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        鈉離子交換器PLC改造

        2019-09-10 22:49:33李超賈建紅杜銀川
        關(guān)鍵詞:軟水

        李超 賈建紅 杜銀川

        摘要:濟(jì)源鋼鐵2#水泵房鈉離子交換器是將生水轉(zhuǎn)化為軟水的重要設(shè)備,正常情況下煉鋼所使用的軟水全部來自該裝置,原電氣控制為傳統(tǒng)繼電器控制,運(yùn)行不穩(wěn)定,出現(xiàn)故障后多次影響軟水質(zhì)量,本文即針對(duì)這種情況,介紹了PLC控制的方案及改造后取得的效果。

        關(guān)鍵詞:PLC? 軟水? 鈉離子交換器

        一、前言

        鈉離子交換器的傳動(dòng)設(shè)備主要有兩個(gè)電機(jī),一個(gè)電機(jī)由皮帶傳動(dòng),皮帶輪帶動(dòng)絲杠同軸旋轉(zhuǎn),絲杠的旋轉(zhuǎn)方向不同帶動(dòng)其上的搬杠,然后撥動(dòng)后部的棘輪,棘輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥,從而完成原水到軟水生成的各個(gè)流程。在絲杠上運(yùn)行一個(gè)來回,后邊的旋轉(zhuǎn)閥走一個(gè)棘輪齒的行程,旋轉(zhuǎn)閥一共有十個(gè)棘輪齒,對(duì)軟水生成來說旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)一周為一個(gè)完整循環(huán)。因本系統(tǒng)為雙柱交替連續(xù)工作,即一個(gè)柱在產(chǎn)水運(yùn)行,另一個(gè)做再生還原,所以對(duì)每五個(gè)棘輪齒的運(yùn)行即為一個(gè)完整的電控循環(huán),在每個(gè)完整的電控循環(huán)中要包括一次進(jìn)鹽動(dòng)作,進(jìn)鹽由另一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備完成,因此本系統(tǒng)并不復(fù)雜,然而由于電控系統(tǒng)的不穩(wěn)定性,使該系統(tǒng)使用一直不好,還多次造成大的生產(chǎn)事故。

        二、鈉離子交換器使用以來存在的主要問題

        (1)因該系統(tǒng)為傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng),就地?zé)o專人值守,出現(xiàn)故障后遠(yuǎn)程的操作人員不能及時(shí)獲取信息,軟水的水質(zhì)很難得到可靠的設(shè)備保障。

        (2)系統(tǒng)選用的行程開關(guān)為機(jī)械式傳動(dòng),因多次碰撞,造成信號(hào)不穩(wěn)定出現(xiàn)搬杠越位,設(shè)備卡死,磨斷皮帶。

        (3)該系統(tǒng)對(duì)使用的交流接觸器釋放功能有嚴(yán)格的要求,即線圈斷電后,接觸器應(yīng)立即釋放,釋放過慢,可能出現(xiàn)搬杠越位現(xiàn)象,斷皮帶、機(jī)械卡死現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。

        (4)由于機(jī)械原因出現(xiàn)卡死或傳動(dòng)脫節(jié)現(xiàn)象。機(jī)械卡死現(xiàn)象很容易被發(fā)現(xiàn),而傳動(dòng)脫節(jié)這種故障常被人忽視,即搬杠在絲杠上運(yùn)行完全正常,由于滑塊及撥叉的故障,后部的棘輪并沒有隨著搬杠的運(yùn)行而轉(zhuǎn)動(dòng),旋轉(zhuǎn)閥停留在原位, 這種故障若不及時(shí)被發(fā)現(xiàn),所產(chǎn)軟水鈣離子、鎂離子濃度將嚴(yán)重超標(biāo),軟水質(zhì)量不合格。

        (5)由于機(jī)械傳動(dòng)部分缺陷,鈉離子交換器出現(xiàn)連續(xù)兩次進(jìn)鹽的現(xiàn)象,雖然軟水硬度符合要求,但是軟水氯離子濃度超標(biāo)。工業(yè)鹽用量增加,造成軟水成本升高。

        (6)由于時(shí)間繼電器或其它電氣原因,鈉離子交換器接到啟動(dòng)命令后長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)作或未按設(shè)定周期動(dòng)作,造成生成的軟水量少,不能滿足生產(chǎn)需要。

        三、PLC控制改造方案

        針對(duì)鈉離子交換器存在的問題用PLC進(jìn)行改造,可以使控制系統(tǒng)得到極大的完善和優(yōu)化。采用一套S7-200的系列的224本體模塊,就可完成系統(tǒng)升級(jí)改造,后來又在此基礎(chǔ)上增加EM277模塊,實(shí)現(xiàn)了S7-200 PLC與S7-400PLC現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程站點(diǎn)的PROFIBUS通訊,然后通過S7-400PLC的上位機(jī)的wincc人機(jī)界面控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)鈉離子交換器的監(jiān)控,由于西門子PLC與Wincc控制、報(bào)警等功能較為完善,對(duì)該系統(tǒng)改造后提高了設(shè)備的可控性和穩(wěn)定性。

        (1)PLC的程序判斷出鈉離子交換器故障時(shí),強(qiáng)制系統(tǒng)斷電,并立即發(fā)出故障信號(hào)至軟水站運(yùn)程I/O站,故障信息通過操作室至軟水站的 PROFIBUS通訊將信號(hào)傳至電腦畫面上。在水泵房S7-400的PLC中增加報(bào)警程序,一旦S7-400接到故障信號(hào),即發(fā)出連續(xù)的聲光報(bào)警,通過電腦畫面顯示,操作工便可判斷出遠(yuǎn)程鈉離子交換器故障,迅速采取應(yīng)對(duì)的方案,不會(huì)對(duì)軟水的生成造成影響。

        (2)行程開關(guān)屬機(jī)械式開關(guān),壽命有限,每年更換二十多個(gè),且造成事故多起。鈉離子交換器屬頻繁連續(xù)工作的設(shè)備,該開關(guān)不適合控制所需,因此我們選用性能優(yōu)良的歐姆龍接近開關(guān),以電子感應(yīng)式替代了機(jī)械接觸式開關(guān),即使出現(xiàn)搬杠越位現(xiàn)象也不會(huì)出現(xiàn)接近開關(guān)損壞,接近開關(guān)使用壽命長(zhǎng)、故障率低提高了電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

        (3)眾所周知,接觸器得電吸合,失電后斷開是很正常的事,一般情況下,接觸器在成千上萬次動(dòng)作中偶爾有一次釋放過慢,即線圈斷電后,接觸器仍維持2-3秒鐘的吸合狀態(tài)是很正常的,但對(duì)該系統(tǒng)來說即使千分之一、萬分之一的幾率,就一定會(huì)出現(xiàn)越位卡死,并且對(duì)設(shè)備造成傷害。為了杜絕這種現(xiàn)象發(fā)生,程序中對(duì)接觸器斷電后,在1.5秒鐘之內(nèi)仍未接收到接觸器釋放的信號(hào),即認(rèn)為該系統(tǒng)故障,停機(jī)報(bào)警。同樣在PLC發(fā)出接觸器吸合指令后,3秒鐘內(nèi)若無吸合響應(yīng),也認(rèn)為是系統(tǒng)故障,停機(jī)報(bào)警。該邏輯判斷適時(shí)對(duì)接觸器進(jìn)行檢測(cè),接觸器有任何故障都不會(huì)造成設(shè)備事故。

        (4)為了防止機(jī)械故障,即旋轉(zhuǎn)與前端傳動(dòng)脫節(jié),在程序中啟用計(jì)數(shù)器指令。當(dāng)絲杠在運(yùn)行五個(gè)往返動(dòng)作中未檢測(cè)到電機(jī)進(jìn)鹽動(dòng)作,即判斷旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)故障。同樣當(dāng)搬杠在絲杠上動(dòng)作超過正常時(shí)同的3-5秒,系統(tǒng)即認(rèn)可為機(jī)械卡死,停機(jī)報(bào)警。

        (5)為了防止連續(xù)進(jìn)鹽事故的發(fā)生,在程序中如果確認(rèn)一次進(jìn)鹽后,仍有進(jìn)鹽輸入信號(hào),程序中有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿媽⑵淦帘蔚?,為了防止機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程中有進(jìn)鹽誤動(dòng)作,因絲杠動(dòng)作時(shí)間來回不超過40秒,連續(xù)進(jìn)鹽時(shí)間超過2分鐘程序認(rèn)可為一次進(jìn)鹽,否則進(jìn)鹽動(dòng)作為無效,確保一個(gè)循環(huán)中有進(jìn)鹽動(dòng)作,保證離子交換的質(zhì)量

        (6)為了防止鈉離子交換器長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)作,當(dāng)選定某一交換器工作時(shí),由于操作設(shè)定為10-15分鐘一個(gè)動(dòng)作間隔。當(dāng)離子交換器20分鐘內(nèi)無動(dòng)作發(fā)出,便發(fā)出故障報(bào)警。

        以上所有報(bào)均分別在程序中分類記錄,當(dāng)鈉離子交接器發(fā)生故障時(shí),打開程序在線便可發(fā)現(xiàn)事故停機(jī)的原因,為問題的查找提供了便利的手段。

        四、結(jié)語

        鈉離子交換器改造后從未發(fā)生過斷帶、各種原因的搬杠越位現(xiàn)象。同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)適時(shí)監(jiān)控,避免了操作人員兩地頻繁奔波的勞累之苦,因程序中對(duì)各種事故有詳細(xì)的歷史記錄,為設(shè)備的維護(hù)提供了真實(shí)的資料。

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