SJA (B )雙輥擠漿機自動控制系統(tǒng)

游丙軍 朱 麗 王顏顏

(1.汶瑞機械 (山東)有限公司，山東安丘，262100;2.濰坊港華燃氣有限公司，山東濰坊，261061)

雙輥壓榨擠漿機是目前制漿過程紙漿洗滌或濃縮的主要設(shè)備，而科學(xué)切實的自動化控制對雙輥擠漿機穩(wěn)定可靠和安全經(jīng)濟地運行具有關(guān)鍵的保障作用。因此，汶瑞機械 (山東)有限公司針對國產(chǎn)SJA(B)系列雙輥擠漿機的特點，優(yōu)化了雙輥擠漿機自動控制系統(tǒng)，有效地保證了雙輥擠漿機的穩(wěn)定可靠運行。

本文主要介紹了SJA(B)雙輥擠漿機自動控制系統(tǒng)的主要控制回路、儀表控制系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)。

1 主要控制回路

本文以SJA945為例介紹SJA(B)雙輥擠漿機的主要控制回路。SJA945雙輥擠漿機的工藝控制流程圖如圖1所示。

1.1 進漿流量PID控制

用戶根據(jù)產(chǎn)量現(xiàn)場設(shè)定流量計 (FT-1001)流量，并與調(diào)節(jié)閥FCV-1001組成PID控制回路自動調(diào)節(jié)。

1.2 進漿濃度PID控制

要求SJA型雙輥擠漿機進漿濃度在3%～6%，SJB型雙輥擠漿機進漿濃度在5%～10%，用戶現(xiàn)場設(shè)定濃度計QT-6001與QCV-6001組成PID控制回路自動調(diào)節(jié)，并與流量計FT-1001一起計算雙輥擠漿機的產(chǎn)量。

1.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

當(dāng)進漿流量、進漿濃度及系統(tǒng)壓力改變時，PLC根據(jù)設(shè)定值輸出信號，調(diào)節(jié)油路中比例調(diào)節(jié)閥的開度，從而自動調(diào)節(jié)兩個擠漿輥的轉(zhuǎn)速，以達到需要的濃度和產(chǎn)量。

1.4 噴淋控制

在噴淋水管處裝有開關(guān)閥KS-3001、KS-3002和KS-3003，由用戶根據(jù)需要現(xiàn)場設(shè)定噴淋時間及間隔時間。

1.5 報警連鎖

當(dāng)槽體內(nèi)壓力過高、零速開關(guān)無信號、液壓馬達壓力過高、輥間距過大、液壓系統(tǒng)溫度過高、液壓系統(tǒng)油位過低時，系統(tǒng)會發(fā)出警報。

2 儀表控制系統(tǒng)組成及作用

雙輥擠漿機儀表控制系統(tǒng)見表1。

表1 雙輥擠漿機儀表控制系統(tǒng)

(1)由漿泵輸送的漿料進入雙輥擠漿機前，通過裝在管道上的濃度變送器QT-6001在顯示屏上實時顯示濃度;并且可根據(jù)現(xiàn)場設(shè)定，由PLC控制位于漿管旁路上的加水調(diào)節(jié)閥QCV-4001來自動調(diào)節(jié)。

(2)在進漿管道上裝有流量計FT-1001，根據(jù)需要，可現(xiàn)場設(shè)定進漿流量并由PLC控制調(diào)節(jié)閥FCV-1001來自動實現(xiàn)。

(3)在進漿流量及進漿濃度改變時，PLC根據(jù)設(shè)定輸出信號調(diào)節(jié)油路中比例調(diào)節(jié)閥的開度，從而自動調(diào)節(jié)兩個擠漿輥的轉(zhuǎn)速，以達到需要的濃度和產(chǎn)量。

(4)在液壓馬達上裝有速度傳感器ST-4001，測量擠漿輥的轉(zhuǎn)速，在顯示屏上即時顯示。

圖1 SJA945雙輥擠漿機工藝控制流程圖

(5)在槽體底部裝有兩個壓力變送器 (PT-2001、PT-2002)，可即時測量槽體的進漿壓力，在顯示屏上即時顯示，超過設(shè)定壓力時發(fā)出警報，并關(guān)閉進漿閥及泵。

(6)在噴淋水管處裝有控制閥，由用戶根據(jù)需要現(xiàn)場設(shè)定噴淋時間及間隔時間。

(7)在液壓系統(tǒng)中裝有壓力變送器，當(dāng)液壓馬達轉(zhuǎn)矩過高時，PLC將輸出信號停止相應(yīng)的泵、閥從而保護液壓馬達和液壓單元。

(8)在出料螺旋輸送機軸上裝有零速開關(guān)，當(dāng)輸送機轉(zhuǎn)速低于設(shè)定的速度時，零速開關(guān)輸出信號，停止擠漿機及相關(guān)泵、閥［1］。

(9)在移動輥一端設(shè)有行程開關(guān)，當(dāng)線壓力過大使移動輥移動到極限距離時，發(fā)出信號給PLC從而停止雙輥及漿閥。

(10)在液壓油槽中設(shè)有液位開關(guān)、溫度傳感器等，當(dāng)油液位過低或油溫過高時，發(fā)出警報并停止相應(yīng)泵、閥。

3 電氣系統(tǒng)

雙輥擠漿機的雙輥采用液壓馬達傳動，油泵、螺旋、進漿泵以及噴淋水泵等電機均由PLC通過電機保護器控制。

4 PLC控制系統(tǒng)

4.1 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

由于現(xiàn)場操作環(huán)境比較惡劣，溫度、水汽、粉塵、電磁干擾都客觀存在，需要設(shè)備有較強的環(huán)境承受能力，故選擇高性能的西門子S7-300和觸摸屏作為主控單元。PLC控制系統(tǒng)的硬件配置見表2。

表2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置

表3 PLC控制系統(tǒng)的I/O點清單

圖2 雙輥擠漿機PLC控制系統(tǒng)的觸摸屏畫面

4.1.1 PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［2］

系統(tǒng)使用西門子S7-315 CPU作為主控制器，擴展2個EM的處理數(shù)據(jù)的能力很強，通信速度很快，并且提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)口，即可與總系統(tǒng)的管理層通信，也可跟本設(shè)備系統(tǒng)的上位機通信。

4.1.2 PLC控制系統(tǒng)的I/O點分配

PLC控制系統(tǒng)的I/O點清單見表3［3］。

4.2 觸摸屏畫面

圖2為雙輥擠漿機PLC控制系統(tǒng)的觸摸屏畫面。由于控制點較多，主控畫面分2個:①液壓站、螺旋、供漿泵啟停及槽體壓力顯示，見圖2(a);②噴淋水閥、供漿泵轉(zhuǎn)速控制，見圖2(b)。圖2(c)為報警畫面。

4.3 PLC控制系統(tǒng)的難點、要點

PLC控制系統(tǒng)的難點及要點包括:要確保進漿的濃度、流量穩(wěn)定;輥子轉(zhuǎn)速要根據(jù)系統(tǒng)壓力自動調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速范圍:2～15 r/min;液壓站系統(tǒng) (如壓力、液位、油溫)報警、保護等。

5 應(yīng)用案例

日照華泰紙業(yè)有限公司于2010年新上一條10萬t/a楊木漿洗選漂生產(chǎn)線，選用汶瑞機械 (山東)有限公司的SJA945雙輥擠漿機及自動控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)采用S7-300作為主處理器，所有參數(shù)如槽體壓力、液壓馬達轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)壓力等參數(shù)均由觸摸屏顯示、操作并與DCS通信。該項目一次試車成功，各項指標(biāo)均達到設(shè)計要求。

6 結(jié)語

SJA(B)雙輥擠漿機自動控制系統(tǒng)在控制出漿干度、產(chǎn)量和洗滌效果等關(guān)鍵指標(biāo)方面發(fā)揮著越來越重要的作用，既可保證用戶工藝指標(biāo)要求，又可保證設(shè)備的安全性。目前四川永豐漿紙股份有限公司、日照華泰紙業(yè)有限公司、印尼IKPP紙業(yè)公司等企業(yè)均使用SJA(B)雙輥擠漿機，且其自動控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，取得了很好的效果。

［1］ SHAO Ying-zhu，WANG Yong-jin，ZHAO Fei，et al．Maintance and Selection of the Wash Press［J］．China Pulp ＆ Paper，2009，28(5):51．邵瑩珠，王永金，趙 飛，等．雙輥擠漿機的選擇與維護［J］．中國造紙，2009，28(5):51．

［2］ Zhong Zhaoxin．Principle and Application of the Program Logic Controller［M］．Guangzhou:South China University of Technology Publisher，2002．鐘肇新．可編程控制器原理及應(yīng)用［M］．廣州:華南理工大學(xué)出版社，2002．

［3］ Manual of the lingrun hydraulic press station．靈潤液壓站使用說明書． CPP