油脂精煉中離心分離機(jī)控制程序編制的探討
行業(yè)動(dòng)態(tài)
油脂精煉中使用的離心分離機(jī)主要從國(guó)外進(jìn)口的兩大品牌：韋斯伐里亞和阿爾法拉伐。雖然國(guó)產(chǎn)也有兩大品牌相似產(chǎn)品，但離心機(jī)是油脂精煉的核心設(shè)備，其功能與質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量起決定性作用，故目前國(guó)內(nèi)油脂生產(chǎn)企業(yè)仍以選用國(guó)外的 兩個(gè)品牌為主。一般國(guó)內(nèi)企業(yè)訂購(gòu)成套設(shè)備包括機(jī)體和控制柜，使用幾年后一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，往往需要國(guó)外生產(chǎn)廠家派技術(shù)人員來國(guó)內(nèi)技術(shù)服務(wù)，不便于操作與維護(hù)。
1 離心機(jī)工作原理介紹
油脂行業(yè)中使用的是沉降式離心機(jī)，用于分離難分離的物料（粘性液體與細(xì)小固體顆粒組成的懸浮液或密度相近的液體組成的乳濁液等）。碟式分離機(jī)以其結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，生產(chǎn)能力大等特點(diǎn)，因而在油脂加工行業(yè)的生產(chǎn)部門獲得廣泛應(yīng)用，離心分離機(jī)是利用混合液（混濁液）中具有不同密度且互不相溶的輕、重液和固相，在離心力場(chǎng)中獲得不同的沉降速度的原理，達(dá)到分離分層或使液體中固體顆粒沉降的目的。分離機(jī)中的碟式分離機(jī)是應(yīng)用較廣的沉降離心機(jī)。
碟式分離機(jī)是立式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓是離心機(jī)主要?jiǎng)幼鞑考挥诹⑤S上端，由轉(zhuǎn)鼓體、上分配器、下分配器等主要組件組成，通過傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)部件通過高精度的錐度配合與立軸相連獲得動(dòng)力，立軸部分是傳遞動(dòng)力，并裝有增速齒輪（小螺旋齒輪），橫軸是將電機(jī)的動(dòng)力傳遞到立軸和轉(zhuǎn)鼓的主要部件，由電機(jī)、聯(lián)軸器、壓力耦合器、傳動(dòng)軸、大螺旋齒輪和剎車輪等零件組成，起到過載保護(hù)作用（液力耦合器）大螺旋齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)中將潤(rùn)滑油飛濺到各傳動(dòng)軸承，使軸承潤(rùn)滑，當(dāng)油溫超過110℃時(shí)，橫軸的液力耦合器上的易溶合金保護(hù)塞自動(dòng)溶化，使分離機(jī)失去源動(dòng)力。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件——碟片，若干層由定距條間隔成碟片組，裝于碟片與碟片之間留有很小的間隙。待分離物料由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管加入轉(zhuǎn)鼓。下分配器的作用是使進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的懸浮液和沖洗液隔開，并將沖洗液引向轉(zhuǎn)鼓壁，以稀釋和沖走沉積在轉(zhuǎn)鼓上的雜質(zhì)。當(dāng)混合液（混濁液）流過碟片之間的間隙時(shí)，固體顆粒在離心機(jī)作用下沿碟片下表面滑動(dòng)而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑大的部位形成渣層，通過排渣機(jī)構(gòu)（人工、連續(xù)、間隙）排出轉(zhuǎn)鼓；輕相液體沿碟片上表面向轉(zhuǎn)鼓中心運(yùn)動(dòng)，通過離心力從轉(zhuǎn)鼓上部出液口排出轉(zhuǎn)鼓；轉(zhuǎn)鼓頂端裝有向心泵，向心泵的作用是將液體旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力排出機(jī)外。即借助于向心泵分別引出輕相和重相。被分離的物料在強(qiáng)大的離心力場(chǎng)作用下，經(jīng)一組碟片束的分離間隔中，以碟片中性孔 為分界面，比重大的液體（重相）沿碟片壁向中心孔外運(yùn)動(dòng)，其中重渣積聚區(qū)，皂腳等則流向大的向心泵處。比重小的液體（輕相）沿碟片壁向內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，匯聚到小的向心泵處，輕、重相分別由小向心泵和大向心泵輸出。
離心機(jī)電控部分主要有啟動(dòng)電機(jī)、6只氣動(dòng)電磁閥（分別是密封水閥、排渣閥、沖水閥、活塞閥、注水閥、冷卻水閥）。主要檢測(cè)參數(shù)：?jiǎn)?dòng)電流、出口壓力、振動(dòng)幅度、液體流量及循環(huán)運(yùn)行步序時(shí)間的設(shè)定與顯示。
2 離心機(jī)的使用要點(diǎn)及控制方案
以韋斯伐里亞離心機(jī)的控制程序?yàn)槔髟敿?xì)說明。
（1）分離機(jī)采用液力耦合器和一對(duì)螺旋齒輪傳動(dòng)，利用液體傳遞動(dòng)力，既增速平穩(wěn)又能進(jìn)行過載保護(hù)?；瑒?dòng)活塞的排渣動(dòng)作由程序控制，一般電機(jī)功率為15～20kW，可采用Y-△或變頻器啟動(dòng)，高速約達(dá)6600r/min，啟動(dòng)電機(jī)一般為15～20kW，由于分離機(jī)的高速運(yùn)行，啟動(dòng)到正常運(yùn)行，需要時(shí)間30s以上且啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)時(shí)出口壓力檢測(cè)不投入聯(lián)鎖保護(hù)和報(bào)警，啟動(dòng)時(shí)間在上位機(jī)上可設(shè)定，并顯示運(yùn)行時(shí)間。啟動(dòng)過程中檢測(cè)啟動(dòng)電流，設(shè)定啟動(dòng)電流報(bào)警值，以防止飛車，做好應(yīng)急處理程序。
（2）啟動(dòng)準(zhǔn)備：
①加潤(rùn)滑油到油箱內(nèi)。
②檢查操作水壓力，打開手動(dòng)操作水供水閥。
③啟動(dòng)電機(jī)電流不超過65A，全速后不超過30A。啟動(dòng)時(shí)間一般設(shè)定5min，達(dá)到全速后，指示盤65r/min，啟動(dòng)過程控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電流、溫度、振幅等狀態(tài)參數(shù)，如果不滿足正常運(yùn)行條件，則報(bào)警或停機(jī)。如果滿足則再加速至額定轉(zhuǎn)速，具備正式投入工作狀態(tài)。正常運(yùn)行按生產(chǎn)周期時(shí)序圖要求由PLC程序控制，正常生產(chǎn)周期是自動(dòng)循環(huán)過程，各閥控制根據(jù)系統(tǒng)時(shí)序圖動(dòng)作，動(dòng)作的時(shí)間由計(jì)算機(jī)界面設(shè)定并顯示運(yùn)行參數(shù)。
（3）在畫面上設(shè)置好時(shí)間參數(shù)?！皢?dòng)時(shí)間”為電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)不投入開閥和排渣，是電機(jī)的啟動(dòng)和檢測(cè)過程的時(shí)間?！懊芊庵芷凇?、“密封時(shí)間”是密封水閥、注水閥間隔時(shí)間和打開時(shí)間，在排渣周期前進(jìn)行的反復(fù)活塞注水保持密封水，以防止出水口漏油，在渣聚結(jié)區(qū)域還有部分污油聚結(jié)在此，加密封水后由于油密度比水輕而被排到此區(qū)域外，并封住出水口。注水閥也同時(shí)間斷補(bǔ)水，置換出從油中分離的污水，由出水口排出機(jī)外。運(yùn)行一定時(shí)間后進(jìn)入排渣時(shí)間，可設(shè)置“排渣時(shí)間”大小，部分排渣時(shí)間包含在一個(gè)生產(chǎn)周期中，設(shè)定的“排渣周期”即進(jìn)入部分排渣程序，這時(shí)打開沖水閥進(jìn)行預(yù)先沖洗，同時(shí)打開活塞閥，利用氣壓推動(dòng)活塞，保持一定水壓，滑動(dòng)活塞下移而打開離心機(jī)下部的排渣口。滑動(dòng)活塞打開排渣口的時(shí)間不宜太短，應(yīng)大于排渣閥的開啟時(shí)間。預(yù)沖時(shí)間（可設(shè)定“預(yù)沖時(shí)間”）到后，打開排渣閥（“排渣時(shí)間”可設(shè)定），部分排渣閥打開的時(shí)間一般為1s，時(shí)間較短，打開排渣閥后進(jìn)行排渣。排渣沖洗后進(jìn)入“關(guān)閉延時(shí)時(shí)間”（可設(shè)定）計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)過程中密封時(shí)間到，密封水閥關(guān)閉?！瓣P(guān)閉延時(shí)時(shí)間”2s后打開注滿水閥進(jìn)行注水，為下次排渣沖水用。“關(guān)閉延時(shí)時(shí)間”到后，關(guān)閉注滿水閥和密封水閥。并沖水閥仍打開，直到并沖時(shí)間（可設(shè)定）到關(guān)閉。部分排渣打開的時(shí)間過程結(jié)束后，一個(gè)循環(huán)周期結(jié)束，又重新循環(huán)一個(gè)新的循環(huán)周期。
（4）下盒為排渣的主要通道，并設(shè)計(jì)有專用于拆裝的小活塞、閥體的通孔。進(jìn)水罩是用專分配操作水的不銹鋼焊接殼體，通過與其連接管道排出機(jī)外。
（5）全排渣為手動(dòng)操作，按下“全排”按鈕，程序執(zhí)行全排渣過程，閥的開啟按全排渣時(shí)序執(zhí)行，過程與部分排渣基本相同，只是排渣閥和注水閥開啟的時(shí)間長(zhǎng)些。全部排渣是手動(dòng)操作，當(dāng)“全排”按鈕按下，進(jìn)入全排渣的控制程序，各控制閥具體由上述時(shí)序圖順序控制。全排渣時(shí)離心機(jī)暫停進(jìn)料，打開排渣沖水閥約10s，同時(shí)打開注滿水閥和并沖水閥，這樣沖洗強(qiáng)度大。排渣沖水閥關(guān)閉后打開密封水閥約5s，5s后同時(shí)關(guān)閉密封水閥和注滿水閥，這時(shí)并沖水閥仍打開，直到并沖時(shí)間（可設(shè)定）到關(guān)閉。這時(shí)運(yùn)行等待間隔時(shí)間，等待間隔時(shí)間結(jié)束后，即全部排渣程序結(jié)束，離心機(jī)恢復(fù)進(jìn)料。全排渣是通過將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)殘?jiān)?、油腳等重相排出機(jī)外，由操作員間隔一定時(shí)間（一般半天或一天）進(jìn)行一次全排渣。生產(chǎn)過程中可按下“部排”、“全排”按鈕，隨時(shí)執(zhí)行手動(dòng)的部分排渣和全部排渣操作。
（6）正常生產(chǎn)過程中PLC不斷檢測(cè)機(jī)器的狀態(tài)參數(shù)，可通過各自模擬量畫面，查看歷史記錄曲線，設(shè)置高低限值，當(dāng)實(shí)際參數(shù)超限值，報(bào)警或轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。離心機(jī)再循環(huán)運(yùn)行排渣周期，所有上述控制流程由PLC和計(jì)算機(jī)編制控制程序自動(dòng)控制運(yùn)行。動(dòng)作的時(shí)間參數(shù)由計(jì)算機(jī)界面設(shè)定，同時(shí)計(jì)時(shí)運(yùn)行時(shí)間，這樣完全集成于總工藝流程，操作方便，顯示直觀。
控制系統(tǒng)硬件可采用西門子PLC模塊，一般在大的油脂精煉整個(gè)系統(tǒng)配置一塊數(shù)字量輸入（DI）模塊、一塊數(shù)字量輸出（DO）模塊、一塊模擬量輸入模塊（AI），電機(jī)和氣動(dòng)電磁閥由數(shù)字量按程序控制其開關(guān)。通過模擬量輸入模塊（AI）和各種模擬量變送器（在訂購(gòu)機(jī)器時(shí)選配）檢測(cè)離心機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)：如電流、振幅等。調(diào)試時(shí)先不啟動(dòng)主電機(jī)，主要模擬運(yùn)行各開關(guān)閥是否按時(shí)序要求運(yùn)行正常，運(yùn)行正常后可啟動(dòng)電機(jī)正式試運(yùn)轉(zhuǎn)。
3 結(jié)語
上述離心分離機(jī)控制程序的編寫，能夠克服單機(jī)設(shè)備單獨(dú)操作的設(shè)置及操作不方便的缺點(diǎn)，同時(shí)可設(shè)置各種非正常狀態(tài)的報(bào)警，隨時(shí)掌握機(jī)器的運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)排除，在油脂精煉生產(chǎn)線中實(shí)際應(yīng)用效果較好。
