（电气工程专业论文）液体离心机控制方案设计与实现.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者：互豪日期：矽口年箩月四日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者：王善t 日期：- c o ( 。年歹月 j 摘要 摘要 液体离心机是一种分离设备，借助高速旋转产生巨大的离心力来分离提纯 物质，在生物学研究和工业生产中应用广泛。大型液体离心机在国外发展较快， 国内相对滞后，而且国内技术主要来源于直接与国外离心机公司的技术合作、 引进，自主研制和创新亟待提高。 离心机的控制系统主要包含振动控制、转速控制、清洗控制等子系统。目 前国内外的主流控制方式是p l c ( 可编程逻辑控制器) 控制。近几年来，部分 国外厂家开始使用工业计算机或d c s 控制系统，控制功能更加强大，我国在采 用d c s 控制离心机方面的研究基本处于空白状态。 本文主要研究大能力液体离心机的控制设计，为了提高整体控制效果，把 采用p l c 程序实现的控制功能，转化为使用d c s 系统实现，并根据采用的d c s 系统一山武d e o 系统，进行编程、组态，使其满足工艺操作要求。 在程序设计中，本文设计了一种计时器，以满足工艺人员更改计时时间的 要求，同时根据工艺提出的离心机操作条件及联锁，使用逻辑图进行了编程。 对使用的相应控制点和操作画面进行了组态。着重对离心机的清洗程序、排渣 程序进行了设计，对现场检测仪表与阀门进行了分析，设计了原理图和接线回 路图。 对现场施工提出了标准和要求，制定了施工材料表，并充分利用原装置的 备用电缆，尽量节省改造费用。安装结束后，对测量回路和控制回路进行了调 试，对程序进行了调试，并进一步投入生产运行，达到了研究设计的目的，取 得了较好的分离效果。 本文介绍的实现一项工程从系统设计、施工安装到投入运行的完整过程， 对类似工程的实施具有一定的实用参考价值。 本控制系统投入使用后，运行效果良好，工艺操作人员可随时根据工况更 改清洗时间和参数等，延长了离心机的连续运行时间，提高了分离效率，也取 得了较好的经济效益。 关键词；液体离心机d c s 组态清洗程序排渣程序 a b s t r a c t l i q u i dc e n t r i f u g ei sak i n do fs e p a r a t i o ne q u i p m e n t i ti sah u g eh i g h s p e e d r o t a t i o nw i t ht h e c e n t r i f u g a lf o r c et os e p a r a t ea n dp u r i f ys u b s t a n c e s ，i nb i o l o g i c a l r e s e a r c ha n di n d u s t r i a l p r o d u c t i o nw i d e l yu s e d l a r g el i q u i d c e n t r i f u g er a p i d d e v e l o p m e n ti nf o r e i g nc o u n t r i e s ，t h ed o m e s t i cl a g g i n g o u rc e n t r i f u g em a i n l y f r o m t e c h n o l o g yc o m p a n i e sd i r e c t l yw i t hf o r e i g nc e n t r i f u g et e c h n o l o g y i t sc o n t r o ld e s i g nm a i n l yh 嬲t h ev i b r a t i o n ，t h er o t a t i o n a ls p e e d ，t h ec l e a ns v s t e m a n ds oo n t h em a i nc o n t r o lm e t h o da th o m ea n da b r o a di sp l c ( p r o g r a m m a b l e l o g i c c o n t r o l l e r ) c o n t r 0 1 i nr e c e n ty e a r s ，s o m ef o r e i g nm a n u f a c t u r e st os t a r tu s i n gi n d u s t r i a l c o m p u t e ro rd c sc o n t r o ls y s t e m d c sc o n t r o lw i t hc h i n ai nc e n t r i f u g er e s e a r c hi n b a s i cb l a n k t h i sa r t i c l e m a i n l yd i s c u s s e st h ec o n t r o lo fl a r g e c a p a c i t yl i q u i d c e n t r i f u g e d e s i g n t h el l s e o fp l cc o n t r o l p r o g r a mc o n v e r s i o nt ou s et h ed c ss y s t e m i m p l e m e n t a t i o n t h i sa r t i c l ef o c u s e so nt h ec l e a n i n go ft h ec e n t r i f u g ep r o g r a m ，s l a g p r o g r a mh a sb e e nd e s i g n e d ，a n di na c c o r d a n c ew i t ht h ed c ss y s t e m y a m a t a k ed e o s y s t e m sf o rp r o g r a m m i n g ，c o n f i g u r a t i o n ，t om e e tt h e o p e r a t i o n a lr e q u i r e m e n t s p r o c e s s i i l 慨p r o g r a md e s i g n ，t h i sp a p e rd e s i g n e dat i m e ri no r d e rt om e e tt h e t e c h n i c a ls t a f ft i m et oc h a n g et h et i m er e q u i r e m e n t s ，a sw e l lb a s e do nt h ep r o c e s s p r o p o s e dc e n t r i f u g eo p e r a t i n gc o n d i t i o n sa n di n t e r l o c k ，u s i n gt h el o g i cd i a g r a mo ft h e p r o g r a m m i n g ，t h eu s eo ft h ec o r r e s p o n d i n gc o n t r o lp o i n t s a n do p e r a t i o no ft h es c r e e n w a sc o n f i g u r e d f o c u so nt h ec e n t r i f u g ec l e a n i n gp r o c e d u r e s ，s l a g g i n gp r o g r a mw a s d e s i g n e d f i e l di n s t r u m e n t a t i o na n dv a l v e sw e r ea n a l y z e d t h ec i r c u i ts c h e m a t i ca n d w i r i n gd i a g r a mw e r ed e s i g n e d t h i sa r t i c l ei sa l s oo n - s i t ei n s t r u m e n t a t i o na n dv a l v e sw e r ei n t r o d u c e dt od e p i c t t h ew i r i n gd i a g r a m ，a n dm a k ef u l lu s eo ft h eo r i g i n a l d e v i c e s ，s p a r ec a b l e s ，c o s t s a v i n g s ，a f t e ri n s t a l l i n g ，t h em e a s u r e m e n tc i r c u i ta n dc o n t r o lc i r c u i tw a s d e b u g g i n g ， t h ep r o g r a mf o rd e b u g g i n g ，a n dt h ep u r p o s eo f t h es t u d yd e s i g n t h i s p a p e rp r o p o s e d a no n - s i t ec o n s t r u c t i o n s t a n d a r d sa n d r e q u i r e m e n t s ， d e v e l o p e dac o n s t r u c t i o nm a t e r i a lf o r m t h i sa r t i c l ea l s or e a l i z e dap r o j e c t f r o m n 。 a b s t r a c t d e s i g nt oc o n s t r u c t i o na n di n s t a l l a t i o no fm o s to ft h ep r o c e s se n g i n e e r i n gs y s t e m d e s i g nc a l lp l a ya r e f e r e n c e a f t e rt h i sc o n t r o ls y s t e mi so p e r a t i o n a l ，t h ee f f e c ti sg o o d t h ec r a f to p e r a t o r s m i g h tm o m e n t a r i l ya c c o r d i n gt ot h eo p e r a t i n g m o d ec h a n g ec l e a n i n gp e r i o da n dt h e p a r a m e t e ra n ds oo n c e n t r i f u g er a i s e dt h es e p a r a t i o ne f f i c i e n c y , a l s oh a so b t a i n e dt h e g o o de c o n o m i ce f f i c i e n c y k e yw o r d s s l i q u i dc e n t r i f u g e ：d c s ；c o n f i g u r a t i o n ：c l e a n i n gp r o g r a m ； s l a gp r o g r a m i i i 目录 1 概论1 1 1 概述1 1 2 液体分离介绍1 1 3国内外离心机介绍1 1 4 选题介绍2 2 控制系统与仪表设备选型4 2 1 d c s 控制系统选型4 2 2 山武d e o 系统4 2 3 离心机自带控制状况5 2 4 现场检测仪表与阀门选型一6 2 5 新离心机管道仪表图7 2 6 系统测控点分析8 3 控制方案设计9 3 1 工艺操作方案的确定9 3 2 工艺控制设计9 3 2 1离心机启动控制9 3 2 2 正常运转( n o r m a l ) 状态控制1 0 3 2 3 水洗运转( w a s h ) 状态控制1 0 3 2 4 联锁控制1 1 3 2 5 离心机排渣缓冲罐高液位报警1 1 3 2 6 与原有设备的协调控制1 2 4 控制程序设计13 4 1设计图例说明13 i v 4 2 联锁逻辑关系分析1 4 4 3 定时控制设计1 5 4 4 水洗程序设计1 6 4 5 启动程序设计和正常运转排渣程序设计1 8 4 6 d c s 组态点清单设计2 0 4 7 工艺操作画面设计21 4 8 回路接线图设计2 3 5 施工设计2 9 5 1 现场施工要求2 9 5 2 安装材料表设计3 0 5 3 安装网络进度表3 1 6 调试3 2 7 结论3 3 7 1 研究成果的特点与优点3 3 7 2 下一步研究方向一3 3 参考文献3 4 附录3 6 致谢4 3 个人简历o 4 4 第一章概论 1 概论 1 1 概述 某化工公司在生产过程中，需要对液体物料中包含的泥渣进行分离，分离 成含泥渣少的液体和含泥渣多的液体，再分别送往下段工序进行处理。分离的 液体物料宜结晶，结晶点在4 5 c ，较高的温度时会结焦，物料中的固物体是前 段工序中产生的结焦物等，称为泥渣。由于把液体与泥渣完全分离，代价太高， 在工业生产中不够经济，本段工序只需把液体与泥渣初略分离，达到最佳经济 运行模式。 1 2 液体分离介绍 目前工业生产中分离液体与固体，主要有三种方式，一是蒸馏或精馏，通 过控制加热温度，把液体蒸发，再冷却，分离纯度较高，在工业生产中应用广 泛，缺点是耗能大，当固体物质含量少时，不易采用；二是过滤，可以把有一 定粒度的固体颗粒过滤掉，缺点是需定期更换清洗滤网，当固体颗粒微小时不 宜采用，目前世界先进的过滤技术是膜技术，但具有较强的物料选择性，在本 分离方案中无法采用；三是采用离心机分离，离心机是借助转子高速旋转产生 巨大的离心力来分离液相非均一体系的设备。根据物质的沉降系数、质量、密 度等的不同，应用强大的离心力使物质分离、浓缩和提纯的方法称为离心。优 点是不升温，不会改变物料性质，缺点是固液分离能力有限。 1 3 国内外离心机介绍 离心机分为离心式分离机和离心式压缩机，离心式分离机主要用于物料的 分离和提纯，离心式压缩机主要用于气体的压缩。本文主要讨论离心式分离机， 在本文中简称离心机。离心机与其他形式的分离机械相比较，不仅能得到含湿 量低的固相和纯度高的液相，而且具有体积小、密封性好、连续运行、自动控 制等优点，被广泛应用于化工、石油、医药、食品、冶金、军工、环保等各个 行业，如化工产品的分离、精制；医药的提纯；砂糖、果汁的制造；铀同位素 的浓缩、污水处理过程中的污泥浓缩和脱水等都需要使用离心机。i t “3 ；。 第一章概论 离心机的应用功能主要脱水、澄清、浓缩、分离等方面。在实际应用中， 适当采用离心机，可以使流程简单，能耗下降，产品质量提高，进而取得良好 的经济效益。 目前，离心机生产厂家众多，市场上的离心机有多种型式和型号，其中以 卧式螺旋离心机和碟式离心机较多，技术也比较先进和成熟。而碟式离心机以 德国韦斯伐利亚公司和瑞典阿法拉伐公司制造的最好，我国碟式离心机的研制 起步较晚，技术主要来源于直接与国外离心机公司的技术合作、引进以及生产， 自主研制和创新亟待提高。 离心机的控制系统主要包含振动控制、转速控制、清洗控制等子系统，离 心机的高效性能必须通过完善的自控系统才能得以实现。目前国内外的主流控 制方式是p l c ( 可编程逻辑控制器) 控制。国内外几乎所有厂家都采用p l c 作 为中央控制系统，控制功能能够实现控制要求，厂家将先进的触摸屏显示技术 用于离心机的控制，同时实现上位机链接。近几年来，部分国外厂家已经在十 年前开始使用工业计算机或d c s 控制系统，可实现比p l c 系统更多、更强大的 控制功能。采用大屏幕显示，可对所有控制参数、运行状态一次性显示，采用 菜单操作，人机界面友好，操作更为人性化。近期推出的技术可通过因特网实 现上位机链接，与生产厂家进行数据通讯，便于生产商对现场离心机进行远程 故障分析及处理，甚至可以通过网络对现场机进行实时数据组态和更新运行软 件的服务。我国也需要在d c s 控制离心机技术方面加快发展。h 町 1 4 选题介绍 该公司由于物料中固体泥渣含量较少，物料温度不能低，也不能太高，因 此采用的方式是使用低速液体离心机，通过离心鼓的高速旋转，把泥渣与液体 分离。液体离心机在工业生产中应用虽然有一定数量，但大多控制简单，间歇 使用，定期停车维护。随着自动控制和传感技术的发展，许多先进的自动控制 手段已被引入离心机中，并对离心机运行过程中的各项参数，如温度、流量、 速度、振幅和噪音等进行全方位的测量，即在离心机中安装各种性能的传感器， 将收集的各种信息输入计算机，经系统处理后，可及时了解各种参数的变化以 采取相应的措施。由此出现了无人操作的碟式分离机。本公司采用的离心机在 正常运转过程中，除了振动、转速等控制外，还有自动进料，以及为了防止堵 2 第一章概论 塞、结垢等，需要定时用高纯水( 操作水) 自动进行清洗( 水洗) ，保证离心机 的长期持续运行。该公司原来已有一台液体离心机，设备位号为$ 5 3 5 b ，但随着 产能的扩大，原离心机已不能满足生产需要，经公司论证，决定再上一台分离 能力更大的新离心机，设备位号定为s 5 3 5 a 。在采购新离心机设备时，该公司 为了节省费用，考虑采用现有的d c s ( 集散控制系统) 系统进行控制，参考老 离心机s 5 3 5 b 的控制方案，就未采购新离心机厂家提供的自带p l c 控制系统。 采购的新离心机s 5 3 5 a 是国外进口产品，由著名的离心机生产公司生产的 新型号碟式离心机，分离能力为2 吨d , 时，到货后发现与老离心机s 5 3 5 b 有较 大差别，能力增大，体积增大，要求的控制方案比较复杂，无法使用老离心机 控制方案与程序，需要对新离心机s 5 3 5 a 的控制方案重新设计、组态、编程、 施工安装等。 综上所述，本文把用d c s 系统控制离心机运转、操作作为研究课题，进一 步发展和丰富离心机的控制方案。 第二章控制系统与仪表设备选型 2 控制系统与仪表设备选型 2 1d o s 控制系统选型 该公司控制系统采用d c s ( 集散控制系统) 。d c s 即所谓分布式控制系统， 也可称集散控制系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系 统，是利用计算机技术、控制技术、通信技术、图形显示技术实现过程控制和 过程管理的控制系统，它以多台微处理机分散应用于过程控制，通过通信总线、 显示器。键盘、打印机等又能高度集中地操作、显示和报警。d c s 主要由四大 部分组成。一、过程输入输出接口单元，是为生产过程中的控制变量设置的数 据采集装置，它不但能完成数据采集和预处理，还可以对实时数据进一步加工 处理。二、过程控制单元，又叫控制器、控制站，是d c s 的核心部分，对生产 过程进行闭环控制，可控制数十个回路，也可进行顺序控制和逻辑控制。三、 人机接口装置，又叫操作站，为系统运行的操作人员提供人机界面，可以进行 系统组态、编程、工艺操作和监视等。四、数据通讯网络，主要进行各种数据 传输，结构有星型、总线型、环形，传输介质有双绞线和同轴电缆。 1 3 1 5 】 目前国内化工行业普遍使用大型d c s 控制系统，生产厂家主要有美国霍尼 韦尔、日本山武、日本横河、浙大中控等，产品质量均较好，性能稳定。根据 该公司目前配置的d c s 系统和使用经验，离心机控制系统的设计采用日本上海 山武d c s 系统一h a 剐m o n a s d e o 。 2 2 山武d e o 系统 该公司采用的d c s 系统是上海山武公司h a r m o n a s d e o 系列产品，有 一对冗余的控制站，三台操作站，一台工程师站，i o 卡，端子柜，继电器柜等。 组态软件使用r t c ，画面软件使用i n t o u c h 7 0 ，顺序控制程序可采用以下几种方 式编程：功能块、语句表( c l 语言) 、逻辑图等。 d e 0 系统继承和扩大了传统d c s 系统所具备的功能块，对控制器( d o p c ) 中的网络、c p u 、电源等都采用冗余结构，其可靠性已经在许多离散、批量和连 续过程的应用中得到了验证。 新一代的i o 模件采用紧凑的设计、d i n 导轨安装，可以占用更少的安装空 4 第二章控制系统与仪表设备选型 间，提供更灵活的配置功能。系统还提供3 个级别的自我诊断，并可显示标准 的系统维护画面。i o 组卡件的在线插拔，大大改善了系统的可维护性。 简便的工程技术环境( r t c ) ，山武的系统工程环境( r t c ) 是在p c 机上运 行的软件包，它提供了从系统设计、组态、仿真、数据库安装的综合技术工程 环境。r t c 能进行设计控制方案，通过图形化的各种工具建立或修改数据库。r t c 数据库强有力的归档功能可以将所有组态数据打印成册，便于归档。r t c 还提 供在线纠错功能，以便在没有输入输出( i 0 ) 参与的情况下安全地进行仿真调 试。 模拟控制功能包括各类反馈、前馈、串级、超弛及科学计算功能。带有抗 积分饱和，及m a n a u t o c a s c 无扰动切换的措施。提供控制回路、逻辑功能、 顺序和i 0 处理的各种组合，从而能组态最合适的控制。 逻辑功能设计主要进行联锁、逻辑处理，逻辑功能设计与控制功能一样通 过在页面上将定义逻辑算式的部件组合起来实现。该功能不但可以实现逻辑功 能，而且可以在页面上很清楚表示出是按怎样的逻辑关系进行控制的。 顺序功能设计，在控制系统中，不但用到调节控制点，而且也要用到一边 判断几个点的状况，一边进行控制的顺序控制。在h a r m o n a s d e 0 系统中，顺序 控制用过程控制专用语言( c l h a ) 来编写。在r t c 中，该c l 程序作为c l 部件来 定义，可以在页面上使用。 2 3 离心机自带控制状况 新离心机$ 5 3 5 a 厂家设计的控制系统是采用西门子s i m a t i cc 7 ，提供有 p l c 语句程序，较难读懂。p l c 是指可编程序控制器，是一种微处理器为核心 器件的顺序控制装置，主要由主机c p u 、输入组件、输出组件、电源和编程器 组成，它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序运算、计 数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。随着现在 技术的发展，小型p l c 可以把c p u 、输入、输出、电源装在少数几块印刷电路 板上，组合在一起，装在一个机箱内，形成结构紧凑、体积小巧的控制器，键 盘与显示屏可以通过r s 4 8 5 协议或专用接口进行连接和操作，编程器可以使用 p c 电脑安装相应编程软件后替代。p l c 常用的编程程序一般有梯形图、功能块、 语句表、编程语言等。s i m a t i cc 7 紧凑型控制系统在一个单元中集成了一个s 7 ， 第二章控制系统与仪表设备选型 - - 3 0 0 p l c 和一个操作员面板( o p ) ，使得整个机器控制系统实现了尺寸最小化， 工程造价经济化【1 3 】。由于p l c 和o p 同是s i m a t i c 系列产品，因此，c 7 控制 系统的扩展也很容易，并可简便地在s i m a t i c 自动化网络中进行集成。但与d c s 控制系统相比，p l c 控制功能较少，无法实现检测点的历史趋势、详细的报警 记录、工艺人员的操作记录、参数的快速更改等。本p l c 因为该公司节省费用， 并未采购。 2 4 现场检测仪表与阀门选型 参与控制的仪表检测信号有机壳振动、离心机转速、泥渣缓冲罐液位、进 料电磁阀、操作水电磁阀、操作水预注水电磁阀。 振动传感器选用接触式速度传感器，直接安装在缸体机壳上，测量缸体机 壳的振动。输出信号为电压脉冲信号，经脉冲电流转换器转换后，输出4 2 0 m a 的直流电流信号，送到d c s 系统，进行显示，参与联锁。 转速探头选用电涡流式趋近传感器，探头内部有线圈和永磁铁，线圈通入 电流，当齿轮金属表面靠近探头时，将影响磁场变化，根据楞次定律，会产生 一个电流，改变原线圈阻抗，使通入线圈的电流变成脉冲电流，经转速转换器 对脉冲计数后，转换成4 2 0 m a 的直流电流信号，送到d c s 系统。 液位开关选用电容式液位开关，它的结构简单，可靠性高，安装方便，适 用范围广，特别适用于浆料、粘性液体、腐蚀性液体、粒料、粉料等场合。本 设计中，由于测量的物料是不导电的，所以当液位上涨或下降时，改变了电容 式开关电极与容器外壁间的介电常数，使电极与容器外壁之间的电容发生了改 变，通过检测电容的变化，经电路处理后，与设定的报警值进行比较，输出通 断信号，有常开和常闭两组触点供用户选择。 电磁阀工作原理是在线圈内通入电流，产生磁场，吸动铁芯，打开或关闭 阀门通路，线圈失电后，依靠弹簧推动铁芯进行复位。电磁阀按动作方式分为 直动式和先导式两种，直动式由线圈吸合动铁芯直接带动截止阀进行通路切换； 先导式由线圈吸合动铁芯改变介质的流向，通过介质推动截止阀进行通路切换。 电磁阀的供电电压主要有交流2 2 0 v 和直流2 4 v 两种，交流2 2 0 v 电磁阀功率大， 通常用于较大型阀门，直流2 4 v 电磁阀功率较小，但维修维护时比较安全。这 里选用直流2 4 v 供电的先导式电磁阀，先导式电磁阀常用于流量不大，管径较 6 第二章控制系统与仪表设备选型 小的管道。 进料电磁阀与$ 5 3 5 b 共用，使用原来的旧电磁阀，控制气缸动作，带动球 阀进行开关。【1 眈1 】 2 5 新离心机管道仪表图 p i d 图是指管道仪表图，图上画出工艺管道、设备、阀门，标注仪表等。本 文因主要讨论离心机控制，对p i d 图进行了简化，去掉了不重要的管道和参数 标注等，见图2 1 。 图2 1 离心机简化p i d 图 位号说明： $ 5 3 5 a离心机 l s h 一5 3 5 2 a缓冲罐液位开关 s i - 5 3 5 a离心机转速探头 v i 一5 3 5 a 机壳振动探头 x v 一5 3 5 1进料电磁阀 x v - 5 3 5 - 2 a操作水电磁阀 x v - 5 3 5 - 2 1 a预注水电磁阀 x l 5 3 4 a离心机电动机 7 第二章控制系统与仪表设备选型 2 6 系统测控点分析 现场检测仪表与电磁阀具体型号、数量、参数如表2 1 。 表2 1 仪表清单 序号设备名称用途规格型号生产厂家数量参数 在运转和清洗过程中，根据 2 4 德国2 个带电导通 l 电磁阀程序控制进行开关，向离心 伏，d n l 5 机通入操作水和预注水 振动传感感受离心机机壳振动，发出b r u e l l 【j a 2 v s 0 1 8 81 个电压脉冲 器脉冲信号 e r 振动转换 接收振动传感器信号，把脉 o - 2 0 m m s 3 冲信号转换为标准4 2 0 m av c 9 2 0 b r u el k j a 1 个h ：5 m m s 器 e r 信号，送d c s 模拟输入卡 删：8 m m s 把转速转换为等比例的脉 4 转速探头冲信号，转速越快，脉冲频 p t b o o a 1 个电流脉冲 率越高 转速转换 接收转速探头信号，把脉冲 0 2 8 3 9 h z 5 信号换为标准4 2 0 m a 信 k f d 2 - u f c - p e p p e r a + f 1 个4 - 2 0 m a 器e x l du c h s 号，送d c s 模拟输入卡 o - 8 8 0 0 r p m 电容式液 感受排渣缓冲罐液位，转换 f t c 3 2 5 p f m 高报警时接 6 为电容的变化，当液位高于 e + h1 台 位开关c 1 a 1 1 点断开 设定值时，发出通断信号 进料电磁 电磁阀改变气路的通断，推 7 动执行机构气缸动作，带动 e 0 1 0 5k t m 1 台 带电开，事 阀故关 球阀进行开关 8 第三章控制方案设计 3 控制方案设计 3 1工艺操作方案的确定 通过与新离心机s 5 3 5 a 厂家技术人员多次交流，分析相应的p l c 程序，再 根据该化工公司工艺操作人员对老离心机s 5 3 5 b 的操作经验，经多次讨论，认 为离心机厂家的p l c 控制程序不符合公司实际生产和设备操作的要求，去除掉 厂家控制系统中的以下功能：1 、去除转速控制，改为检测显示，转速低时报警 联锁。厂家转速控制设计复杂，主要用于离心机启动、不完全排渣、完全排渣 两种工作方式，电机需采用变频控制电机，采用p i d 算法控制，而该公司只使 用完全排渣方式，离心机启动时不带负荷，离心机只需要稳定的转速，电机使 用一般控制电机，可节省下电机变频控制器的费用，也减少了电气控制设备的 改造难度。2 、去除排渣缓冲罐液位自动控制，改为液位检测报警，报警后工艺 人员手动处理。厂家原设计当缓冲罐泥渣液位高报时，自动启动泥渣排放泵， 实现自动排放，而该公司没有安装泥渣排放泵，无法实现自动排放，只能手动 操作，该功能改为只显示、报警。3 、去除纯水调节阀的自动操作，改为手动阀 门，因为该公司要求长期稳定生产，不经常停车，该阀门主要是离心机清洗和 停车时使用。4 、厂家设计中的不完全排渣运行方式，不适合公司要求，该功能 去除，只设计完全排渣方案。另外，根据该公司要求，增加离心机部分联锁， 主要是工艺装置联锁动作时，该离心机必须自动停机。 3 2 工艺控制设计 3 2 1离心机启动控制 当离心机d 2 x l 5 3 4 a 启动状态信号进入控制系统后，延时5 分5 0 秒后， 进料阀x v - 5 3 5 1 打开，离心机开始进料。 在x v 5 3 5 1 打开之前，即离心机启动5 分2 0 秒后，x v 5 3 5 2 1 a 打开t a 秒 后( t a 1 0 秒) 关闭；5 分3 0 秒时x v 5 3 5 2 a 打开t b 秒后( t b )c zu-口町no|c 一4一、4譬z m 叫 团 四 un曲，o-由p町，c zu已矗hnic t，、tu卜z一 团 附 四四 z u b t-憎点心， zu-口t-由mnd。，jc zu-石tho，c 长虽霜翎nnn 1t，正u1z一 一“建 爿工4 口z 昌n毋 矗“髓 拳魁世碟磊辑 褂臣拣 1匝辎蛰凰口寸匝 q i 田u 匡韵 t 量 叠 瘸j u 女 = k 二篁- 穗 一 量 叠卜 ： = - 嘏j 俺 u 占 幻 一一 豁口 ；也 i 皇 胃邑。匝留凰g蹴州牛rlr丑翁旧卜。镁鼎求箍日姐世涨u。，靶器辍g，靶忡强g，餐凶鎏露丑戳州匝婿辎龉凰。餐鼯gk警迷奢丰婆世h磐辍避衽g崾墨越h耀靛表魁匝留凰餐虫赵世h露醐g繇辎希长娶怕烈吕娶鳟鲻h蠼寒爵喇本赵蛊匦螂辎留凰。蜜举态曩淞剐隧世臀，匝辫斟，韬琳喜，匝螺帕镫匝剐隧莲咏帐茁戳氰螺帐器辑冥嚣翅譬张蛾*霞审卅释冥好辎 球赵蹲魁僻墨骓剞g乎躲凰蟮赳避状镁蜒g蛰国嚣翅铽荽辍七l惰群妒靶靛匝留凰僻警旺毯嗽匝婿辎密回搽警 +t耧陋鼎荸密匾 盎魁监裂暴糍料臣拣 寸n 匦鳟颦酱叵t寸匝 b 一 卜 u “ 中 f 网 鬯 牟 k副 , l i e 蜒望 掣 群 j 看 一 厂恒r ：1 _1 翮 谯k - 吞 r i 量i 二i i 爿- k 二 盈 删委冒 5 i 吉； 白仙 犁 百 胃 甲 口a 量 爆 箸 鍪匹i 珥 ( 二) j 【 均 豇丁 蠕树汨 、- i n 譬h m 口 走魁世婴磊辑褂圜拣 n 一 川匝鲟帮密匣8寸匝 b ： l j 匡 副 葛 副 霎匿 j 一c 仁嗣 ! 善 磊u 墓霎； 卤m 目 蠹 躲i 一 i 鲁 末魁硷醛暴辑料臣拣 b p u 柚i 迎 巨 刊 蓦 喜 番刻 q目 t 蜀簧盯绷 喜挫 韭 譬 型 痞 测 燕譬 u h 1 蠢 基 愁 趟 翟 蓄 言 盂 裂 瑟 莹日 詈f耳习 瑚 墨 蛹n 小 k 髻h 军e 工 主 丝 毡 拳魁世裂磊辍料臣拣 卜n 旧匝缀鲻密匾oh寻匝 m b i 薯 己 哺马 笺 章 臣浏 墨t 墼 日 嚣。盯f j ； - ：，n 阻 薹 l 小ici 部j i j l 鲁 越 蚕 鑫 看 冀 掣 阵 星 百 x 雪fl习 曩 n 曩h 中e工 爿 、 咎 右魁世醛磊轼褂日捺 n 长匦鲻酱叵h；匝 f u b 卜 l j f 桷 鬯 鹾割 焉 雏剧 j 们 8 曼 墨f耳1 是 室ee 荟 基魁世醛器辑褂囵拣 第五章施工设计 5 施工设计 在施工安装中，尽量使用原装置的备用电缆，i o 端子、卡件等，即节省费 用，又减少工作量和施工难度。经查原装置备用电缆充足，是从现场接线箱至 控制室端子柜，为多芯屏蔽计算机电缆，符合使用要求。施工现场图见附录e 、 附录f 、附录g 、附录h 。【3 引 5 1 现场施工要求 1 、电缆采用穿管形式架空敷设。本着避开高温、避免机械损伤，整齐美观 的原则进行施工； 2 、电缆保护管两端要采用护帽保护，防止电缆挂伤； 3 、电缆保护管应尽量借助工艺管架，或沿墙敷设，并固定牢靠； 4 、仪表安装要求密封严实，符合防爆要求；仪表上接线盒的引入口不应朝 上，施工过程中应及时封闭接线盒盖及引入口； 5 、仪表安装过程中不应敲击、震动仪表。仪表与设备、管道或构件的连接 及固定部位应受力均匀，不应承受非正常的外力。 6 、对使用电缆进行绝缘检查，并用直流5 0 0 v 兆欧表测量绝缘电阻，要求 对地电阻及线间电阻大于5 m f 2 ： 7 、电缆不应有中间接头，电缆进行标号加以区别，电线必须使用线标，线 标清晰正确； 8 、考虑到装置所处位置的气候条件，多液体介质的测量仪表和阀门设计保 温和伴热，已防结晶。 9 、d c s 内部接线和现场仪表接线，要符合安装规程要求，采用适当的接线 鼻子和接线端子进行可靠连接。 l o 、管道上安装的仪表和控制阀，施工时必须密切配合工艺管道的安装， 使取源部件与工艺管道一起做好。 1 1 、电机运转信号由电气专业将信号送到d c s 系统进行显示，电缆由电气 专业统计提供。 1 2 、安装完毕后，交工前要进行“三查四定”，对检查出的安装质量问题， 第五章施工设计 要定责任、定时间、定人员、定措施进行整改。 1 3 、安装验收标准参考g b 5 0 0 9 3 2 0 0 2 自动化仪表工程施工及验收规范。 在本项目施工中，遇到了电磁阀d 2 x v 5 3 5 2 a 安装方向倒装、振动传感器 无安装空间等问题，经过整改，都在预定的时间内解决。 5 2 安装材料表设计 安装材料设计过程中，一般要根据安装图进行仔细核算材料用量，如果安 装施工量不高，可实地勘察，现场指定安装位置，进行计算安装材料数量。设 计时要考虑安装材料的全面性和余量，安装材料的材质和规格要符合现场使用 要求，既要安装牢固，又节省费用，不浪费材料。安装材料表见表5 1 。 表5 1 安装材料表 序号名称规格型号单位数量 l 铠装屏蔽电缆 2 1 5 d j v v p 2 3 2 b 米 1 5 0 2 电线 l 1 5 米 2 0 3 镀锌钢管 3 ，4 ” 米 7 5 4 角钢 4 5 * 4 5 米 5 5 膨胀螺栓 m 1 0 套 1 0 6 u 型卡 3 4 ” 套 1 5 7 管口护帽 3 4 ” 个 3 0 8 防锈漆红色公斤 5 9 防爆电缆接头 g i 2 ” g l ，2 ”铜个 5 1 0 线鼻子 1 5 o 型，1 5个 5 0 l l 密封四氟带 1 5 c m 卷 5 1 2 直通防爆接线盒 3 “” 个 5 1 3 弯通防爆接线盒 3 4 ” 个 1 0 第五章施工设计 本材料表在施工过程中，基本满足了施工用量，但现场穿线管配制过程中， 由于和工艺管道及设备的位置冲突，导致穿线管转弯通过，致使弯通接线盒不 足。补充采购后，问题解决。 5 3 安装网络进度表 工程施工中，制定安装网络进度计划十分重要，通过进度表，可以很清晰 的看到安装中的关键节点，可以对对关键节点进行有效的控制，以保证整个工 期有计划的进行，如期完成。在本项目中，离心机安装是重要节点，如不能如 期完成，将直接影响其余项目的安装；调试的完成是整个项目的最终节点，保 证最终节点如期完成。安装网络进度表见表5 2 。 表5 2 安装网络进度表 ： 癸 0 日1 日2 日3 日4 日5 日6 日7 日 8 日9 日 0 日1 日 安装项目 离心机安装 岛。 离心机配管 女 仪表阀门安装 检测仪表安装 d c s 组态 荔， 电缆敷设配管 接线 ”，。 r j一+ 硝 调试 茹 注：此网络进度计划中未显示离心机基础土建时间。 第六章调试 6调试 调试工作主要分为仪表单体调试、d c s 系统程序调试、回路联调、试车中 的参数调试等。 l 、仪表单体调试要在安装前进行，对调试结果进行如实记录。只有通过单 体调试，才能保证安装上去的自控仪表符合要求。单体调试后，对仪表要妥善 保管，做好标记。 2 、d c s 系统程序调试，主要针对设计组态的程序进行调试，通过模拟多个 输入信号，观察和测量输出是否符合程序，是否符合设计要求，对出现错误的 部分，及时分析，查找问题，进行更改，保证联锁程序、清洗程序、运转排渣 程序正确无误。 ， 3 、回路联调，自控系统的回路主要有以下几种，即自动控制回路、信号报 警、检测回路、信号报警。回路的调试是在具备以下条件后进行：a 、仪表系统 安装完毕，管道清洗完毕，压力试验合格，电缆绝缘检查合格；b 、电源气源已 经符合仪表运行要求。调试时，在现场用信号发生器模拟仪表发出信号，观察 控制室是否显示正确，当数值超限后是否产生报警，报警灯与铃声是否正确， 报警记录是否存在；当数值达到联锁值后，联锁是否及时动作，报警、记录是 否正确，产生的结果是否送到了现场执行器，既相应的阀门是否正确动作。 4 、试车调试，试车主要分为单体试车、联动试车和负荷试车三个方面，因 为新上的离心机只有一套，试车工作直接从联动试车开始进行，所安装的仪表、 电磁阀都投入使用，离心机启动，联锁、报警也投入使用，并创造条件进行实 际试验。本项目在试车过程中，发现了一些需要完善的问题，主要是在离心机 运转排渣过程中，打开操作水电磁阀d 2 x v 5 3 5 2 a 后，离心机内部出现了水击 现象，机壳振动升高。经过与生产厂家沟通，对预注水电磁阀d 2 一x v 5 3 5 2 1 a 和操作水电磁阀d 2 x