【文章內(nèi)容簡介】 氣室, 這樣在空氣室內(nèi)能形成脈動壓力，此脈動壓力可以周期性的壓篩下水，使篩下水在跳汰室內(nèi)形成脈動水流, 從而完成跳汰過程。 電磁風(fēng)閥的工作特性直接影響著跳汰機(jī)中水流的脈動過程, 從而也就影響著跳汰機(jī)的工作效率與特性。以前跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥是用單片機(jī)控制的，存在可靠性低、開發(fā)周期長、 維修不便等缺點(diǎn)。 而用可編程控制器來控制電磁風(fēng)閥就可以大大提高各控制性能。 圖 29 電磁風(fēng)閥工作系統(tǒng)示意圖 2. 排氣閥 3. 排氣口 5. 進(jìn)氣閥 6. 進(jìn)氣口 8 . 進(jìn)氣電磁風(fēng)閥 9. 濾氣閥 10. 調(diào)壓閥 11 . 油霧器（2）跳汰機(jī)常見故障的原因分析 空氣室的進(jìn)排氣量不平衡是造成跳汰機(jī)出現(xiàn)故障的最直接的原因。當(dāng)空氣室中進(jìn)氣量大于排氣量時, 空氣室下沿就會溢出氣體, 此氣體上升到篩板然后穿過物料層在水面上形成大量的氣泡, 會沖亂已經(jīng)成形了的的床層, 將此稱為“ 翻花” 現(xiàn)象。 相反, 當(dāng)空氣室中進(jìn)氣量小于排氣量時, 空氣室中水位就會不斷上移，脈動水流的振幅也會減小，水位直到空氣室的頂端或脈動水流振幅為零時, 篩板上的物料就會失去篩選動力, 這種現(xiàn)象稱為“ 偏振”現(xiàn)象。跳汰機(jī)在工作的過程中, 由于床層厚度，工作風(fēng)壓和跳汰參數(shù)(可以看成是風(fēng)閥的參數(shù)) 的變化, 就會產(chǎn)生上述異?，F(xiàn)象。其實(shí)風(fēng)閥的進(jìn)氣期和排氣期的調(diào)整效果還跟空氣室水位的變化具有一定制衡作用。假如進(jìn)氣期等于排氣期等于某一值時, 篩下水就會按一定的振幅脈動，空氣室中的水位也會在高水位 G 和低水位 D 之間穩(wěn)定的振蕩。如果增加進(jìn)氣期, 空氣室中的高水位G和低水位D都會降低，即水位將會在偏下的兩點(diǎn)間穩(wěn)定振蕩,當(dāng)進(jìn)氣期增加到一定程度時, 就會產(chǎn)生“ 翻花” 現(xiàn)象；假設(shè)空氣室的高度足夠高, 水位到最低點(diǎn)時具有的反水壓能足夠平衡工作風(fēng)壓, 那么進(jìn)氣期無論怎么增加, 都不會產(chǎn)生“ 翻花”現(xiàn)象。同樣，如果增加排氣期, 空氣室中的高水位G和低水位D都會增高，即水位將會在偏上的兩點(diǎn)間穩(wěn)定振蕩, 當(dāng)排氣期增加到一定程度時, 就會產(chǎn)生“ 偏振” 現(xiàn)象；假設(shè)空氣室為篩側(cè)式的, 高水位時大氣壓等于空氣室內(nèi)的壓力, 那么排氣期無論怎么增加, 都不會產(chǎn)生“ 偏振”現(xiàn)象。從上面的分析可以看出, 當(dāng)空氣室具有一定高度的頂端和底端時, 不論怎么調(diào)整進(jìn)、 排氣期都不會出現(xiàn)問題。但是, 增加空氣室高度就會增加機(jī)體的重量, 而且又會返回到篩側(cè)式跳汰機(jī)時代, 這種代價是不可接受的。因此，如果要保證跳汰機(jī)床層一直處于正常起振的狀態(tài)，就必須得控制空氣室中水位的變化。 圖210 篩側(cè)式空氣室跳汰機(jī)基本結(jié)構(gòu) 1—機(jī)體 2—風(fēng)閥 3—溢流堰 4—自動排料裝置 5—排料輪 6—篩板 7—排中煤道 8—分隔板（3）跳汰機(jī)電磁風(fēng)閥的控制策略如果要想達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo), 需要安裝一臺水位傳感器在空氣室內(nèi), 同時每個分選室內(nèi)的篩板上還需要安裝一個床層料位傳感器, 根據(jù)空氣室內(nèi)脈動水流在高水位G和低水位D之間振蕩的要求和對跳汰室內(nèi)物料振幅的要求, 電磁風(fēng)閥將會自動調(diào)整空氣室的膨脹期、進(jìn)氣期、排氣期以及跳汰周期。 此控制過程對傳感器的要求比較高，它不但要有足夠高的精度和較快的跟蹤速度，而且還需要防塵防水，以及對壽命和可靠性也有一定的要求, 在安裝和固定傳感器時，對固定傳感器的機(jī)械部分同樣也要適應(yīng)傳感器的性能。由于篩板上需要安裝的床層料位傳感器的機(jī)械安裝機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，而且還比較昂貴, 所以這里考慮的簡便一些,就只安裝水位傳感器，做一個較為簡單的控制系統(tǒng), 也能保證控制系統(tǒng)的可靠性(圖 27) 。具體的控制過程為:在每一個周期的跳汰過程中，安裝在空氣室側(cè)邊的水位傳感器不斷的檢測空氣室中水位的變化, 而且在每一個跳汰周期結(jié)束時, 控制器采集并存儲一個最低水位信號值 D和一個最高水位信號值G , 當(dāng) G 與 D 的差( 篩下水的脈動振幅) 大于原來設(shè)定的水位振幅值和死區(qū)的和時, 應(yīng)該自動減小進(jìn)氣期的值H 和排氣期的值L， 使得檢測到的水位振幅慢慢減小, 直到其水位的振幅接近原來的設(shè)定值為止。同理, 當(dāng) G 與D 的差小于原來設(shè)定的水位振幅值和死區(qū)的差時, 應(yīng)該自動增大進(jìn)氣期的值H 和排氣期的值L , 使得檢測的水位振幅慢慢增大, 直到其水位的振幅接近原來的設(shè)定值為止。 圖 211　水位傳感器安裝示意圖除了控制以上所述空氣室水位的振幅之外，為了避免由于產(chǎn)生“翻花”或“偏振”現(xiàn)象而攪亂已經(jīng)形成的床層或使其很難形成良好床層的情況，還必須要控制水位在空氣室的上限和下限之內(nèi)波動。此控制過程與上面的類似：當(dāng)高水位G 大于所設(shè)定的上限時, 就應(yīng)自動逐漸增加進(jìn)氣期的值H，減小排氣期的值L, 使得振蕩中心下移即振蕩整體下移的同時保持水位的振幅不變。 反之, 當(dāng)?shù)退籇小于所設(shè)定的下限時,就應(yīng)自動逐漸減小進(jìn)氣期的值H ,增大排氣期的值L, 使得振蕩中心上移即振蕩整體上移的同時保持水位的振幅不變。由于受到工作風(fēng)壓力，物料床層厚度以及進(jìn)排氣兩閥門的最大開度的影響，不是可以無限增大或減小進(jìn)氣期的值H 和排氣期的值L的，在各種因素可以允許的波動范圍內(nèi),水位振幅不變的情況下, H 和L 的值通常為 0. 15～0. 50s。影響膨脹期長短的因素主要有跳汰機(jī)篩上重物料在水中的沉降速度和重物料的振幅。也就是說: 形狀圓滑的物料顆粒越大、密度越大、沉降速度越快, 如果其振幅越小, 那么需要的膨脹期也就越短。 形狀不規(guī)則的物料顆粒越小、密度越小、 沉降速度越慢, 如果其振幅越大, 那么需要的膨脹期也就越長。由于物料在膨脹初期由上升的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成沉降的狀態(tài)需要一個過渡的時間,而且物料的振幅比水位的振幅要小，正負(fù)兩方面的因素可以基本抵消, 所以直接由設(shè)定的水位振幅, 近似可以計算出各空氣室的膨脹期: P*= (S*hkb) /vc= kS*式中:P*——膨脹期的計算值(s) 。計算結(jié)果通常在 0. 20～0. 60 之間?！? S*——水位振幅設(shè)定值(%)。設(shè)定范圍20%～70%?！? h——水位傳感器標(biāo)定長度(m)。如 0. 0. 8等?！? kb——空氣室水平截面與該室篩面之比。通常為 0. 5 左右?！? vc——該段重物料的平均沉降速度(m/s) 。矸石為 0. 3～0. 4, 中煤為 0. 2～0. 3?！? k——綜合沉降常數(shù)。當(dāng) h= 0. 6m, 　vc=0. 3m/s, kb= 0. 5時, k= 1。由上面的式子可看出, 設(shè)定的振幅與膨脹期的大小是成正比的。如果設(shè)定的振幅大小被調(diào)整了, 則膨脹期的值也會被自動地改變。另外排氣閥的關(guān)閉動作會有一個過渡時間，壓縮期的值應(yīng)該略大于此過渡時間。一般壓縮期在 0. 1～0. 15s之間選取。根據(jù)上述的計算方法, 風(fēng)閥自動控制裝置分別計算每一個空氣室的進(jìn)氣期、排氣期、 膨脹期及壓縮期, 然后相加得到幾個不同的跳汰計算周期, 選取當(dāng)中的最大值,此最大值即為各室共同的候選跳汰周期, 將原有的跳汰周期與此候選跳汰周期進(jìn)行比較, 如果它們的差值在死區(qū)范圍之內(nèi), 則保留原來的跳汰周期。 如果它們的差值在死區(qū)范圍之外, 則使用此候選跳汰周期。一般各室內(nèi)壓縮期的值應(yīng)該相同并且保持同步, 跳汰周期中多余的時間應(yīng)歸到膨脹期中。需要注意的是: 為了減小紊流對床層的破壞作用，各分選室間的床層應(yīng)該保持同步,即要合理調(diào)整風(fēng)閥行程使跳汰機(jī)的風(fēng)閥動作保持整齊。另外為了提高整機(jī)的分選效率，各相鄰的分選室內(nèi)的跳汰振幅應(yīng)該接近, 相位也應(yīng)同步。圖28為設(shè)計的風(fēng)閥控制程序框圖。當(dāng)空氣室的進(jìn)氣期已經(jīng)調(diào)到了最大值, 同時排氣期已調(diào)到最小值,而且空氣室的高水位G超過了上限, 即:H=0. 50s,L= 0. 15s, G 95%時，應(yīng)該產(chǎn)生上限報警。此種故障的直接原因有:工作風(fēng)壓消失、排氣缸常開、進(jìn)氣缸常閉等。 當(dāng)空氣室的進(jìn)氣期已經(jīng)調(diào)到最小值, 同時排氣期已調(diào)到最大值, 而且空氣室的高水位G比下限低, 即: H=0. 15s, L= 0. 50s, G 5% 時，應(yīng)該產(chǎn)生下限報警。此種故障的直接原因有: 控制風(fēng)壓消失、排氣缸常閉、進(jìn)氣缸常開等。當(dāng)空氣室的進(jìn)氣期和排氣期都已經(jīng)調(diào)到最大,而且空氣室的水位振幅小于下限，即:H= L= 0. 50s, G D 20%時 應(yīng)該產(chǎn)生振幅下限報警。此種故障的直接原因有: 控制風(fēng)壓消失、工作風(fēng)壓消失等。 圖212 風(fēng)閥控制系統(tǒng)框圖 PLC模塊選型 CPU模塊品牌：西門子名稱：西門子 CPU 314型號：6ES7 3141AE010AB0 圖213產(chǎn)品簡介： CPU314 西門子CPU314 西門子S7300CPU314 SIMATIC S7300，帶有 MPI 接口，CPU 314 CPU 集成的 24V 直流電源，128 KBYTE 工作內(nèi)存。 電源模塊選型 品牌：SIEMENS西門子 名稱：PS 307 5A 型號：6ES73071EA000AA0 圖214產(chǎn)品簡介： 6ES73071EA000AA0 西門子電源單元為 S7300/ET 200M 提供電源，將 120/230 伏交流電壓轉(zhuǎn)變到所需要的 24 伏直流工作電壓輸出電流 2 安、5 安或 10 安。 S7300 需要 24 伏直流電源。 數(shù)字量輸入模塊 品牌：SIEMENS西門子 名稱：西門子 6ES73211BH100AA0 型號：6ES73211BH100AA0 圖 215 產(chǎn)品簡介： 6ES73211BH100AA0SIMATIC S7300，數(shù)字量輸入 M 321，電隔離，16DI，24V DC，20 針， MS 輸入延時。 數(shù)字量輸出模塊 品牌：SIEMENS西門子 名稱：西門子 6ES73228BH010AB0 型號：6ES73228BH010AB0 圖 216 產(chǎn)品簡介： 6ES73228BH010AB0 SM322,數(shù)字量輸出模塊，8 點(diǎn)，24VDC，晶體管輸出，光電隔離，診斷功能，冗余功能。 智能模塊選型 模擬量輸入模塊 模塊名稱：集智達(dá) R8017SV 數(shù)量：3 只 主要特點(diǎn)： 分辨率：16 位 電壓輸入范圍：177。5V 通道數(shù)：6 路差動/2 路單端或 8 路差動（跳線選擇） 采樣頻率：10Hz 圖217 模擬量輸出模塊 模塊名稱：集智達(dá) R8024 數(shù)量：3 只 主要特點(diǎn)： 分辨率：14 位 電流輸出：0～20mA、4～20mA 電壓輸出：0～5V、0～10V、177。10V 分辨率: 14bit 輸出斜率可編程 帶 ModBus通訊協(xié)議 D/A 通道需外配電源供電 圖218 傳感器選型 浮標(biāo)傳感器 名稱：無錫南長區(qū)談渡傳感器 輸出：4~ 20mA。電壓：220V。 量程：200 mm 圖219 在線測灰儀型號：ZZ—89A 型測灰儀特點(diǎn)：在線實(shí)時測量輸運(yùn)帶上的精煤、 原煤等的灰分, 采樣量大, 測量準(zhǔn)確, 提供兩路 4~ 20 mA 電流輸出灰分信息。 圖220 名稱：佛山水位測檢儀器，投入式水位傳感器 數(shù)量：5個 圖221產(chǎn)品主要參數(shù)： 被測介質(zhì)： 液體（弱腐蝕性） 壓力類型： 表壓 量 程： 0～～1M～3M～5M～10M～20M～50M～100M～200M～500M （水位高/深度,） 輸 出：4～20mA（二線制）、0～5VDC、0～10VDC、～（三線制） 綜合精度： 177。%FS、177。%FS 供 電： 24V Dc（15～30VDC） 絕緣電阻： ≥1000 MΩ/100VDC 負(fù)載電阻: 電流輸出型：最大800Ω 在本章中，主要介紹了控制系統(tǒng)的基本概念，在清楚了這些基本概念的基礎(chǔ)上做了選煤廠設(shè)備的順序啟停設(shè)計，以及給出了關(guān)鍵流程的的控制策略；最后對設(shè)計中所用到的設(shè)備儀表進(jìn)行了選型，在本章中寫出的所有控制策略以及選型都是下文設(shè)計中的基礎(chǔ)。