基于压力检测的浓相输送控制
基于压力检测的浓相输送控制
张玉辉
伊川电力集团铝电解工业技术研究所 河南伊川471312
摘要：通过对压力罐内和输送管道内压力的监测，判断固体粉料的输送情况，准确把握两个压力罐的切换时机，避免浓相输送系统发生空转或堵料现象，从而提高输送效率。
关键词：浓相输送，压力监测
1 前言
电解铝生产中采用的浓相输送系统是一种利用压缩空气将粉粒状的物料通过管道输送至目的地的输送技术。其特点是：实现长距离输送，全密闭无飞扬，输送量大，系统维护量小，输送成本低。
伊川电力集团总公司有两个电解铝年产量为20万吨的电解铝厂，其主要原料之一的氧化铝粉从仓库到烟气净化车间的输送采用的就是浓相输送技术。
2 浓相输送系统的结构和工作流程
2.1浓相输送系统的构成
浓相输送主要有仓式泵和浓相输送管道组成，其中仓式泵又由两个压力罐和相应的两组阀门组成，这两组阀门按一定的顺序进行开关动作，两个压力罐交替进行氧化铝粉的装入和排出，在输送管道内形成相对连续的物料流，从而实现氧化铝粉的输送。如图1所示。
图1 浓相输送系统构成图
仓式泵的两个压力罐分别由六个阀门，即1、排空阀，2、加料阀，3、输送阀，4、放料阀，5、助吹阀，6、平衡阀。
2.2浓相输送系统的工作流程
浓相输送系统的连续运行就是通过上述的十二台阀门的有序工作来实现的，其具体工作流程如下：
系统上电，所有阀门处于关闭状；
系统启动，A罐开始工作；
排空阀开启，使罐内的残余压力排出，并且在加料时排出罐内的空气；
加料阀开启，从料斗向罐内加料；
罐内的物料达到一定的量时，关闭排空阀和加料阀；
输送阀开启，输送动力压缩空气进入输送管道；
出料阀开启，罐内物料开始向外输送；
助吹阀开启，加快罐内物料的流出速度；
平衡阀开启，保持罐内与管道之间的压力差，便于物料的排出；
罐内物料排空后，关闭出料阀、平衡阀和助吹阀；
输送管道内的物料排空后，罐闭输送阀；
罐A工作完毕，B罐开始与A罐程序相同的工作。
A罐和B罐交替工作，直至输送工作完成。
由浓相输送系统的结构和工作流程我们可以看出，要使浓相输送系统正常工作，就必须对每套系统的十二个阀门的工作状态进行正确的控制。
3 浓相输送系统的时序控制模式
在过去的很长一段时间里，对浓相输送系统中的各个阀门的工作状态的控制采用的是时序控制。
浓相输送系统的时序控制就是在系统的硬件安装完成以后，通过实验获得每个步骤完成工作所需要的时间，然后将这些数据输入到自动控制程序中，系统按时间顺序自动发出指令，控制整个系统的各个阀门的开启和关闭，从而实现浓相输送系统的自动运行。伊川电力集团总公司的第一铝厂浓相输送系统采用的就是这种时序控制方式，在系统调试完成时，由于时间设置准确，系统满负荷运行率高，每套系统的输送能力每小时可达到30吨以上。
时序控制方式简单易行，但是在生产实践中经常不能达到设计输送能力，通过仔细观察总结发现，时序控制模式中每一个工作步骤的设定时间是个常量，而实际工作过程中，工艺条件不能保持在相对稳定的范围内，因此，按照自控程序设定的时间，不是每一个步骤的工作都能够完成，浓相输送系统的压力罐和输送管道也就会出现积料或者堵料现象，影响系统的正常的自动运行。这种情况下，操作人员就不得不将系统转入手动状态，处理完积料或者堵料后再将系统恢复自动控制，这样就大大的降低了系统的输送效率，第一铝厂的浓相输送系统在故障发生时，输送能力甚至不能达到10吨/小时。
4 通过对压力的监测对浓相输送进行自动控制
对浓相系统的各个阀门的状态进行自动控制的目的就是要保证每个工作步骤完成后才能转入下一个步骤，只有这样才能保证系统的输送能力。其中压力罐放料完毕和管道内的物料输送完毕两个步骤是控制关键，根据观察分析，这两个步骤完成与否，可以由压力的变化反映出来，如下述：
4.1压力罐压力：
当罐内有物料时，由于物料的阻隔，罐内压力和压缩空气压力基本一致；，当物料排空后，关于管道连通，导致压力下降至管道压力。
4.2输送管道压力：
当输送管道内有浓相物料存在时，管道内压力保持在一定的值；当管道内的物料排空时，直接转至放空状态，输送管道内的压力急剧下降，只有很小的一个值。
根据上述的情况，我们分别测出这两个步骤完成时的临界值作为基准值，通过对这两处的压力监测与临界值进行比较，就知道物料是否排空。也就是说，我们可以通过对压力值的监测来控制阀门的工作状态。如图2：
图2 第二铝厂浓相输送系统构成图
我们在原有的系统中设置了五台压力变送器，分别测量A、B两个压力罐工作时的罐内压力和输送管道内的压力，还有压缩空气压力，将采集到的信号传递到可编程控制器（PLC）内，与程序内的设定值进行比较，判断各步骤是否完成，发出控制指令控制个阀门的开启和关闭，从而保证系统稳定运行。伊川电力集团总公司的第二电解铝厂的三套浓相输送系统采用了压力控制模式，运行稳定，单套系统输送能力达35吨/小时以上。与第一铝厂的时序控制相比较，运行稳定可靠，故障率低，大大提高了输送效率。
5 结论
浓相输送系统采用压力监测进行自动控制，对输送过程中的关键步骤的完成情况判断准确，避免了系统的空转和堵料故障的发生，大大的提高了输送效率，无论从理论上还是实践中，与时序控制方式向比较，都大大优于后者，因此，在未来的浓相输送系统中，压力控制将会是自动化控制的首选模式。
