,第四部分安装、调试和运行,4.1 主要电气设备的安装 4.2 接线的注意事项 4.3 调试 4.4运行,4.1 主要电气设备的安装,主电机的安装和接线要求严格按照电机的使用说明书及电气原理图进行。 变频器的安装和接线要求严格按照变频器的使用说明书进行，满足关于空间、散热、电磁辐射和接线等相关技术要求。 原则上对于A*可编程控制柜的安装只要求安装空间宽敞、检修方便就可以了。A*可编程控制柜的安装接线详见端子网络接线图。 T*操作箱直接安装在了泵体上，它与现场控制元件和仪表的连接在出产前已经完成。T*操作箱和A*可编程控制柜的接线详见端子网络接线图。,4.2 接线的注意事项,动力电缆和控制电缆以及通讯电缆为了避免干扰的合理布置； 这里的合理布置是指：线缆的选择应该为屏蔽线和屏蔽双绞线、平行布置时的合适垂直距离以及满足相关电磁辐射的技术要求。 严格按照图纸进行，具体接线图详见端子网络接线图。 动力电缆和控制电缆以及通讯电缆为了避免干扰的合理布置； 这里的合理布置是指：线缆的选择应该为屏蔽线和屏蔽双绞线、平行布置时的合适垂直距离以及满足相关电磁辐射的技术要求。 严格按照图纸进行，具体接线图详T*端子网络接线图。,4.3 调试 4.3.1 调试前的准备,调试前进行下述行为是必要的： 电气设备的外观检查 接线的校准要参照电气原理图中的端子图进行 确定各仪表的设定值准确,4.3 调试 4.3.2 调试的内容和步骤,4.3.2.1送电 确保供电电压准确； 电网波动在正常范围； 确保按照分级送电原则进行,4.3 调试 4.3.2 调试的内容和步骤,4.3.2.2现场调试 a.将操作权限选到现场控制，即：“本地/远程”选钮置“本地”位； b.按下“试灯/笛”查看现场控制柜的指示灯； c.查看空气压力表，看系统风源是否正确； d.启动润滑泵，检查转向是否正确，如果不正确断电改线，如果正确保持运行； e.启动冲洗泵，检查转向是否正确，如果不正确断电改线，如果正确保持运行； f.启动冲推进液泵，检查推进液压力表是否升压至上限电机停止，如果不升压则断电改线，调整电机旋转方向，确保推进液泵电机运行后推进液压力迅速上升并至上限停止。这时手动将推进液压力卸掉，看推进液压力达到下限时，电机是否自动启动，如果启动应该立即锁紧卸压阀，如果不启动则应检查线路和程序； g.上述工作结束后可以进行初始补油，初始补油的概念是：当某一隔膜室更换隔膜后或者隔膜室盖因为某种原因拆卸而重新安装后（即某一隔膜室内无油或严重缺油）需要对相应隔膜室进行的补油行为称为初始补油。这时将需要初始补油的隔膜室的“盘车补油”旋钮置位，然后将“主电机启动/停止”旋钮置于“启动”位置，初始补油工作开始自动进行。初始补油一般会在曲轴运转2个周期后结束，完成对相应隔膜室的补油。这时，将初始补油的隔膜室的“盘车补油”旋钮复位，即可对主泵电机进行提速。 h.隔膜室的空气排空在提速以后断续进行，具体的做法是：在变频器速度升到15HZ左右并且运行10分钟以上，打开结束初始补油的隔膜室排气阀门，直到推进液油的排出，关闭排气阀门完成空气排空。在继续升速5-10HZ后重复上述行为，直至空气排空。在打开排气阀门时会伴随补油动作产生。,4.4运行,正式运行的操作权限应该由现场交出，由上位机进行。因此，在进行完现场调试后，应该在停机的状况下将“本地/远程”按钮旋至“远程”，并复位所有现场操作旋钮，由上位机进行操控。这时现场操作除“急停”按钮外，其它操作失效。 运行后应该在上位机上观察： 压力/电流/流量曲线，如果振幅值较大，且入口压力P1正常，则说明某个隔膜室工作效率较低，可能的原因是进/出料阀工作不正常，这时要到现场对进/出料进行检查； 补/排油的记录画面，查看补/排油的记录次数以及推进液泵的工作次数，查看是否异常。,第五部分检修和维护,5.1为了能够让设备连续无故障的运行，其巡检的工作是完全有必要的 5.2 传感器的检查,5.2 传感器的检查,在隔膜破损后要及时检查导杆的支撑套和磁信号发生器，如有损坏要立即更换。它们对于隔膜泵连续长时间的稳定运转起着主要作用 要每3个月对磁信号传感器，接近开关，推进液压力开关，空气压力开关，工作压力开关，压力变送器（进料），压力变送器（出料），两位三通电磁气阀进行检查。尤其是磁信号传感器盒内部，要保持清洁不要有，水，油污等。如有会导致传感器的灵敏度，隔膜运动的范围，及使用的寿命，甚至短路，造成停车！ 泵体要定期清洁，线号要清晰可见，以便维修 每次开停车及出现的故障要求做记录，便于常出现的问题分析、解决,第六部分常见故障的分析和处理,6.1辅