可編程邏輯控制器在光伏行業污水處理中的應用

徐健

海申機電總廠（象山）（浙江寧波 315718）

光伏行業廢水的主要成分為高濃度的氟化鈣（CaF2），此類污水具有密度大、沉降速度快的特性。如自控系統配置不當，離心機在固液分離過程中極易出現因排泥不暢而導致設備整體震動大、故障報警、故障停機等一系列問題，影響生產正常進行。本文以LW350EC離心機為例，針對光伏行業污水物料特性，開發了LW350EC離心機可編程邏輯控制器（PLC）自動控制系統，通過可編程控制器對離心機的運行數據進行實時采集、分析，并根據各項反饋信息進行計算，然后自動調節離心機的運行參數，以保證其運行的穩定性、可靠性和理想的分離效果等。

1 離心機概述

LW350EC離心機主要由副電機、差速器、螺旋體、轉鼓、主軸承、機座、機罩、傳動裝置及主電機等組成，具體結構如圖1所示，其主要參數見表1。

圖1 離心機的結構

表1 離心機主要技術參數

1.1 工作原理

光伏廢水經進料管和螺旋出料口進入轉鼓（轉鼓的工作面積越大，離心機的處理能力越大），在高速旋轉產生的離心力作用下，密度較大的固相顆粒沉積在轉鼓內壁上，與轉鼓作相對運動的螺旋葉片不斷地將轉鼓內壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口。分離后的清液經液層調節板開口流出轉鼓。螺旋與轉鼓之間的相對運動（即差轉速）是通過差速器來實現的，其大小由副電機控制，從而實現了離心機對物料的連續分離。

2 LW350EC離心機控制系統

LW350EC離心機控制系統由PLC、觸摸屏（HMI）、變頻器、外圍電路等組成，其主要結構如圖2所示。

圖2 自動控制總圖

2.1 工作參數設置

離心機的運行數據采集是該系統的核心資源，副電機轉矩和主電機電流值的高精度采集是離心機長期穩定運行的基本保證。

該PLC控制系統用于離心機及配套設備的啟動、分離、沖洗，順序動作及運行數據的自動控制。PLC自動控制系統內部增加了離心機副電機運行轉矩的檢測控制語段。當離心機運行時，控制器實時接收離心機副電機變頻器模擬量輸出（AO）口輸出的轉矩模擬信號，輸入內部中央處理器（CPU）進行比較分析。當反饋信號顯示離心機推料不順時，處理器通過自身的AO口輸出到副電機變頻器的模擬量輸入（AI）口，調整副變頻器的轉速，從而增加離心機的推料速度。當推料速度增加后，控制器自動進入延時檢測程序段，延時過后檢測離心機副電機變頻器的轉矩，并與之前檢測的轉矩值進行比較。如檢測值恢復正常，則慢慢降低推料速度，以保持分離渣項的效果；反之，控制器將自動停止供料設備，使離心機在無進料的狀態下，強行排出堆積在離心機轉鼓內的積料。停料延時一段時間后，再次進行離心機副電機變頻器轉矩值的檢測。如果副電機變頻器的轉矩值與之前相比有明顯的下降趨勢，則自動恢復供料設備的運行，逐步增加處理量，恢復正常工作；反之，則說明進料波動大，離心機轉鼓內部有大量無法及時排出的物料已堆積并結塊，設備無法繼續進行工作，此時控制器將自動進入沖洗程序，清洗離心機并停機等待操作人員確認后再次運行。為避免進料波動導致物料堆積在離心機轉鼓內部甚至無法自動排除故障的發生，控制器內部設計增加了運行電流實時檢測和進料量聯鎖語段。當離心機在運行過程中出現進料波動，導致運行電流極速升高時，系統將逐步降低進料量，控制推料速度達到穩定運行的目的。整套PLC自動控制系統運行過程中的所有參數分別通過觸摸屏和通訊模塊展示在現場控制柜和中控室，以便操作人員記錄和觀察。

2.2 遠程監控

離心機處理效果常常與前一工藝段物料的波動密切相關，為了提高生產和管理效率，采用遠程監控的模式，管理人員可在上位機監測設備工作狀況，及時修改運行參數，發現故障即時處理。

當離心機經常出現因物料力矩大、電流過載報警及自動停機時，上位機工作人員應調整濃縮池的閥門開度，減小濃縮池的污水進入量，保證整個系統的穩定運行。

2.2 系統程序設計

系統采用SIEMENS編程軟件進行開發，采用臺灣威綸觸摸屏進行組態。系統運行可靠，畫面設計簡單明了、界面友好，操作方便，便于操作人員正確進行操作。

3 PLC控制系統的優勢

與傳統的變頻器控制系統相比，采用PLC自動控制系統具有以下優勢：

（1）適應工藝性強，可在無人監控的情況下根據進料波動自動調整螺旋推料速度，使力矩穩定運行，從而達到最佳的分離效果。

（2）當工藝偏差大時，能自動停止正常工作狀態，可及時發現異常情況。

（3）由于自動控制系統具有故障識別功能，運行期間始終對運行的力矩、電流、轉速等數據進行跟蹤監測，發現異常可及時停止進料，減少設備因過度負荷造成的損壞。

（4）該控制系統操作簡單、控制直觀。

（5）離心機的工作參數、動作狀態均可在自動控制柜的顯示屏或上位機上進行觀察和調整修改，故障點也可由顯示屏直觀地顯示。極大地減少了作業人員現場巡查的勞動強度，提高了勞動生產效率，確保了設備的穩定性。

4 結論

隨著國家對環保治污行業的重視，將會有更多性質與CaF2廢水相似的廢水出現，此類廢水的工業處理市場空間巨大。離心機PLC自動控制的實現，擴大了設備對工藝的適應性，降低了操作人員的勞動強度。此外，PLC自動控制系統在一定程度上提高了設備的穩定性，從而提升了設備的分離效率，使處理成本大大降低。

[1]梅永暉,李振威.臥螺離心機在高濃度二氧化鈦分級中的應用[J].過濾與分離,2017,27(2):34-37.

[2]李強.三相離心機在餐廚垃圾分離行業中的應用 [J].過濾與分離,2017,27(3):34-36,48.