離心機智能狀態監控系統設計

陳 洪

（1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山063012）

文章來源于我公司開發研制的臥式振動離心機的改進創新，目標是提高離心機監控系統的智能化水平和整機設備運轉的可靠性。我公司離心機現有配套電控設備通常采用主電機直接啟動或降壓啟動方式，無法實現調速。對篩籃振動情況缺少監測手段，對潤滑系統也僅采用了電接點的壓力表，不便實時監控，保護功能也有待提高。為順應“智能化選煤廠”的大趨勢，有必要設計一套智能化水平高、工作穩定性好的離心機配套控制系統。

1 主回路設計

系統主體回路如圖1所示，離心機主電機M1采用變頻器控制，變頻電機風扇M6采用工頻回路單獨供電。并配有接觸器1KM、2KM組成的工頻可切換回路，接觸器1KM、2KM電氣互鎖，以備變頻器故障時主機仍可在工頻狀態下運行工作，主電機除變頻器自身保護功能之外，還設置了電動機綜合保護器，實現對主電機的過載、阻塞、過壓、欠壓、三相不平衡等綜合保護。潤滑電機采用雙電機回路，一用一備的形式，兩電機分別獨立設置了熱繼電器保護，M2為默認工作電機，系統檢測潤滑油壓不足或潤滑故障時，自動切換M3電機工作，而不會直接導致報警造成設備停機，增強了設備潤滑功能的穩定性。篩籃振動采用電機M4、M5雙電機同時工作，兩電機分別獨立設置了熱繼電器保護。

圖1 系統主回路

2 控制回路設計

系統核心控制模塊采用西門子smart系列PLC并拓展EMAR04熱電阻模塊和EMAM06模擬量模塊，人機界面采用7062Ti型液晶觸摸屏。各電機啟動信號由PLC控制，經中間繼電器間接控制電機接觸器，中間繼電器選用HH54P型。

主軸內側軸承、外側軸承、潤滑油溫度都采用嵌入PT100傳感器的方式監測（測溫功能部分接線見圖2）。潤滑管路采用壓力傳感器監測油壓，液位傳感器監測油位，篩籃的端部平面設置有電渦流傳感器，可通過無接觸監測篩籃位移來反應其振動情況（接線如圖3），油壓、油量、振動監測傳感器輸出數據均為標準的4～20ma模擬量信號。

圖2 測溫功能接線圖

圖3 三路模擬量監測接線圖

篩籃轉速測量采用磁性接近開關，篩籃皮帶輪鑲嵌兩顆高強釹磁鐵，篩籃每轉一圈磁性接近開關發出兩個脈沖信號并傳輸給轉速測控儀。

3 軟件設計

本系統以smart PLC為主站，變頻器和人機界面觸摸屏設為從站，油壓、油位、溫度和振動信號以模擬量的形式傳入PLC模擬量模塊。通信及控制結構設計見圖4，PLC所采集各參數見表1。

圖4 系統結構示意圖

表1 采集參數分配情況

圖5 人機界面圖

PLC CPU和變頻器采用MODBUS RTU通信，和觸摸屏采用以太網通信，并拓展預留一個RS485接口，供和集控系統通信備用。PLC的IP地址設為192.168.0.1，觸摸屏IP地址為192.168.0.10。油壓、溫度數值及變頻器各參數通過數值轉換以實數形式顯示在觸摸屏上，油位以柱狀圖顯示，振動信號以波形的形式顯示（如圖5）。

4 結束語

本設計采用多參數在線實時監測，動態顯示，主軸內側軸承、外側軸承、潤滑油溫度、潤滑管路油壓、油位、篩籃振動位移、主機運行電壓、電流、頻率、輸出功率和主軸轉速等參數均可實時監測。篩籃轉速在人機界面連續可調，實用性好。