【文章內容簡介】 產生的靜壓力移動物料輸送 ,氣流速度相對較低。當氣體流速降 低 到某一臨界值時 ,流動阻力陡然增大 ,固態(tài)物質停滯在管底 ,管道內氣流的有效通道減少 ,氣速在該段增大 ,將停滯的物料由表及里地吹走 ,隨著管道有效截面積空間的增大 ,氣流 速度又將降低 ,固體物料又會停滯 ,如此循環(huán)往復 ,物料像沙丘移動式的流態(tài)化狀態(tài)向前移動 ,即所內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 謂的濃輸送。垂直管道中物料運動的原理類同于水平管道中的情況 ,即受到氣流向上的推力作用 ,氣流速度必須大到足以克服物料懸浮的流速時 ,輸送方可進行。 濃相輸送技術的關鍵是要保持持續(xù)的流態(tài)化物料和輸送管道的暢通 ,因此采用特殊設計的內套管式的輸送管道 ,氣流通過內管導入輸送料管中 ,使流態(tài)化的物料變成長度近似相等的料栓 ,料栓長度越短 ,所需的輸送空氣壓力就越小。 濃相輸送技術的主要設備包括內套管 ,壓力容器 ,帶冷凍除濕的壓縮空氣網(wǎng)絡 ,各種閥件 ,電控元件和自動控制設備等。壓力容器的主要作用是將所需要輸送的物料壓送到濃相輸送管道中 ,壓力容器由壓力容器體、進料閥、進 /排氣閥、錐形出口閥及控制盤等組成 ,壓力容器通過進料管道與貯料倉相聯(lián) ,其出料口與濃相輸送管道相接。壓力容器是一個間歇性操作系統(tǒng) ,在常壓下壓力容器內裝滿將要輸送的物料 ,然后通過閥門封閉所有的開孔。輸送時 ,打開加壓閥 ,用壓縮空氣對壓力容器內部加壓 ,同時打開輸送閥 ,待壓力容器達到規(guī)定的壓力時 ,打開出料閥 ,壓力容器內的物料便壓送到輸送管道 ,再通過輸送管道把物料輸送到指定的地點。 濃相輸送雖然具 有稀相輸送無法比擬的優(yōu)越性 ,但也有一些不足之處。作為一種新型的輸送方法 ,它比較適用于卸料站至儲倉或是儲倉對儲倉的兩點輸送方式 ,這樣處理工藝配置機動靈活 ,又便于實現(xiàn)自動化控制。但不太適用于電解槽上的供配料系統(tǒng) ,尤其是橫向排列的大型預焙槽 ,如果采用濃相輸送方式上槽 ,控制技術復雜 ,需要有專門的輸送閥件 ,設備成本較為昂貴 。 超濃相輸送 超濃相風動溜槽輸送即是利用氧化鋁具有較好的充氣性和流動性的特點 ,采用適當壓力的空氣將料室中物料懸浮松動 ,溜槽以一定的斜角安裝 ,當?shù)投诵读祥y開啟時 ,懸浮疏松的物料在壓差和物 料重力作用下自動卸出。超濃相輸送是基于物料具有的潛在流化特性來輸送。所謂流態(tài)化是一種使固體顆粒通過與氣體或流體接觸轉變成類似流體狀態(tài)內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 的操作。在目前輸送粉末物料的流化是通過一個多孔透氣層來完成的。多孔透氣層 (或稱為沸騰板 )將輸送槽分為上下兩部分 ,上部裝有粉狀物料 ,下部是氣腔。當氣腔中沒有外壓時 ,氣體是常壓 ,物料粒子呈靜止狀態(tài) 。當氣腔中外加 Pf 的壓力時 ,氣體就通過多孔板進入上部粉狀物料層 ,填充粉料層的空隙 ,當氣流達到一定速度時 ,粉狀粒子之間原有的平衡被打破 ,同時其體積增大 ,假比重減小 ,粒子之間的內摩擦角及壁摩擦 角都接近零 ,這樣粉狀物料就成了流體。利用粉狀物料的這一特性進行輸送 ,即是超濃相輸送。 超濃相輸送不需要壓縮空氣作為輸送動力 ,只需較低壓力的空氣活動物料。輸送過程中固氣比極高 ,有資料報道可以達到 500∶ 1,空氣壓力只需 100Pa 左右 ,所以采用一般的離心風機即可 。 濃相輸送系統(tǒng)的主要設備就是風動溜槽和離心風機。風動溜槽沒有運動的機械部件 ,維修工作量小 ； 顯密度接近最大 ,因此輸送濃度高 。輸送速度低 ,管件磨損小 ,氣體對氧化鋁粒子的破損小 。輸送壓力低 ,普通風機就能滿足輸送要求 ,可以完全實現(xiàn)自動化操作 ,而且控制無件很少 ,控 制操作過程也較為簡單。但與濃相輸送相比 ,在配置上有較大的制約 ,不像濃相輸送那樣能夠做到因地制宜。 超濃相輸送技術較為復雜，我國現(xiàn)階段還沒有完全掌握這項技術。 目前 ,在 平果鋁廠、白銀鋁廠、云南鋁廠、丹江鋁廠等大型鋁廠 所 運用濃相輸送和超濃相輸送技術 ,都已順利地投產 ,生產運行狀態(tài)良好。 系統(tǒng)設計目標 鋁廠的卸料站距離雙層氧化鋁儲料倉較遠，氣力輸送系統(tǒng)要完成氧化鋁粉末從卸料站到雙層氧化鋁儲料倉的遠距離輸送。本設計采用氣力輸送方式中的濃相輸送技術，雙倉交替供料方式；控制方式采用 PLC 控制方法，并設計手動控制箱。 系統(tǒng)需要的最大輸送距離 280 米， 最短輸送距離約 200 米， 濃相輸送系統(tǒng)每天輸送氧化鋁 720t 以上。濃相輸送系統(tǒng)用壓縮空氣由廠區(qū)車站空壓站提供 ,壓力≥ 。能夠滿足中小型鋁廠的正內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 常的供料需要。 本章小節(jié) 比較 多種物料的輸送方式，結合 鋁廠中輸送 氧化鋁粉末的 要求 ，本設計采用濃相氣力輸送方式。濃相輸送技術的開發(fā)， 可以 有效地保障了預焙槽生產工藝對氧化鋁輸送的技術要求 ,改變了我國 中小型鋁廠中 氧化鋁輸送技術相對落后的局面 ,可作為國內其它鋁廠改造氧化鋁輸送技術的示范。 PLC 控制器能夠很好地投入生產使用 ,對輸送過程能 夠進行可靠地、有效地控制 ,兩倉之間能夠很好地相互配合進行高效率地輸送。本設計方案工藝配置靈活 ,基建投資少 ,自動化程度高 ,操作控制程序簡單。就目前國內 中小型鋁廠 的輸送技術水平而言 ,是一種較為先進的、可靠的、經濟合理的輸送方案。 內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 氧化鋁粉末濃相輸送系統(tǒng) 設計 本設計 中 采用兩套濃相輸送系統(tǒng)的雙倉交替送料方式，實現(xiàn)連續(xù)供料， 可以 有效地保障了預焙槽生產工藝對氧化鋁輸送的技術要求 。 濃相輸送系統(tǒng)組成及主要設備 濃相輸送技術是由壓力罐系統(tǒng)、濃相管和 PLC 自動控制設備等組成。 屬 于 氣力輸送中的靜壓輸 送技術 ,其采用煉制的內管與外管相配合 。 壓力罐系統(tǒng) 壓力罐系統(tǒng)是濃相輸送的重要設備 ,它是由壓力罐、出料裝置、噴射裝置、排氣裝置和控制閥門等共同組成。壓力罐系統(tǒng)是物料在罐中均勻氣化達到理想固氣比的設備 ,從而確保物料濃相輸 送 過程順暢 。 當 壓縮空氣進入 壓力罐的 氣缸 后 ,氣缸的活塞桿運動帶動連桿機構 ,通過連桿機構帶動錐閥上下運動同時打開錐閥。物料從壓力罐的頂部下料口進入 ,當需要向壓力罐加料時 ,氣缸工作 ,錐閥打開 ,物料進入壓力罐。當壓力罐里的物料達到要求的高度時 ,壓力罐上的料位計發(fā)出信號 ,氣缸桿縮回 ,錐閥向上運動 ,關閉錐閥 ,停止 加料。 物料的排出是由罐底的 出料 管來完成的 ,出料 管與水平方向成夾角 ,在 出料 管的對面有一 個助吹 管。 助吹管管 口接壓縮空氣 ,吹動物料 ,使物料順利從 出料 管排出。 內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 壓縮空氣進氣口針 形閥壓 力 平 衡 閥助 吹 閥輸 送 閥壓 力 罐 本 體高 料 位 計低 料 位 計排氣管道排 氣 閥充 料 錐 閥進料口物 料 出 口物 料 出 口 閥加 壓 管 道助 吹 管 道吹 送 管 道 圖 壓力罐工藝圖 設計壓力 最高工作壓力 試驗壓力 腐蝕裕度 焊縫系數(shù) 介質 氧化鋁 設計溫度 35℃ 主要材料 Q235 A 容積 10m3 容器類別 Ⅰ 類 內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 壓力容器所用材料的質量和規(guī)格 ,應符合相應的國家標準、行業(yè)標準的規(guī)定。壓力容器的選材應根據(jù)壓力容器的使用條件、材料的焊接性能 ,容器的制造工藝以及經濟合理性來選擇。 濃相管 濃相管是由特制的內管和外管共同組成 ,內管焊接在外管的內上壁 ,外管為物料輸送管 ,內管為壓縮空氣管。內管每隔一段距離上開有一特制孔 ,使物料進入濃相管后被分割成料栓而向前流動 ,實現(xiàn)物料的輸送。不同規(guī)格的濃相管用法蘭聯(lián)接 ,濃相輸送管線阻力發(fā)生變化的地方采用特制的分流器聯(lián)接 ,減少氧化鋁輸送 過程的阻力和磨損。 濃相輸送系統(tǒng)工作原理 濃相輸送系統(tǒng) 的工作原理是：物料進入壓力罐中后經壓縮空氣加壓呈沸騰狀態(tài) ， 并維持這一狀態(tài) ， 確保物料進入特制的濃相管中就被壓縮空氣分割 成一段一段的料栓向前流動 ， 將電解生產所需的氧化鋁料輸送到凈化儲倉中 。 其能耗、管壁磨損和氧化鋁破損都較低。輸送管道內風速一般為 3m/s,氣料 比為 30。由于濃相輸送系統(tǒng)設備運行可靠、密閉性好、輸送效率高、能耗低等特點 ,已被廣泛應用于鋁廠的氧化鋁輸送中。 濃相輸送系統(tǒng)的工藝流程 氧 化 鋁 倉 庫1 壓 力 罐 2 壓 力 罐雙 層 氧 化 鋁儲 料 倉濃相雙管輸送 內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 氧化鋁濃相輸送工藝簡圖 本設計采用無壓進料，正壓出料的輸送方式。當為電解槽供料的雙層氧化鋁儲料倉的料位下降到某一位置時，表明需要補充氧化鋁粉料，儲料倉就給濃相輸送系統(tǒng)發(fā)一個送料信號，氧化鋁濃相輸送系統(tǒng)收到信號后開始送料。當雙層氧化鋁儲料倉的料位達到上限，就發(fā)出停止供料信號，濃相輸送系統(tǒng)收到信號后，停止供料。 濃相輸送系統(tǒng)的輸送過程分為三個階段： 進料階段 當濃相系統(tǒng)收到供料信號后，壓力罐的排空閥開啟，用來排出裝料過程中帶入罐內的空氣。打開充料錐 閥，卸料站的氧化鋁粉料在重力的作用下落入罐內，下料供風閥打開，使裝料過程順利進行。此時氣源入口閥和出料閥關閉。當壓力罐中的射頻導納料位開關檢測到罐內的料位達到設定高度時，料位高報警。系統(tǒng)發(fā)出控制信號，關閉下料供風閥，然后關閉充料錐閥，再關閉排空閥，停止供料和排氣。 加壓流化階段 當關閉充料錐閥后，控制器檢測壓縮空氣總管壓力是否高于出料設定值（低則報警），雙層氧化鋁儲料倉的料位是否低于上限。當滿足上述條件時，打開輸送閥，為管道加壓；打開壓力平衡閥、助吹閥為壓力罐加壓，當控制器檢測壓力罐內的壓 力和輸送管道壓力達到要求，表明罐內物料已被流化。此時，打開物料出口閥，進入輸送階段。 輸送階段 物料出口閥打開后，由于壓力作用，空氣和物料向管道流出，輸送開始。壓力罐內物料開始下降。此時，進氣閥仍然開著，物料始終處于邊流化邊輸送的狀態(tài)。當控制器檢測到射頻導納料位開關低于設定高度時，料位低報警。此時，依次關閉壓力平衡閥、助吹閥、物料出口閥。隔一段時間后，當確認管道中的物料全部輸送到雙層氧化鋁供料倉時，關閉輸送閥。完成一次輸送循環(huán)，壓力罐進入新的循環(huán)。 內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 濃相輸送系統(tǒng)的控制裝置的選擇 DCS 與 PLC 都是應用于自控領域的控制系統(tǒng)。隨著工業(yè)生產的快速發(fā)展 ,工業(yè)自動化程度越來越高 ,對自動控制系統(tǒng)的可靠性、可操作性的要求越來越高。 PLC 與 DCS無疑是目前自動控制系統(tǒng)中最為流行的兩大工具。 基于 DCS、 PLC 的控制系統(tǒng)結構及特點： DCS(Distributed Control System)，又稱為集中分散型控制系統(tǒng) ,簡稱分散控制系統(tǒng)。DCS 是以微處理器為核心 ,實現(xiàn)地理和功能上相對分散的控制系統(tǒng) ,通過數(shù)據(jù)通道把各個分散點的信息集中起來 ,進行集中的監(jiān)視和操作。它具有事故分析、性能計算、歷史數(shù)據(jù)存儲、 分析、各種報表生成、打印等功能 ,目前已經在國內外得到非常廣泛的應用。在DCS 系統(tǒng)中 ,測量變送 ,執(zhí)行器一般由模擬儀表來完成 ,它們與控制室的監(jiān)控計算機共同構成控制系統(tǒng) ,是模擬和數(shù)字混合系統(tǒng) ,可實現(xiàn)高級復雜規(guī)律的控制。 可編程控制器 (PLC)自動控制裝置 ,是一種嵌入式的工控機 ,它以順序控制為主 ,回路調節(jié)為輔 ,能完成邏輯判斷、定時、計數(shù)記憶和算術運算等功能。既能進行開關量控制 ,又能進行模擬量控制 ,還具有通信功能。在單臺設備自動化、多臺設備自動化和整個工廠的生產過程中 ,PLC 發(fā)揮著重要作用。 1. DCS 是計算機技術 、控制技術和網(wǎng)絡技術高度結合的產物。從結構上劃分 ,DCS包括過程級、操作級和管理級。過程級主要由過程控制站、 I/O 單元和現(xiàn)場儀表組成 ,是系統(tǒng)控制功能的主要實施部分。操作級包括 :操作員站和工程師站 ,完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng) (MIS 系統(tǒng) ),作為 DCS 更高層次的應用 ,目國內應用這一系統(tǒng)的行業(yè)較少。 DCS 的關鍵技術在于網(wǎng)絡 ,從上到下是樹狀拓撲和并行連續(xù)的鏈路結構 ,中間站聯(lián)接計算機、現(xiàn)場儀器儀表和控制裝置。 PLC 從結構上分為固定式和組合式 (模塊式 )2 種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、內蒙古科技大學畢業(yè)設 計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 顯示面板、內存塊、電源等 ,這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU模塊、 I/O 模塊、內存、電源模塊、底板或機架 ,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 PLC 的關鍵技術在于其內部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序 ,梯形圖語言的解釋程序的效率決定了 PLC 的性能 ,通訊程序決定了 PLC 與外界交換信息的難易。對于簡單的應用 ,通常以獨立控制器的方式運作 ,不需與外界交換信息 ,只需內部固化有能解釋梯形圖語言的程序即可。 ,DCS 網(wǎng)絡是整個系統(tǒng)的中樞神經，比利時公司的 MACS