管道氣力輸送技術(shù)屬于氣固兩相流,已有百余年歷史,曾在相當(dāng)?shù)囊欢螘r間里研究和應(yīng)用停留在對懸浮稀相管道氣力輸送的基礎(chǔ)研究和組成系統(tǒng)的主要裝置部件和構(gòu)造改進(jìn)上,以期解決耗能大,物料的破碎,管道等部件的磨損以及管道的堵塞等在實(shí)際使用中出現(xiàn)的問題.在20世紀(jì)后期20余年中,低速密相氣力輸送技術(shù)的研究開發(fā)的成功,使氣力輸送技術(shù)從機(jī)理,應(yīng)用上均有一個新的質(zhì)的突破.使氣力輸送技術(shù)機(jī)械化,自動化,大容量化,合理化運(yùn)輸成為可能,同時由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,使以往感到棘手的氣力輸送過程管道中的復(fù)雜流態(tài)可以通過流動機(jī)構(gòu)模型的建立用數(shù)值統(tǒng)計(jì)進(jìn)行計(jì)算,使研究不斷深化和定量化;同時,由于制造技術(shù)和材料技術(shù)的飛躍發(fā)展,控制技術(shù)和傳感技術(shù)的長足進(jìn)步及引用,使低速密相氣力輸送技術(shù)在眾多的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域成功地被應(yīng)用,從而解決了以往物料破碎,管道磨損,高耗能等問題,并提高了系統(tǒng)的可靠性和工程的確經(jīng)濟(jì)性.

一  氣力輸送系統(tǒng)與工程運(yùn)用導(dǎo)論

氣力輸送工程技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù)，涉及流體力學(xué)、材料科學(xué)、自動化技術(shù)、制造技術(shù)等領(lǐng)域，屬高新技術(shù)項(xiàng)目, 氣力輸送技術(shù)是典型的物流系統(tǒng)之一,是現(xiàn)代物流技術(shù)和裝備中不可缺少的一個組成分支! 具有以下特點(diǎn)：
　　1:氣力輸送是全封閉型管道輸送系統(tǒng)
　　2:布置靈活
　　3:無二次污染
　　4:高放節(jié)能,維護(hù)費(fèi)用低
　　5:便于物料輸送和回收、為無泄漏輸送
　　6:氣力輸送系統(tǒng)以強(qiáng)大的優(yōu)勢。將取代傳統(tǒng)的各種機(jī)械輸送。
　　7:計(jì)算機(jī)控制，自動化程度高
氣力輸送技術(shù)廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、建材、糧食等部門，具有能耗低、自動化程度高、可連續(xù)運(yùn)行、環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點(diǎn)，是適合散料輸送的一種先進(jìn)技術(shù)。它是一門年輕且應(yīng)用前景廣泛的跨學(xué)科的新技術(shù),其研究開發(fā)應(yīng)用正方興未艾的發(fā)展! 氣力輸送系統(tǒng)是利用有壓氣體作為載體在密封的管道中達(dá)到輸送散料或成型物品的目的.它有別于常見的輸水、輸油和輸氣等單相流輸送管道,屬于氣固、液固等兩相輸送技術(shù).

   二     氣力輸送系統(tǒng)的基本構(gòu)成

 
2.1氣力輸送系統(tǒng)的基本構(gòu)成
氣力輸送系統(tǒng)一般由五個部分構(gòu)成：發(fā)送器、輸送管道、灰?guī)臁恿υ础⒖刂啤９ぷ鬟^程大致可以分以下四個階段:進(jìn)料階段、流化階段、輸送階段、吹掃階段.
A)進(jìn)料階段:物料經(jīng)重力或卸料機(jī)落入倉泵殼體內(nèi),當(dāng)料位上升至使料位計(jì)發(fā)出料滿信號時(或按系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)料時間控制),自動關(guān)閉進(jìn)料閥和平衡閥,完成進(jìn)料階段;
B)流化加壓階段:當(dāng)進(jìn)料階段完成后,自動開啟進(jìn)氣閥,經(jīng)過處理的潔凈壓縮空氣經(jīng)流量閥進(jìn)入倉泵殼體底部,擴(kuò)散后穿過流化盤,使空氣均勻地包圍在每一粒物料周圍,同時殼體內(nèi)壓力上升.
C)輸送階段:當(dāng)殼體內(nèi)壓力上升到系統(tǒng)設(shè)定值時,壓力傳感器發(fā)出信號,自動開戶出料閥,流化盤上方的物料流化加強(qiáng)并開始輸送,物料始終處于邊流化邊進(jìn)入管道進(jìn)行輸送;
D)清掃階段:當(dāng)倉泵內(nèi)的物料輸送完畢時,倉泵內(nèi)的壓力不斷下降,當(dāng)壓力下降到設(shè)定值時,指示物料輸送完畢,延續(xù)一段時間,壓縮空氣清掃管道.然后關(guān)閉進(jìn)氣閥和出料閥,打開平衡閥,待泵內(nèi)壓力為大氣壓時打開進(jìn)料閥,全自動入下一工作循環(huán).
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，氣力輸送技術(shù)日臻成熟，演化出負(fù)壓系統(tǒng)(吸送式氣力輸送)、微正壓系統(tǒng)(壓送試氣力輸送)、正壓單倉泵系統(tǒng)、正壓單多泵系統(tǒng)等多種形式（統(tǒng)稱為常規(guī)氣力輸送系統(tǒng)），其廣泛應(yīng)用為國民經(jīng)濟(jì)、環(huán)保事業(yè)作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。常規(guī)氣力輸送系統(tǒng)的輸送管道均為單管結(jié)構(gòu)，其余各部分因類型而異.
2.2氣力輸送形式                   
　·氣力輸送系統(tǒng)按類型分：正壓、負(fù)壓、正負(fù)壓組合系統(tǒng)
　·正壓氣力輸送系統(tǒng)： 一般工作壓力為0.1~0.5MPa
　·負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)： 一般工作壓力為-0.04~-0.08 MPa
　·按輸送形式分： 濃相、半濃相、稀相等系統(tǒng)。
2.3氣力輸送系統(tǒng)功能表

項(xiàng) 目	氣源壓力MPa	輸送距離m	物料粒度mm	輸送量t/h
正壓系統(tǒng)	0.4~0.6	2000	＜13	＜100
負(fù)壓系統(tǒng)	-0.04~-0.08	300	＜13	＜60

三 氣力輸送基本方法

　　3.1密相輸送：
　　密相輸送分為發(fā)送罐輸送和旋轉(zhuǎn)閥輸送。發(fā)送罐輸送是通過將發(fā)送罐加壓至一定壓力，采用切換出料閥及氣刀對物料進(jìn)行分配(物料在管道中呈柱塞狀態(tài))來實(shí)現(xiàn)輸送的。這種輸送氣流速度較低而固氣比較高，輸送氣壓力較高。輸送氣體常采用空氣或氮?dú)猓瑒恿σ话阌蓧嚎s機(jī)提供。主要特點(diǎn)為輸送速度低，對物料品質(zhì)影響較小。旋轉(zhuǎn)閥密相輸送是采用稀相正壓輸送方式，而動力采用壓縮機(jī)提供。系統(tǒng)具有較高壓力、較低流速但輸送能力大，對物料幾乎無影響。

　3.2密相輸送通常有如下組合：
　　3.2.1:固態(tài)密相
　　常用于單點(diǎn)供料、長距離輸送。適用輸送脆性、磨蝕性大的物料。在管線中幾乎充滿了以柱塞流動方式向前移動的物料。在管線中以低速、高密度的方式輸送物料。
　　3.2.2:不連續(xù)密相
　　常用于單點(diǎn)供料，較長距離輸送。管線中幾乎充滿了以柱塞流動方式向前移動的物料。管道磨蝕小、物料不易破碎。—般為正壓輸送。　　
    正壓輸送系統(tǒng)是以壓縮空氣把大量物料輸送至較遠(yuǎn)距離的一種節(jié)能高效的輸送方式。
　　其氣源采用壓縮風(fēng)機(jī)。
　　根據(jù)輸送物料的不同，和布置形式的不同，需進(jìn)行嚴(yán)格的氣力輸送計(jì)算。正壓系統(tǒng)有多種不同形式的輸送方式。其方式為：
　　通過星形鎖氣器的給料方式、將排入管道中的物料輸入儲料庫。
　　通過鎖氣器的給料方式，將排入管道中的物料輸入儲料庫。
　　組合的負(fù)壓/正壓輸送系統(tǒng)由負(fù)壓系統(tǒng)將近距離的多點(diǎn)物料輸送到集料斗中，再由集料斗下部設(shè)置的倉泵將物料輸入儲料庫或其它接收點(diǎn)。
　　3.2.3:連續(xù)密相
　　多點(diǎn)供料，單點(diǎn)出料的輸送方式。物料在管線中輸送速度低于懸俘速度，適合輸送粉末和小顆粒的物料。
　　3.2稀相輸送：
　　稀相輸送通常采用較高的氣流速度和較低的固氣比，輸送距離可達(dá)數(shù)百米。輸送氣體常采用空氣或氮?dú)猓瑒恿σ话阌?a href='http://www.yzslyx.com/rzlp/06/' target='_blank'>羅茨風(fēng)機(jī)提供，物料在管道中呈懸浮狀態(tài)。輸送方式分為壓送(正壓)式和吸送(負(fù)壓)式，壓送式輸送主要特點(diǎn)為輸送量大，輸送距離長，操作穩(wěn)定。吸送式輸送主要特點(diǎn)為可從低處(或散裝處)、多點(diǎn)向高處、一點(diǎn)輸送。壓送和吸送可進(jìn)行組合以滿足特殊輸送要求。適用于多點(diǎn)供料單點(diǎn)出料的輸送方式。物料輸送速度高于懸浮速度。適合輸送粉末物料。一般采用負(fù)壓輸送方式。
3.2.1　供氣壓力 　　
　　空壓機(jī)（風(fēng)機(jī)）排氣壓力等于輸送線路的壓降加上供料器、收塵器、閥等壓降之和，再乘以一個安全系數(shù)（約為1.1）；如果空壓機(jī)(風(fēng)機(jī))和供料器之間管道較長(如超過５０ｍ)，還需加上傳遞壓損；在供氣線路中調(diào)節(jié)空氣量裝置如節(jié)流噴嘴等的壓損也必須考慮進(jìn)去。
3.2.2　體積流量 　
　 　如果空氣的質(zhì)量流量 ma(ｋｇ／ｓ)已確定，那末可用近似方法求得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量Ｖ0(ｍ３／ｓ) ，見式(１)。 　
　　Ｖ0＝０．８１６ｍａ　　　　　　　 (１)
 體積流量也可通過輸送空氣初始速度來表達(dá)。首先依據(jù)輸送參數(shù)(由理想氣體定律產(chǎn)生)可計(jì)算輸送空氣初始速度；然后根據(jù)式(２)可求得Ｖ0值，見式(４)。 　　　　　
　　ｖ＝４ｐ0ＶｏＴ／πｄ２ｐＴｏ　　　　 (２)
式中：ｖ--輸送空氣初始速度ｍ／ｓ；
ｐ0--標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，１０１．３ｋＰａ(絕對)；
Ｔ--輸送空氣溫度，Ｋ；
ｄ--管道內(nèi)徑，ｍ；
ｐ--管道起始端空氣壓力，ｋＰａ；

Ｔ0--標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度，２８８Ｋ。
由式(２)得到(３)：
　　　　　Ｖ0＝πｄ２ｐＴ0ｖ／４ｐ0Ｔ　　　　　(３)
將ｐ0和Ｔ0值代入(３)得：
　　　　Ｖ0＝２．２３ｄ２ｐｖ／Ｔ　 　　　　(４)
　　需要說明的是Ｖ′Ｏ值是在管道內(nèi)輸送物料所需空氣的體積流量，而所選空壓機(jī)風(fēng)機(jī)排氣量必須考慮供料器和管道閥門等的泄漏量。對正壓系統(tǒng)來說，旋轉(zhuǎn)葉片供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的１５％～２０％，而雙翻板閥供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的１０％。
　　3.2.3　壓力適用范圍
　　正壓系統(tǒng)中各類空壓機(jī)(風(fēng)機(jī))的壓力適用范圍:對 低 壓 系 統(tǒng) ( 約 １０ｋＰａ),，軸流式或離心式風(fēng)機(jī)都是適宜的，具體選擇取決于系統(tǒng)負(fù)荷和需要的操作壓力特性。這類風(fēng)機(jī)常用于稀相輸送，作為文丘里式和旋轉(zhuǎn)葉片供料器的供氣源，系統(tǒng)中使用薄壁管道。 　　
　　當(dāng)排氣壓力小于１００ｋＰａ時，廣泛使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。該類型具有寬廣的體積流量范圍并能提供無油空氣。此外，它有恒定的速度曲線，當(dāng)傳遞壓力增加時，體積流量僅輕微減少，從而保證了物料在一定壓力下的懸浮流動狀態(tài)。
　　當(dāng)排氣壓力大于１００ｋＰａ時，往復(fù)式和螺桿式空壓機(jī)都能滿足氣力輸送系統(tǒng)中所需最高壓力。單級回轉(zhuǎn)滑片式空壓機(jī)的工作壓力可達(dá)到４００ｋＰａ(表壓)。
　　真空泵，因?yàn)檫@類設(shè)備選用比較少。對負(fù)壓系統(tǒng)，如真空不是太大，常使用離心式通風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)；對于較高真空，則采用水環(huán)或液環(huán)式真空泵。
　　3.2.4經(jīng)濟(jì)性分析
　　當(dāng)幾種氣力輸送系統(tǒng)都適用于某一具體應(yīng)用時，應(yīng)選擇最經(jīng)濟(jì)的。這里主要以倉式泵的實(shí)測數(shù)據(jù)為例，證實(shí)通過選擇最佳罐尺寸和最佳操作壓力可大大降低能耗和操作費(fèi)用。
　　3.2.4.1　投資費(fèi)用
　　總的來說，高壓密相輸送中空壓機(jī)和供料器的價(jià)格比較昂貴；低壓稀相輸送系統(tǒng)中管道和收塵器的費(fèi)用較貴。當(dāng)輸送距離小于５０ｍ，使用稀相系統(tǒng)的投資費(fèi)用低；超過５０ｍ，密相系統(tǒng)的投資費(fèi)用較低。對磨琢性物料的輸送，用能周期性更換的零件如彎管等代替昂貴的耐磨合金零件可降低投資費(fèi)用。
　　3.2.4.2　操作費(fèi)用
　　主要動力費(fèi)用來自空壓機(jī)，其次是旋轉(zhuǎn)葉片供料器和螺旋泵及袋除塵器，其它設(shè)備的動力消耗相對空壓機(jī)來說是很小的。
使用集中氣源可減少系統(tǒng)投資費(fèi)用，但其操作費(fèi)用比單獨(dú)供氣要高得多。如工廠集中氣源壓力為(６００～７００)ｋＰａ，而氣力輸送系統(tǒng)所需壓力僅為１００ｋＰａ，則使用集中供氣費(fèi)用要比單獨(dú)供氣高出一倍左右。如果必須使用集中供氣，那末高壓空氣將主要用于倉式泵和分級管道。
　　密相系統(tǒng)的操作費(fèi)用總是較低的。當(dāng)輸送距離為５０ｍ時，稀相輸送操作費(fèi)用是密相輸送的５倍以上(依據(jù)倉式泵使用情況)；隨輸送距離增大，這個差異將減少。操作費(fèi)用主要來自電機(jī)的功率消耗，可用式(５)進(jìn)行粗略估算。
　　Ｐ＝１６５ｍａ１ｎ(ｐ１／ｐ２)　　　　(５)
　　或 Ｐ＝２０２ＶＯ１ｎ(ｐ１／ｐ２)　　　(５－１)
式中：Ｐ--電機(jī)消耗功率，ｋＷ
ｐ１--空氣進(jìn)氣壓力，ｋＰａ(絕對)
ｐ２--空氣排氣壓力，ｋＰａ(絕對)
 電機(jī)消耗功率乘以單位電價(jià)即為每小時操作費(fèi)用。
　　3.2.4.3　倉式泵實(shí)測結(jié)果
　　3.2.4.3.1　最佳罐尺寸
　　倉式泵的壓力罐有效容積ＶＢ影響系統(tǒng)所需能量。在雙倉系統(tǒng)中，ＶＢ,ｇｅｓ是二個相同的單罐容積之和(＝２ＶＢ)。輸送水泥時空壓機(jī)輸出壓力為ｐｖ＝４００ｋＰａ(表壓)，輸送粉煤灰時空壓機(jī)輸出壓力為ｐｖ＝３００ｋＰａ(表壓)。
　　當(dāng)罐尺寸大于臨界容積時，其功率消耗獨(dú)立于罐尺寸；當(dāng)罐尺寸小于臨界容積并降至極限容積時，相應(yīng)的無效時間會成倍增加。為了完成給定的額定輸送量Ｇｅ，就需要在剩余的有效輸送時間內(nèi)用一個較高的實(shí)際輸送量ＧＳ來補(bǔ)償。
　　雙倉系統(tǒng)(一個罐加壓和輸送，另一個罐排氣和進(jìn)料)罐的臨界容積比單倉系統(tǒng)罐的臨界容積低。雙倉系統(tǒng)比單倉系統(tǒng)的能耗更低。
　　從能量觀點(diǎn)來看，最佳罐容積就是其臨界容積。粉煤灰和水泥相比，粉煤灰具有更好流動和輸送性能，其能耗也明顯減少。

四   內(nèi)旁通密相輸送系統(tǒng)

4.1一般原理：
氣力輸送系統(tǒng)其構(gòu)成不盡相同，各有特色，但存在著共同的缺點(diǎn)：
懸浮輸送、流流速高、末端流速可達(dá)：25-30m/s即90-108km/h
磨損嚴(yán)重，磨損正比于速度的3次方
備品備件更換頻繁，一般不超過3個月
灰氣比小、稀相、運(yùn)行成本高
存在堵管的隱患
    為了解決技術(shù)問題,國外發(fā)展起來的一些先進(jìn)氣力輸送技術(shù)內(nèi)旁通密相輸送系統(tǒng)是其中之一
內(nèi)旁通密相氣力輸送系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代在國外發(fā)展起來的一種先進(jìn)氣力輸送技術(shù)，內(nèi)旁通密相系統(tǒng)利用氣固兩相流、管道沉積流自動切割的原理，徹底解決了以往氣力輸送系統(tǒng)大管道、高流速、高磨損、低出力、堵管等問題。

　　內(nèi)旁通密相氣力輸送系統(tǒng)的輸灰管道由主輸送管和內(nèi)旁通管組成、內(nèi)旁通管上設(shè)有引流-阻尼隔板、通過輸送管道的自調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)飛灰的率流穩(wěn)態(tài)輸送。當(dāng)輸送空氣進(jìn)入管道，內(nèi)旁通管內(nèi)的空氣在主管道上形成紊流，將主管內(nèi)聚集的飛灰分割成沙丘狀料段。低速輸送狀態(tài)下，隨著輸送管道距離的增長，飛灰紊流流動狀態(tài)被破壞，管道的底面出現(xiàn)了飛灰積聚，從而在此形成實(shí)增的阻力，使進(jìn)入旁通這兩點(diǎn)飛灰的壓力，空氣重新流入主輸送管并在此區(qū)域再度形成紊流：這樣料段不斷分割、移動、吹散、管道內(nèi)紊流破壞后再形成，不斷重復(fù)，將物料向前輸送。
基于內(nèi)旁通密相氣力輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)可以在較低的輸送速度下進(jìn)行高灰氣比的輸送。低流速大大減少了飛灰對管壁的磨損，系統(tǒng)的維護(hù)量大大降低。高灰氣比減小了輸送空壓機(jī)容量，系統(tǒng)能耗低。
特 點(diǎn)：
 系統(tǒng)的工作壓力通常200-300KPa
 先進(jìn)的內(nèi)旁通輸送管專利技術(shù)

 適中的灰斗下空間
 多灰斗、大機(jī)組
 高的混合比
 輸送距離最長可達(dá)1500米
 不堵管
 幾乎不產(chǎn)生磨損
 低能耗
 以發(fā)送罐代替了除塵器灰斗，排除了除塵器灰斗下灰不暢的缺陷。
常規(guī)氣力輸送系統(tǒng)與內(nèi)旁通輸送系統(tǒng)的比較
 

類型 項(xiàng)目	常規(guī)稀相系統(tǒng)	內(nèi)旁通密相輸送系統(tǒng)
起始速度M/S	10-12	4-5
末速度M/S	25-30	10-12
能耗KWH/T	7-9	4-6
粒徑	100%<200UM               50%<20-30UM
松堆密度KG/L	0.4-0.9

 
常規(guī)氣力輸送系統(tǒng)與內(nèi)旁通輸送系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較
 

類型 項(xiàng)目	常規(guī)管線	內(nèi)旁通管線
年出力 T	120,000
運(yùn)行時間 H	7000	4000(減少40%)
氣耗 立方米	7,2000,000	2,400,000(減少2/3)
壓縮空氣成本RMB 注:按0.5元/立方米計(jì)算	3,600,000	1,200,000(減少2/3)

 

五  系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1  長期穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件
氣力輸送是利用氣體將散料沿著管道從A處輸送到B處，看似非常簡單，但在實(shí)際運(yùn)行中很多系統(tǒng)存在：a)能耗大、零部件磨損嚴(yán)重、壽命短、散料破碎率高等問題；b)管道堵塞、達(dá)不到出力要求等缺餡。氣力輸送系統(tǒng)能否長期穩(wěn)定運(yùn)行完全取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)及零部件質(zhì)量。
系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主要是基于所送散料料性的輸送管道設(shè)計(jì)（包括沿輸送方向的變徑），從而保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠及為零部件創(chuàng)造出良好的工作環(huán)境，延長其使用壽命。
部件質(zhì)量 主要是指氣力輸送系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件的選擇及整體系統(tǒng)的組合質(zhì)量。

5.2　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
氣力除灰究其本質(zhì)屬氣固兩相流，其內(nèi)部機(jī)理非常復(fù)雜。雖然氣力除灰技術(shù)在國內(nèi)外已應(yīng)用了幾十年，但其設(shè)計(jì)計(jì)算基本上還處在手工階段。由于氣固兩相流的理論非常復(fù)雜，計(jì)算量龐大，為了簡化設(shè)計(jì)，國內(nèi)出臺了火力發(fā)電廠氣力除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，但是多為粗線條的定性指導(dǎo)，而非定量計(jì)算公式，其設(shè)計(jì)模式也是查表，插值等手算方式。手算誤差圈較大，因計(jì)算量龐大、人工難以勝任等. 為提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性。除灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要做好以下設(shè)計(jì)：

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。計(jì)算出設(shè)計(jì)出力下的系統(tǒng)配置：管徑、變徑點(diǎn)、氣灰比、壓力分布、溫度分布、速度分布、功耗等。

2、系統(tǒng)尋優(yōu)。得出最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況以及相應(yīng)的系統(tǒng)配置、輸送氣量等。

3、非設(shè)計(jì)工況下的校核計(jì)算。在同樣的系統(tǒng)配置（管徑、變徑點(diǎn)等）、但不同的外界條件下（如輸送氣量、灰溫、風(fēng)速、環(huán)境溫度等），校核能否正常輸送、氣灰比、壓力分布、溫度分布、流速分布等。
 

六 控制系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)

6.1、系統(tǒng)構(gòu)成
氣力輸灰系統(tǒng)的控制系統(tǒng)由中央操作臺和模擬顯示屏、PLC控制柜，以及倉泵旁邊的現(xiàn)場控制箱組成。
通過中央操作臺上的二位選擇開關(guān)（自動、停止）、現(xiàn)場控制箱上的二位選擇開關(guān)（現(xiàn)場、中央），可以選擇氣力輸灰系統(tǒng)的二種運(yùn)行方式，即自動方式和停止（現(xiàn)場手動方式）。
l  操作臺二位開關(guān)撥到自動位置，所有倉泵連續(xù)循環(huán)輸送。
l  操作臺二位開關(guān)撥到停止位置，倉泵停止循環(huán)輸送。但此時現(xiàn)場控制箱的二位開關(guān)撥到現(xiàn)場位置，可以由人工操作某個電磁閥的動作。
 
在自動工作方式下，中央操作臺上的二位選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到自動位置，同時現(xiàn)場控制箱上的二位選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到中央位置，系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序自動控制相應(yīng)的輸送倉泵連續(xù)循環(huán)工作；在停止（現(xiàn)場手動方式）下，中央操作臺上的二位選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到停止位置，現(xiàn)場控制箱上的二位選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到現(xiàn)場位置，可以通過現(xiàn)場控制箱上的按鈕控制指定閥門或設(shè)備的動作。
正常情況下，氣力輸灰系統(tǒng)工作在自動運(yùn)行方式下。現(xiàn)場手動方式主要用于系統(tǒng)調(diào)試、設(shè)備檢修或故障排除。
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：


系統(tǒng)具有各種報(bào)警功能。如果發(fā)生堵管、氣源壓力低、灰?guī)炝蠞M等，系統(tǒng)將通過聲音和指示燈進(jìn)行報(bào)警。在自動運(yùn)行方式下，如果現(xiàn)場操作箱的二位選擇開關(guān)（現(xiàn)場、中央）沒有轉(zhuǎn)到中央位置，中央操作臺上的相應(yīng)指示燈會亮，同時發(fā)出聲音報(bào)警，提醒操作人員系統(tǒng)不具備自動運(yùn)行的條件，并及時將現(xiàn)場操作箱的二位選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到正確位置。
此外通過系統(tǒng)設(shè)置的自診斷功能，可以在線診斷系統(tǒng)各部分的工作情況。當(dāng)某個料位計(jì)、進(jìn)料閥、出料閥、平衡閥或壓力開關(guān)出現(xiàn)異常狀態(tài)，甚至出現(xiàn)故障時，自診斷系統(tǒng)會發(fā)現(xiàn)問題所在，同時提醒設(shè)備維護(hù)人員及時處理。
6.2、系統(tǒng)儀表配置
l  倉泵配置一只帶遠(yuǎn)程顯示功能的壓力表和一只料位計(jì)
l  灰?guī)炫渲靡恢涣衔挥?jì)
l  氣源配置一只帶遠(yuǎn)程顯示功能的壓力表
l  每根輸灰管配置兩只壓力開關(guān)
6.3、模擬顯示屏和中央操作臺
顯示裝置和操作臺。安裝一只二位選擇開關(guān)、一只蜂鳴器消音按鈕，以及指示燈等。構(gòu)成系統(tǒng)的模擬顯示屏和中央操作臺。
人員通過模擬顯示屏可以動態(tài)的了解整個氣力輸灰系統(tǒng)以及各部分的實(shí)時工作狀態(tài)。并通過中央操作臺控制整個系統(tǒng)的工作方式。
6.4、PLC控制柜
西門子的S7-200 CPU224 系統(tǒng)及系統(tǒng)的I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如下：

序號

控制設(shè)備

輸入點(diǎn)

輸出點(diǎn)

備注

1	倉泵	料位計(jì) 壓力開關(guān)上限 壓力開關(guān)下限 進(jìn)料閥限位 出料閥限位 手/自動狀態(tài)	出料閥 進(jìn)料閥 進(jìn)氣閥 平衡閥	6DI 4D0
1	總氣源	總氣源壓力	低壓報(bào)警	1DI 1DO
3	三次氣		輸灰管三次閥	1DO
4	輸灰管道	判堵壓力開關(guān) 消堵壓力開關(guān)	堵管報(bào)警	2DI 1DO
5	灰?guī)?/td>	料位	料位報(bào)警	1DI 1DO
6	PLC控制柜	消音按扭 自動	蜂鳴器 倉泵運(yùn)行指示 倉泵手/自動指示 倉泵料位指示	2DI 4DO
	合計(jì)			12DI 12DO

根據(jù)上面的I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，PLC系統(tǒng)配置如下：
l  CPU模塊：CPU224交流供電， 繼電器輸出        1塊
l  16DI/16DO模塊：EM223，8DI/8DO，繼電器輸出    1塊
l  存儲模塊：                                    1塊
6.5、現(xiàn)場控制箱                                            
系統(tǒng)有一個現(xiàn)場控制箱，倉泵的現(xiàn)場控制箱上有一只二位選擇開關(guān)、帶自瑣和人工復(fù)位的按鈕、狀態(tài)指示燈。其中二位選擇開關(guān)用于選擇中央或現(xiàn)場就地操作。如果選擇現(xiàn)場方式，則中央將無法進(jìn)行自動控制，此時可以通過操作箱上的控制按鈕，人工控制相應(yīng)電磁閥的動作，此時中央操縱臺上的二位選擇開關(guān)一定處于停止位置，否則系統(tǒng)會報(bào)警；如果選擇中央方式，則現(xiàn)場操作箱上的控制按鈕將不起作用。
6.6、電氣設(shè)備清單

序號	名稱	型號規(guī)格	數(shù)量	備注
1	PLC	S7-200	1套
2	直流開關(guān)電源	24V 10A	1個
3	繼電器	HH53P	5個
4	斷路器	DZ108	1個
5	遠(yuǎn)傳隔膜壓力表	YTZ-150/GL/ML	2個	倉泵、管道
6	數(shù)顯控制儀	XMY-12	1臺
7	壓力表	Y-100	1個	氣源
8	電磁閥組	4V210-08	1組

附圖1：系統(tǒng)供電圖
附圖2：PLC系統(tǒng)圖
附圖3：倉泵現(xiàn)場控制箱電氣原理圖
 
 
 
6.7  PLC接口和狀態(tài)說明

名稱	地址	名稱	地址
泵手/自動狀態(tài)	I0.0	泵進(jìn)料閥	Q0.0
泵料位	I0.1	泵進(jìn)氣閥	Q0.1
泵壓力	I0.2	泵出料閥	Q0.2
泵進(jìn)料閥限位	I0.3	泵平衡閥	Q0.3
泵出料閥限位	I0.4	三次氣閥	Q0.4
泵進(jìn)氣閥限位	I0.5	泵進(jìn)料閥指示	Q0.5
泵平衡閥限位	I0.6	泵進(jìn)氣閥指示	Q0.6
泵三次氣限位	I0.7	泵出料閥指示	Q1.0
泵消堵閥限位	I1.0	泵平衡閥指示	Q1.1
管道低壓	I1.1	氣源低壓報(bào)警	Q1.2
管道高壓	I1.2	堵管報(bào)警	Q1.3
總氣源壓力	I1.3	灰?guī)炝蠞M報(bào)警	Q1.4
系統(tǒng)停止輸送	I1. 4	蜂鳴器	Q1.5
消音按扭	I1.5	泵1正在輸送	Q1.6
倉泵循環(huán)輸送	M0.0(位存儲器)
倉泵停止輸送	M0.2
泵輸送允許	M0.3
堵管判斷	M0.6
泵料滿	M1.5
輸送允許	M3.1
泵裝料允許	M3.2
泵所有閥關(guān)閉	M4.0
泵出料閥延時到	M8.0
泵可以結(jié)束	M8.3
泵進(jìn)料等待	M9.0
泵進(jìn)料時間	VW1(變量存儲器)
泵輸送時間	VW7
泵進(jìn)料延時	VW13
泵流化時間	VW19

 
 

七  單倉泵運(yùn)行邏輯及最小系統(tǒng)控制梯形圖