徐健

海申機(jī)電總廠（象山）（浙江寧波 315718）

光伏行業(yè)廢水的主要成分為高濃度的氟化鈣（CaF2），此類污水具有密度大、沉降速度快的特性。如自控系統(tǒng)配置不當(dāng)，離心機(jī)在固液分離過(guò)程中極易出現(xiàn)因排泥不暢而導(dǎo)致設(shè)備整體震動(dòng)大、故障報(bào)警、故障停機(jī)等一系列問(wèn)題，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。本文以LW350EC離心機(jī)為例，針對(duì)光伏行業(yè)污水物料特性，開發(fā)了LW350EC離心機(jī)可編程邏輯控制器（PLC）自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)可編程控制器對(duì)離心機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析，并根據(jù)各項(xiàng)反饋信息進(jìn)行計(jì)算，然后自動(dòng)調(diào)節(jié)離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，以保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和理想的分離效果等。

1 離心機(jī)概述

LW350EC離心機(jī)主要由副電機(jī)、差速器、螺旋體、轉(zhuǎn)鼓、主軸承、機(jī)座、機(jī)罩、傳動(dòng)裝置及主電機(jī)等組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要參數(shù)見表1。

圖1 離心機(jī)的結(jié)構(gòu)

表1 離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1.1 工作原理

光伏廢水經(jīng)進(jìn)料管和螺旋出料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓（轉(zhuǎn)鼓的工作面積越大，離心機(jī)的處理能力越大），在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，密度較大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷地將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口。分離后的清液經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開口流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即差轉(zhuǎn)速）是通過(guò)差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其大小由副電機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)對(duì)物料的連續(xù)分離。

2 LW350EC離心機(jī)控制系統(tǒng)

LW350EC離心機(jī)控制系統(tǒng)由PLC、觸摸屏（HMI）、變頻器、外圍電路等組成，其主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 自動(dòng)控制總圖

2.1 工作參數(shù)設(shè)置

離心機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集是該系統(tǒng)的核心資源，副電機(jī)轉(zhuǎn)矩和主電機(jī)電流值的高精度采集是離心機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的基本保證。

該P(yáng)LC控制系統(tǒng)用于離心機(jī)及配套設(shè)備的啟動(dòng)、分離、沖洗，順序動(dòng)作及運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)控制。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)部增加了離心機(jī)副電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)控制語(yǔ)段。當(dāng)離心機(jī)運(yùn)行時(shí)，控制器實(shí)時(shí)接收離心機(jī)副電機(jī)變頻器模擬量輸出（AO）口輸出的轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)，輸入內(nèi)部中央處理器（CPU）進(jìn)行比較分析。當(dāng)反饋信號(hào)顯示離心機(jī)推料不順時(shí)，處理器通過(guò)自身的AO口輸出到副電機(jī)變頻器的模擬量輸入（AI）口，調(diào)整副變頻器的轉(zhuǎn)速，從而增加離心機(jī)的推料速度。當(dāng)推料速度增加后，控制器自動(dòng)進(jìn)入延時(shí)檢測(cè)程序段，延時(shí)過(guò)后檢測(cè)離心機(jī)副電機(jī)變頻器的轉(zhuǎn)矩，并與之前檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行比較。如檢測(cè)值恢復(fù)正常，則慢慢降低推料速度，以保持分離渣項(xiàng)的效果；反之，控制器將自動(dòng)停止供料設(shè)備，使離心機(jī)在無(wú)進(jìn)料的狀態(tài)下，強(qiáng)行排出堆積在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的積料。停料延時(shí)一段時(shí)間后，再次進(jìn)行離心機(jī)副電機(jī)變頻器轉(zhuǎn)矩值的檢測(cè)。如果副電機(jī)變頻器的轉(zhuǎn)矩值與之前相比有明顯的下降趨勢(shì)，則自動(dòng)恢復(fù)供料設(shè)備的運(yùn)行，逐步增加處理量，恢復(fù)正常工作；反之，則說(shuō)明進(jìn)料波動(dòng)大，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部有大量無(wú)法及時(shí)排出的物料已堆積并結(jié)塊，設(shè)備無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行工作，此時(shí)控制器將自動(dòng)進(jìn)入沖洗程序，清洗離心機(jī)并停機(jī)等待操作人員確認(rèn)后再次運(yùn)行。為避免進(jìn)料波動(dòng)導(dǎo)致物料堆積在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部甚至無(wú)法自動(dòng)排除故障的發(fā)生，控制器內(nèi)部設(shè)計(jì)增加了運(yùn)行電流實(shí)時(shí)檢測(cè)和進(jìn)料量聯(lián)鎖語(yǔ)段。當(dāng)離心機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)進(jìn)料波動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)行電流極速升高時(shí)，系統(tǒng)將逐步降低進(jìn)料量，控制推料速度達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目的。整套PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的所有參數(shù)分別通過(guò)觸摸屏和通訊模塊展示在現(xiàn)場(chǎng)控制柜和中控室，以便操作人員記錄和觀察。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

離心機(jī)處理效果常常與前一工藝段物料的波動(dòng)密切相關(guān)，為了提高生產(chǎn)和管理效率，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的模式，管理人員可在上位機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀況，及時(shí)修改運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)故障即時(shí)處理。

當(dāng)離心機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)因物料力矩大、電流過(guò)載報(bào)警及自動(dòng)停機(jī)時(shí)，上位機(jī)工作人員應(yīng)調(diào)整濃縮池的閥門開度，減小濃縮池的污水進(jìn)入量，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用SIEMENS編程軟件進(jìn)行開發(fā)，采用臺(tái)灣威綸觸摸屏進(jìn)行組態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行可靠，畫面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了、界面友好，操作方便，便于操作人員正確進(jìn)行操作。

3 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的變頻器控制系統(tǒng)相比，采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）適應(yīng)工藝性強(qiáng)，可在無(wú)人監(jiān)控的情況下根據(jù)進(jìn)料波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整螺旋推料速度，使力矩穩(wěn)定運(yùn)行，從而達(dá)到最佳的分離效果。

（2）當(dāng)工藝偏差大時(shí)，能自動(dòng)停止正常工作狀態(tài)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。

（3）由于自動(dòng)控制系統(tǒng)具有故障識(shí)別功能，運(yùn)行期間始終對(duì)運(yùn)行的力矩、電流、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異?？杉皶r(shí)停止進(jìn)料，減少設(shè)備因過(guò)度負(fù)荷造成的損壞。

（4）該控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、控制直觀。

（5）離心機(jī)的工作參數(shù)、動(dòng)作狀態(tài)均可在自動(dòng)控制柜的顯示屏或上位機(jī)上進(jìn)行觀察和調(diào)整修改，故障點(diǎn)也可由顯示屏直觀地顯示。極大地減少了作業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)巡查的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，確保了設(shè)備的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保治污行業(yè)的重視，將會(huì)有更多性質(zhì)與CaF2廢水相似的廢水出現(xiàn)，此類廢水的工業(yè)處理市場(chǎng)空間巨大。離心機(jī)PLC自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)大了設(shè)備對(duì)工藝的適應(yīng)性，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在一定程度上提高了設(shè)備的穩(wěn)定性，從而提升了設(shè)備的分離效率，使處理成本大大降低。

[1]梅永暉,李振威.臥螺離心機(jī)在高濃度二氧化鈦分級(jí)中的應(yīng)用[J].過(guò)濾與分離,2017,27(2):34-37.

[2]李強(qiáng).三相離心機(jī)在餐廚垃圾分離行業(yè)中的應(yīng)用 [J].過(guò)濾與分離,2017,27(3):34-36,48.