双仓泵系统改造

　气力输送泵是压送式气力输送粉末状物料的设备，分为单仓泵和双仓泵两种，我公司有单仓气力输送泵5台，都是80年代产品，采用自动化控制。另有3台Φ1.8m×5m双仓泵，安装在湿法线C1、C2和C3的3个水泥粉磨系统上，用于成品水泥输送，由于该双仓泵是50年代产品，设计落后，一直靠人工操作，劳动强度大(每隔15min就需输送一仓物料)，故障多，又由于该位置受其它设备的制约，不便于安装单仓泵，故我们在原来的基础上对双仓泵加以改进，改人工控制为自动控制。 

1　双仓泵人工控制操作时存在的问题 

1)双仓泵操作室夹在C1、C6水泥磨中间，噪音大，粉尘大，温度高，工人工作环境差。 
　　
2)双仓泵送灰操作过程中，2个仓的进料阀、下料阀及进气阀的开启都靠人工拔阀门来完成，如仓内进气关闭这个动作:需首先关闭气缸的进气阀门，然后打开另1个阀门把该气缸内的余气释放，释放余气时，气体排放在操作室内，发出剌耳的尖叫声，室内扬尘不停的被余气吹起，使操作环境恶劣。 
　　
3)岗位工在操作时，要不停地观察压力表和时钟，掌握好进料和送料时间，否则极易引起堵仓。 

2　双仓泵设备存在的问题 

1)2个仓共用1个双活塞杆气缸连杆机构，气缸内的牛皮碗和两端的密封容易磨损，引起跑气，气缸不能正常工作(经常靠人工用撬棍协助)，致使下料阀关闭不严密，引起堵仓、跑灰，跑灰多时一次达6～7t。 
　　
2)下料阀密封橡胶圈容易坏，主要原因是:①气缸没有缓冲装置，活塞临近行程终点时，冲击力大，气缸振动大，同时使下料阀锥体临近关闭时，速度快，冲击力大，使锥体冲击下料阀密封橡胶圈；②因下料阀锥体的行程调整困难，如果调松了，会引起关阀不严、跑灰，调紧了会引进橡胶圈压坏，为了不跑灰，一般情况下，调紧些，故橡胶圈每个月要换10多次，且橡胶圈更换困难，需到仓里更换，这样严重影响了磨机的运转率。 
　　
3)双活塞杆气缸连杆机构容易出故障，由于连杆机构的销子套暴露在外容易进灰，磨损快，气缸安装找正难，运行过程中螺栓易松动。 
　　
4)控制阀门在操作过程中，由于频繁动作容易损坏，需经常更换阀门，更换时需停磨。 

3　技术改造方案 

　　
1)采用单仓泵送料，故障率低，检修少，且是自动控制，劳动强度低，但单仓泵另外需1个中间仓，安装需5m空间高度，双仓泵如改成单仓泵，选粉机和除尘器必须提高高度，或移动位置，这样每台改造需资金大约100万元。 
　　
2)双仓泵全部更新，提供参数到厂家定做自动控制的双仓泵，每套包括安装费大约要20万元，3套需60万元左右。 
　　
3)本厂设计改造:①原双仓泵仓体经检验合格，可继续使用；②仓内送灰系统1998年曾按照单仓泵的送灰系统进行了改造，效果很好，可继续使用；故只需把原来的双活塞杆气缸和控制部分进行改造，即把双活塞杆气缸改成单个的缓冲气缸，人工控制改成PLC控制，并设置仓堵自动报警装置等，改造费用每台只需2万元，3套共6万元。且该系统有故障率低、检修少、劳动强度低等优点。 
　　
经过经济技术性比较，决定采用第3种方案。 

4　技术改造方案设计原理 

　　 
4.1　气动控制原理见图1 
　




　　图1　气动控制原理 
　　1，2，3.三通电磁阀；4，5，6，7.气缸，8.密封圈 

　　水泥由进料口加入2号仓，此时PLC通过电磁阀2控制进料气缸6，打开进料阀2，同时控制进料气缸7关闭进料阀1。 
　　当物料加到一定程度(大约制15min)，PLC通过电磁阀控制气缸做如下动作: 
　　2号仓料满，3号电磁阀动作→7号气缸活塞往下运动→1号仓进料，同时6号气缸活塞往上运动→2号仓锥阀关闭，停止进料→1号电磁阀动作→4号气缸压缩→2号仓送料→电接点压力表2指示为0MPa时→1号电磁阀动作→4号气缸复位→2号仓送料完毕。 
　　
大约15min后，1号仓料满，2号电磁阀动作→6号气缸活塞往下运动→2号仓进料，同时7号气缸活塞往上运动→1号仓锥阀关闭，停止进料→3号电磁阀动作→5号气缸压缩→1号仓送料→电接点压力表1指示为0MPa时→3号电磁阀动作→5号气缸复位→1号仓送料完毕，从而进入第二个工作循环。在控制台上设置了自动及手动两套工作方式，便于在使用中选择。 

4.2　自动控制电气原理 
　　
由气动控制原理编制双仓泵自动控制程序表和自动控制梯形图并绘制自动控制电气线路图(见图2)，PLC选用F1-20MR。 
　

　 




　　图2　自动控制电气原理 

4.3　设计计算 
　　1)气缸主要参数 
　　气缸的主要参数尺寸取决于气缸内径D。 
　　  
式中:D———缸径，m； 
　　F———关闭下料锥阀所需拉力F=2.6kN； 
　　P———气缸工作压力，约为400kPa； 
　　η———载荷率，取η=0.8。 
　　取下料气缸缸径D=125mm，根据工作需要行程取S=150mm。 
　　综上计算，两台下料气缸选为缓冲气缸QGBⅡ125×150-MF。 
　　2)耗气量计算 
　　Q=(π/4)×D2×(S/t)=(π/4)×0.1252×(0.15/1.5) 
　　=0.001226m3/s=1226cm3/s 
式中:Q———压缩空气量，m3/s； 
　　D———下料气缸直径，D=125mm； 
　　S———工作行程，S=150mm； 
　　t———全行程所需时间t=1.5s。 
　　3)控制元件选用 
　　根据对控制元件的工作压力及流量要求，按照气动回路原理来选择主控阀。 
　　主控阀1、3选用K23JD-15 
　　主控阀2选用K24DHd-15 
4.4　报警装置 
　　
1)1号仓泵输送水泥时，如电磁阀3出了故障或无压缩气源时，则电接点压力表3压力为0，报警装置会发出警报；2号仓也是如此。 
　　
2)泵输送水泥时，如果出现送不动，泵内压力上升到0.7MPa时，报警装置会发出警报。 

4.5　安装及调整 
　　
进料装置中的锥形阀中心同密封圈中心重合，不得歪斜，安装结束后用压缩空气启动气缸，看其动作是否正常，有无阻滞、漏气等问题，如有则应排除。安装时可根据需要调整锥阀上下的锁紧螺帽，为使密封圈免受锥阀冲击，一般可调整到离气缸行程终点还有5mm左右时关闭锥阀。 

4.6　维修及保养 
　　安排定期检修制度，每次检修都必须仔细检查进料阀和密封圈8。 
　　泵体应定期检查，具体检查和检验内容按《压力容器安全监察规程》执行。 
　　电接点压力表由于工作条件差，使用中应定期检查，在连续工作时，每个月检查一下过滤装置有无堵塞，仪表内部有无进灰，每过半年须检查其压力指示是否准确，否则应做相应的调整。应定期进行气动元件、电磁阀及电器的维修和保养，保证自动化控制灵活。 

4.7　使用中应注意的事项 
　　1)空压机排气压力应比操作压力高100～200kPa，以保证万一堵塞时仍有吹通能力。 
　　2)本系统所用气源必须是经过水分滤气器处理了的压缩空气。 
　　3)各种管道在安装完毕后和长期停用后进行使用前须进行气密性试验。 
　　4)在操作时每一泵送空后须有一定延迟时间，保证管道内输送干净水泥，防止管道堵塞，在长期停用时尤为重要。 
　　5)在使用时，如发现泵内压力持续不降，超过正常输送时间，及报警装置发出警报时，则应立即关闭进气阀，检查其管道内有无堵塞，电接点压力表是否正常。 
　　6)按下输送阀按钮时，如泵内压力不升高，须立即停止输送，检查各密封件有无漏气。 
　　7)如果泵在送料时，对应的电接点压力表压力为0，这时应立即检查电磁阀是否有问题。 

5　改造后的效益 

　　1)控制系统移到磨机操作室，把余气排放到室外，改善操作工人的工作环境，并可减少2/3的工作人员。 
　　2)报警装置及联锁装置的设置可杜绝跑灰现象，每台磨每月可减少跑水泥灰20t。 
　　3)因该系统故障率低，每台每月可减少停磨20h，3套每年可多产水泥18000t。 
　　由此可见，改造后的控制系统保护了环境，增加了生产，降低了成本，减少了损失，减轻了劳动强度，取得了良好的经济效益。