浓缩机的工作原理及PLC在其中的运用.doc

江西理工大学南昌校区毕业论文论文题目：浓缩机的简介及PLC在其中的运用题目 浓缩机的简介及PLC在其中的运用班级 07机电一班专业 机电一体化学生姓名 吴启崇指导老师 王春花老师日期 2010年3月29日浓缩机简介及PLC在其中的运用吴启崇摘要：介绍浓缩机的工作原理，及其主要组成部件，用途。还有浓缩机的一些简单操作，PLC在浓缩机中的应用主要针对浓密机底流排放人工操作的随意性和不及时性，提出了采用可编程控制器(PLC)来实现浓密机底流自动排放，对其控制过程和运行状况进行了论述，该方案已成功应用于生产实践，取得了较好的效果。关键字：浓缩机 浊度检测系统 可编程控制器（PLC）电控气动阀 时间继电器引言：我厂(丹霞冶炼厂)采用先进的氧压浸出技术的铅锌金属生产企业。本论文写的浓缩机是以该厂的净化除铁车间的为基础的。本设备除了有原来浓缩机的所有功能外，还有自动检测清液的浊度功能，可以真实的检测和反映溢流液体的实际浊度，具有技术先进，操作简单，可靠性强，维护简单等优点。1浓缩机简介1.1浓缩机用途适用于选矿厂的精矿和尾矿脱水处理，广泛用于冶金、化工、煤炭、非金属选矿、环保等行业。 高效浓缩机实际上并不是单纯的沉降设备，而是结合泥浆层过滤特性的一种新型脱水设备。 1.2浓缩机特点1.21 添加絮凝剂增大沉降固体颗粒的粒径，从而加快沉降速度； 1.22装设倾斜板缩短矿粒沉降距离，增加沉降面积； 1.23发挥泥浆沉积浓相层的絮凝、过滤、压缩和提高处理量的作用； 1.24配备有完整的自控设施1.3浓缩机的结构特点及工作原理主要由桥架、驱动、提耙、长耙、短耙、稳流筒、液压站、电控装置等部件组成1.31稳流筒安装在桥架下面，入料与稳流筒相连，物料通过入料管流入稳流筒后，进入浓缩池内部。1.32驱动提耙机构安装在桥架上，其下端四方台侧安装耙架，当启动装置的主轴转动时，带动耙架回转，耙架下部的耙齿将沉降后的物料刮向浓缩池中央，由低流泵排出。1.33液压站为驱动提耙机构提供动力，液压站的油泵为变量泵，通过调节油泵的排油量，可改变耙架的转速，以达到最佳工艺效果。当沉降到浓缩池底部的物料增多，床层增厚时，耙架的工作阻力也随之加大，当工作阻力增达到5.5Mpa时，压力继电器、延时继电器、电磁阀动作，切断液压马达的油路，此时主轴停止转动，提耙油缸带动耙架向上提升，延时动作约35秒钟后，电磁阀再次动作。回复向液压马达供油，主轴又开始转动工作。当耙架提升后，工作阻力随之减小，若减小到4Mpa以下时，则不在提耙，耙架停留在此高度上旋转工作，耙齿将物料刮向池中央，随着工作阻力再次增大到设定值时，耙架再次被提升，重复以上动作，从而达到自动提耙、降耙的目的。当耙架的工作阻力不断增大，提耙油缸的活塞上升接近极限行程时，行程开关动作，切断电源，整机停止运行。此时，应排除故障后，再手动回复开机。浓缩机安装前的准备1、按照发货清单清点全部零件，对于运输过程中缺失的零件应补齐，对于运输过程中损坏或变形的零件应予修复。2、对基础进行验收，对于与图纸不相符合的要给予纠正。并清除预留孔内的污垢及杂物。2浓缩机的安装2.1浓缩机安装顺序1、把活动梁的副梁套在中心圆柱上并落到底。2、在中心砼圆柱顶端安装中心支撑部分，穿挂地脚螺栓找正水平及中心，用1:2水泥砂浆浇注固定。3、安装轨道部分以安装好的中心支撑部分为准，校正和固定轨道。轨道由多节拼成一个圆，每个接头各有内外弧形板连接。轨道的弧形在制造和运输过程中总会有变形的情况，在安装时应在水泥池沿的工作位置进行校正和固定。施工时应同时检查水平和中心距，使之同时符合要求。然后用地脚丝和予埋铁进行固定。地脚丝用1:2水泥砂浆浇注。复查水平和中心距，沿轨道中线的圆周检查，水平误差不大于1mm，中心距误差不大于5mm，合乎要求后焊接弧形连接板。4、安装活动梁部分（1）把副梁的对称中线对正中心支撑部分的两个吊轴。（2）安装活动梁的三角形尾节，把两个吊耳穿在两个吊轴上，并装好挡圈和定位套，拧紧定位螺钉。用垫板支住三角梁的尾部，使吊耳下的一条边呈垂直状态。（3）安装活动梁头节。找正与尾节的连接位置，用垫板支撑另一端，保持头节与尾节结合缝呈垂直状态，焊接连接位置。（4）安装传动部分。把传动小车部分吊放在活动梁头节上，使驱动辊轮与轨道中心线垂合，安装水平面结合螺栓和垂直面铰孔螺栓，取出支在活动梁下的垫板。（5）安装副梁。为了方便安装，副梁的连接零件是点焊在一体的。安装时根据情况需要，可拆开某些连接点，以方便螺栓的安装，在副梁的连接螺栓全部装好并紧固到位后，把副梁的所有连接头最后全部焊好。（6）安装刮板。按照总装图的序号排列位置，在活动梁的下面焊接刮板。安装时注意方向性，活动梁的回转方向为顺时针。刮板的圆弧面为前进方向。刮板与活动梁中线约成50夹角，刮板的高低两端与浓缩池的斜底距离基本一致。全部刮板的下沿与浓缩池斜底的间隙应基本一致。其间隙值应在40mm80mm范围内。回转一周检查刮板与斜底的间隙，其最小处应有40mm，有干涉的情况可将刮板割低一些，间隙过大可酌情焊补。刮板在活动梁下面要左右对称均布，回转一周，刮刀应有“刮全”性能，有刮不到的情况时可以酌情加长某些位置的刮板。（7）检查活动梁的所有焊接部分，有漏焊或焊接强度不足之处全部进行补焊。检查驱动小车与活动梁的连接螺栓，全部拧紧并可靠防松。5、安装固定梁部分（1）在浓缩池边的砼台子上安装固定梁支架，穿挂地脚螺栓。（2）吊装固定梁，与安装好的中心支撑部分用螺栓连接。找正砼台子上的固定支架位置，并用1:2水泥浆固定地脚螺栓。 6、在固定梁上安装进矿浆的管子或溜槽至中心支撑部分的中心进矿浆管。生产中，矿浆进入到支撑部分的中心空腔沿水泥柱流入浓缩池。固定梁的安装斜度在5%以上。能满足一般情况的自流管道坡度要求。如果矿浆粒度较粗，要求坡度更大时，可酌情增加固定梁的坡度，以满足需要。7、安装电缆。在中心支撑部分有两处电缆接头位置。在中心支架内装有环形接点，环形接点的引线从斜罩的管子内引出，这个接头应与控制柜相连，与控制柜子相连的电缆线敷设在固定梁上。沿环形接头滑动的集电接头从回转的圆壳上的孔中引出接线，这个接头与电机相连，电机电缆线应敷设在活动梁上。检查有无“短路”、“缺相”、“漏电”、“断路”等情况，排除一切故障，确保用电安全。8、彻底清除浓缩机内的一切污物，以确保安全生产和浓缩产品不受污染。9、安装附属设备。主要有：矿浆来路管道、溢流水排出管道、浓缩物排出的设备如管道、阀门、砂泵等。为了确保生产连续进行，排出浓缩物的泵站应“双配套”，由三通管及阀门相连。当一台发生故障时，应能启动备用泵站运行，同时进行检修。泵站应有高压水反冲装置。2.2浓缩机的安装与试车2.2.1制造厂按照部件发货至用户，所以安装前在按随机发货清单清点所有零部件，若有丢失或损坏，则必须补齐或修复。2.2.2将桥架两端的地脚板与浓缩池的立柱安装，埋入地角螺栓，浇灌水泥，应使四块地脚板上平面处于同一水平面上，最好用经纬仪进行校正。待灌注的水泥凝固后即可安装主机。2.2.3将分段的桥架用螺栓紧固成一体，焊接补强板。2.2.4将桥架吊装到浓缩池立柱上，校正传动装置的主轴中心线对正浓密池的中心。2.2.5稳流筒上的吊挂角钢用螺栓与桥架连接，在将稳流筒与吊挂角焊接，焊前应调整固定筒上端面高出浓密池溢流堰面170mm，同时保证筒体处于垂直位置。2.2.6将解体的驱动提耙装置用螺栓连接成一体。2.2.7安装耙架，用螺栓将四个耙架装在驱动装置下端的四方台侧面，在用拉板，拉杆将四个耙架焊接成整体。2.2.8安装耙架，要求耙齿的底边与浓缩池的底部距离80100mm，并且所有耙齿覆盖住全部池底面积，最端部的耙齿距离浓缩池内壁约100150mm。2.2.9组装入料管，在稳流筒外圆上配开孔，再焊接。2.2.10机械部分全部安装完后，校正传动轴的垂直度，若不垂直，将会影响到整机的运行性能。将水平仪放置在传动装置在传动装置上部的油缸支座上，进行校正，可在传动装置的减速箱地脚面上加调整垫进行调整，当水平仪处于水平位置的时候，传动轴也就处于垂直位置。2.2.11桥架两端与地板焊接。2.2.12安装液压站油管，各接头处连接可靠，不得有漏油相信。2.2.13电器部分接电源线。2.2.14全部组装完毕后进行试车，试车前在液压马达减速器、减速箱、液压站油箱内加油至油标位置，试车时调试过程详见后面液压系统的调试说明。空运转试车时间不少于2小时，此时应观察耙架回转方向是否正确，运转是否平稳，又无不正常噪音，液压管路有无漏油以及其他不正常现象。然后进行提耙试验，观察提耙、降耙是否正常，当提耙至极限位置时，行程开关是否起作用。若有不正常现象，则必须排除故障，清水试车和负荷试车的要求与空运转试车要求相同，负荷试车时间不少于24小时。3浓缩机清液浊度检测系统的工作原理将被检测液体抽入检测传感器中，利用液体感光装置将被检测液体的检测光醒后转换成电信号，进行放大处理后，供给信号显示和控制。4浓缩机浊度检测装置的安装调试4.1浓缩机机械现场安装就位结束后，将电控箱按图纸要求安装就位，将有螺纹的一端的不修改安装在传感器上，并用管夹固定，另一端插入浓缩池内页面下。4.2连接电源线，接通控制箱内的电源开关。自动手动开关转换到自动，采样开关置于开，PLC状态开关置于ON，按动启动按钮。4.3触摸屏操作4.31PLC绿色指示灯亮，置界面在前页状态，点击采样软按钮，进入采样设定界面（采样正在进行指示灯闪亮），点击采样按钮，此时采样系统进入采样程序（采样顺序：吸入检测标本检测排除检测标本冲洗检测装置结束），每一动作时间应根据实际情况由设备厂家现场设定，一个工作循环大约5秒钟。首次供电检测无检测数据显示。可在重复一次检测，检测以曲线形式显示在触摸屏上，曲线的端点数值是被检测液体浊度的表示值，与被检测液体浊度有一一对应显示值，如果在工程中需要对应值的浊度，则需要检测标准浊度液，取得对应值的换算关系。4.32随机检测调试合格后，即可调试定时检测和报告设定:A在采样设定界面点击采样时间设定按钮，显示屏显示时间显示界面，按时间显示框后，显示屏出现小键盘，输入任意时间后，按小键盘的回撤键确认，即可完成采样时间的设定。当系统到达设定时间后，自动进行采样，并将结果以曲线形式显示。为了便于观察采样结果，触摸屏的常态处于采样显示界面。B报警值设定：按出报警值设定，进入设定对话框，点击报警设定，弹出设定小键盘，输入报警值后，按小键盘的回车键确认，即可完成报警值的设定，当浊度到达该设定值时，会触发报警。浓缩机的操作合上QF1,QF2,QF3,把“手动自动”开关，转换到手动，按动启动按钮，油泵启动，浓缩机将旋转。按动提耙按钮，浓缩机的耙架就会提升，松开提耙按钮，耙架将会停止提升。5浓缩机的日常维护5.1电动机的使用与维护 5.1.1适用条件：频率：50Hz、电压：380V。 5.1.2使用环境应经常保持干燥，电机应定期检查和清扫。风罩进风口不应受尘土纤维等的阻碍，不得用水龙头喷射清扫电机。 5.1.3 当电机供电系统的热保护及短路保护连续发生动作时，应查明故障原因，排除后方可再起动电机。 5.1.4应保证电机在运行过程中润滑良好，一般电机运转 2500 小时（约半年）至少检查一次。 5.1.5轴承寿命终了时，电机运行时的振动噪声明显增大，应更换轴承。 5.2齿轮减速器使用与维护 5.2.1 工作中，当发现油温温升超过 75及产生不正常的噪音等现象时，应停止使用，检查原因，如因齿面胶合等原因所致，必须排除故障，更换润滑油后，方可继续运转。 5.2.2 减速器应定期检修。发现擦伤、胶合及显著磨损，必须采取有效措施。备件必须按标准制造或采购，更新的备件必须经过跑合和负载试车后，才能正式投入使用。 5.2.3轴承寿命终了时，减速器运行时的振动噪声明显增大，应更换轴承。 5.2.4客户还必须仔细阅读生产厂商所配的使用说明书，并严格执行。5.3电器使用和维护 5.3.1定期检查控制箱内部各电器元件的电器性能，不符合要求应更换。 5.3.2实际操作时，应经常观察电机的电流值，若过载，应及时处理。 5.4 其他 5.4.1定期和不定期检查衬里或外部涂覆耐腐材料，发现损坏及时修复。 5.4.2如果发现漆被破坏，应重新漆好，油漆保持完整。6浓缩机故障排除 无论什么时候，只要怀疑出现了不正常运行的现象（例如：温度、噪声、振动增加）应立即关掉电机，对照本说明书及有关图纸，仔细查找故障原因，维修或更换损坏元件。 6.1故障发生时，首先分析并确定故障所在部位，如检查电机是否缺相、减速器是否严重磨损、驱动部分与耙机部分的联接是否松动、零件是否掉落等。然后确定减速器是否需要换油、是否需要更换备件。 6.2仔细对照本操作说明书的电气操作部分和电气原理示意图，查找电气故障部位，更换损坏的电气元件。定期检查行程开关，发现损坏，立即更换。6 PLC在浓缩机中的应用湿法炼锌工厂浸出矿浆的液固分离一般用浓缩和过滤两种方法。浓缩就是从液固比为812：1的矿浆中直接使悬浮颗粒自由沉降，从而使矿浆的液固两相得到初步分离。矿浆浓缩以后所得到的固相仍然是一种液固比为24：1的浓泥，应送过滤工序进一步进行分离。浓缩过程是在浓密机中实现的。 浓密机始用于 1905年，具有作业连续、生产稳定可靠、能耗低、操作简单等优点而得到广泛使用。而浓密机的底流排放一直以来都是人工操作，不但劳动强度大，而且具有较强的随意性和不及时性，严重制约了浓密机的生产能力，甚至造成浓密机死机(俗称逼死)，影响了生产效率。近几年来兴起的一种高效浓密机，也因其具有局限性还不可能全部取代传统的浓密机。因此，设计出一种能够随生产工艺要求可调的浓密机底流自动排放系统来对传统浓密机进行改造，使得浓密机底流排放及时，底流密度高，上清含固量小，能获得澄清良好的上清液显得很有必要。利用可编程控制器(PLC)、时间继电器及电控气动阀等元件构成的浓密机底流自动排放系统，它具有投资少、见效快，使用、维护方便，运行稳定、可靠等优点，较好地解决了这一问题。6.1工艺过程浓缩过程的实质就是利用重力沉降原理使固体颗粒在液体介质中的沉淀过程，浓缩的目的是获得澄清良好的上清液。6.1.1矿浆在浓缩机中的浓缩过程浓密机大小依据生产量和浓缩能力来确定，直径有91TI、121TI、181TI、211TI等不同型号。主要由槽体、耙子、桥架、传动装置、提升装置和槽盖组成。槽内中心悬有缓冲筒，起导流和缓冲作用。矿浆进入 槽内由简体下落至 11TI后才向四周流动，这样颗粒 就在中心部分大量沉积，而简体外的上清区则保持 平静状态，可更好地保证上清质量。矿浆在浓密机内可分为三个区域，即：上层为上清区，下层为浓泥区，中间为澄清区。在上清区，沿槽内设有溢流沟， 上清液从槽中溢出，进入溢流沟，由排液口排出。在 浓泥区，装有耙齿的十字耙臂与槽体的锥底平行，由传动装置带动中心轴缓慢转动时，耙臂上的耙齿随 之带动沉降颗粒(浓泥)使其移向槽体中心的锥底，由放渣口底阀排出。如图1所示。6.1.2影响浓缩效果的因素 A矿浆的 p H值 在中性浸出时矿浆 p H值最大不能超过 5.6 ， 一 般 p H值控制在 5 25 4之间， 其澄清效果较好。原因是在此 p H值条件下，最有利于细粒胶状物(如氢氧化铁或硅酸) 凝集成大颗粒而沉淀。 B 溶液中胶体二氧化硅和氢氧化铁的含量当进入浓密机槽内的矿浆含硅酸和氢氧化铁增加时,将明显地使澄清状况恶化，应严格地加以控制。遇此情况,可采取提高矿浆温度( 约在 7 0) 的办法来改善澄清条件，因温度提高后，矿浆的粘度将降低，细粒胶状物( 氢氧化物或硅酸粒子) 能很好地聚集而沉降。 C焙砂的物理状态焙砂的物理状态直接影响矿浆的澄清浓缩。大颗粒焙砂澄清良好，但易堵塞浓密机和损坏耙臂；细颗粒澄清较慢，尤其是呈胶状悬浮状细粒更难澄清。 因为颗粒沉降速度决定于粒度大小。粒度愈大，则沉降速度愈快，澄清愈好；反之，粒度愈小， 则沉降速度愈慢，澄清愈困难。 D溶液与固体颗粒的比重差当溶液与固体颗粒比重愈大时，则澄清愈快愈彻底； 一般含锌高的( 1 4 0 g L以上) 溶液，其比重和粘度均较大， 所以澄清分离也较困难。遇此情况，应提高矿浆温度，以降低粘度加速澄清；对于稀矿浆溶液的澄清分离，甚至在4 O一4 5温度时，也能获得良好的效果；同时，当固体颗粒比重愈大时，则沉降速度愈快， 澄清愈好。 D浸出时间 当浸出时间较短时，则固体颗粒较大，澄清也较容易；相反，浸出时间愈长，搅拌强度愈大， 则固体颗粒愈细，使浓缩澄清发生困难。 E浓密机内固体物料的数量当积聚的固体物料过多时，相对地降低了浓密机槽内的澄清区，影响沉降过程，严重时可能造成突然停车事故，所以应定期排放出浓泥，以保证浓密机的正常生产。然而，传统的浓密机底流排放都是人工操作，具有很大的随意性和不及时性，势必影响浓缩效果，降低了浓密机的生产效率，严重时甚至造成停机故障，所以必须对传统的浓密机底流排放人工操作方法进行自动化改造。 6.2自动控制 6.2.1系统的构成 浓密机底流自动排放系统由可编程控制器( P L C ) 、时间继电器、气动装置、信号装置及电控气动阀等各种元件构成，结构示意图如图2所示。6.2.2自动控制过程 根据生产工艺要求和矿浆的浓缩情况，工艺员将沉降时间 T 1 和排渣时间 T 2设定好( T 1 、 T 2是由两个参数可调的外部时间继电器来控制的) ，将转换开关置于自动位置，T 1开始计时，当计时到达设定值，给出一个信号送 P L C ，P L C控制浓密机底流排放泵电动机起动排渣，T 2开始计时，同时 P L C控制内部计时器延时 t 1打开电控气动阀放渣， ( 这是针对有中间槽的浓密机的，因中间槽有管道回流，所以要先起动泵，后打开阀门放渣) ， 电控气动阀受 P L C内部计时器控制，打开一个X t l时间， 关闭一个 x t 2时 间， 又打 开一个 X t l时 间， 又关 闭一 个 x t 2时间， 如此一开一停， 既排出了浓泥， 又较少带走溶液。当 T 2计 时到达设定值， 给出另一个信号送P L C ， P L C控制浓密机底流放渣电控气动阀关闭， 同时 P L C控制内部计时器延时 t 2控制浓密机底流排放泵电动机停车，同时 T 1 又开始计时，进入下一个循环， 王春花这样循环往复以实现浓密机底流自动排放。浓密机底流自动排放过程中电控气动阀和排放泵电动机工作时序图如图3 所示。6.2.3系统的保护及故障报警本系统设有手动、自动转换开关、紧急停车按钮、系统保护及故障报警。 1 推动电控气动阀动作的气压偏低，系统报警响铃，本故障指示灯闪烁，提醒岗位及时采取措施，提高气压。 2 泵与电控气动阀实行联锁，既：泵不运行，电控气动阀打不开，防止跑、冒液。 3 电控气动阀关闭不到位而出液，系统报警响铃，本故障指示灯闪烁，提醒岗位及时采取措施，处理故障。 4 打空泵，系统报警响铃，本故障指示灯闪烁，提醒岗位及时采取措施，排除故障。 5 电动机过载或烧坏，系统急停，同时报警响铃，本故障指示灯闪烁，提醒岗位及时排除故障，恢复系统开车。 6.2.4可编程控制器( P L C) 的选型 单台浓密机底流自动排放系统的可编程控制器( P L C)选用日本三菱公司生产的型号为：F1 2OMRUL产品；多台浓密机底流自动排放集中控制系统的可编程控制器( P L C )选用 日本三菱公司生产的型号为 F X 2 N系列产品。当然，也可选用OM R ON系列产品。 6.3应用效果 可编程控制器( P L C ) 在浓密机中的应用，实现了浓密机底流自动排放， 具有排渣及时、 底流密度高、上清含固量明显下降、浓密机浓缩效率高等优势。应用前、后效果比较列于表 1 。 浓密机底流自动排放系统 自 1 9 9 9年在株冶富集工序 1 1 号浓密机投入使用，运行状况一直良好。到2 0 0 3年株冶已全部采用该系统对传统浓密机进行改造，取得了较好的经济效益和社会效益。 7结束语 利用可编程控制器( P L C ) 对传统浓密机底流排放进行改造，实现浓密机底流自动排放， 该系统使用方便、运行可靠、投资少、见效快，即可单台使用，又可多台集中控制，灵活、便捷，外部接线简单，编程、维护、修改方便，是一种行之有效的好方法。它的投入使用大大提高了过滤设备的生产能力和浓密机的效率，减轻了工人的劳动强度，具有