离心机智能状态监控系统设计分析

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摘要：为提高离心机运行的可靠性和智能化水平，针对现有控制系统监测功能不够完善的问题，基于传感器技术、变频技术和通信技术设计了一套离心机智能状态监控系统，达到了较好的使用效果。

关键词：离心机；PLC；人机界面

文章来源于我公司开发研制的卧式振动离心机的改进创新，目标是提高离心机监控系统的智能化水平和整机设备运转的可靠性。我公司离心机现有配套电控设备通常采用主电机直接启动或降压启动方式，无法实现调速。对筛篮振动情况缺少监测手段，对润滑系统也仅采用了电接点的压力表，不便实时监控，保护功能也有待提高。为顺应“智能化选煤厂”的大趋势，有必要设计一套智能化水平高、工作稳定性好的离心机配套控制系统。

1主回路设计

系统主体回路如图1所示，离心机主电机M1采用变频器控制，变频电机风扇M6采用工频回路单独供电。并配有接触器1KM、2KM组成的工频可切换回路，接触器1KM、2KM电气互锁，以备变频器故障时主机仍可在工频状态下运行工作，主电机除变频器自身保护功能之外，还设置了电动机综合保护器，实现对主电机的过载、阻塞、过压、欠压、三相不平衡等综合保护。润滑电机采用双电机回路，一用一备的形式，两电机分别独立设置了热继电器保护，M2为默认工作电机，系统检测润滑油压不足或润滑故障时，自动切换M3电机工作，而不会直接导致报警造成设备停机，增强了设备润滑功能的稳定性。筛篮振动采用电机M4、M5双电机同时工作，两电机分别独立设置了热继电器保护。

2控制回路设计

系统核心控制模块采用西门子smart系列PLC并拓展EMAR04热电阻模块和EMAM06模拟量模块，人机界面采用7062Ti型液晶触摸屏。各电机启动信号由PLC控制，经中间继电器间接控制电机接触器，中间继电器选用HH54P型。主轴内侧轴承、外侧轴承、润滑油温度都采用嵌入PT100传感器的方式监测（测温功能部分接线见图2）。润滑管路采用压力传感器监测油压，液位传感器监测油位，筛篮的端部平面设置有电涡流传感器，可通过无接触监测筛篮位移来反应其振动情况（接线如图3），油压、油量、振动监测传感器输出数据均为标准的4~20ma模拟量信号。筛篮转速测量采用磁性接近开关，筛篮皮带轮镶嵌两颗高强钕磁铁，筛篮每转一圈磁性接近开关发出两个脉冲信号并传输给转速测控仪。

3软件设计

本系统以smartPLC为主站，变频器和人机界面触摸屏设为从站，油压、油位、温度和振动信号以模拟量的形式传入PLC模拟量模块。通信及控制结构设计见图4，PLC所采集各参数见表1。PLCCPU和变频器采用MODBUSRTU通信，和触摸屏采用以太网通信，并拓展预留一个RS485接口，供和集控系统通信备用。PLC的IP地址设为192.168.0.1，触摸屏IP地址为192.168.0.10。油压、温度数值及变频器各参数通过数值转换以实数形式显示在触摸屏上，油位以柱状图显示，振动信号以波形的形式显示（如图5）。

4结束语

本设计采用多参数在线实时监测，动态显示，主轴内侧轴承、外侧轴承、润滑油温度、润滑管路油压、油位、筛篮振动位移、主机运行电压、电流、频率、输出功率和主轴转速等参数均可实时监测。筛篮转速在人机界面连续可调，实用性好。

参考文献：

[1]李杨，高鸿.智能化选煤厂的架构设想[J].煤炭加工与综合利用，2019（1）：45-50.

[2]杨杰.WZYT1600卧式振动离心脱水机振动响应分析[J].选煤技术，2018（4）：39-41.

[3]张振，陆小兵.智能化选煤厂架构探讨[J].煤炭加工与综合利用，2014（09）：57-59.

作者：陈洪 单位：中煤科工集团唐山研究院有限公司