阅读说明：本技术 一种压榨机进料防喷控制装置及防喷控制方法 (Presser feeding blowout prevention control device and control method ) 是由 胡军驰 纪智荣 赵敏洁 朱鹏耀 刘道广 于 2019-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压榨机进料防喷控制装置及防喷控制方法。设置进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器分别与PLC输入端连接；PLC输出端与设在小油缸进油管路上的比例溢流阀连接,通过控制比例溢流阀的开度控制小油缸压力；PLC输出端与驱动进料泵的变频电机连接；通过控制驱动进料泵的变频电机的转速来控制进料速度；在PLC控制程序中设定一个A值即ΔP×S<Sub>1</Sub>的最大值,在物料进料过程中,采集P1、P2、P3实时数据,对ΔP×S<Sub>1</Sub>的值即B值进行持续运算,一旦B值超过A值,就停止进料进行压榨；由此通过反馈压力数值,自动调整进料流速、小油缸压力,监控设备运行。该方法能从源头对整体设备进行防喷料监控调整,解决进料喷料问题。(The invention discloses a control device and a control method for preventing blowout of feeding of a presser. A feeding pressure sensor, a small oil cylinder pressure sensor and a large oil cylinder pressure sensor are respectively connected with the input end of the PLC; the output end of the PLC is connected with a proportional overflow valve arranged on an oil inlet pipeline of the small oil cylinder, and the pressure of the small oil cylinder is controlled by controlling the opening of the proportional overflow valve; the output end of the PLC is connected with a variable frequency motor for driving the feeding pump; controlling the feeding speed by controlling the rotating speed of a variable frequency motor driving the feeding pump; setting a value A, namely delta P multiplied by S in a PLC control program 1 The maximum value of (1) is that real-time data of P1, P2 and P3 are collected in the process of feeding materials, and the data are measured for delta P multiplied by S 1 The value of (A) is continuously operated on, oneStopping the feeding and pressing when the B value exceeds the A value; therefore, the feeding flow speed and the pressure of the small oil cylinder are automatically adjusted by feeding back the pressure value, and the operation of the equipment is monitored. The method can monitor and adjust the whole equipment for preventing the material spraying from the source, and solve the problem of feeding and material spraying.)

一种压榨机进料防喷控制装置及防喷控制方法

技术领域

本发明属于污泥压滤脱水技术领域，涉及一种压榨机进料防喷控制装置及防喷控制方法。

背景技术

板框式油缸压榨机(以下简称压榨机)是一种广泛应用于污泥脱水处理的压滤机械设备。它一般包括压榨机本体、进料系统、液压系统、PLC控制系统；压榨机本体包括依次排列的若干个滤板框；每个滤板框包括一块板框、一块承压板(止推板)，板框外面包覆着滤布，在板框与承压板之间四周设有若干小油缸(柱塞缸)，小油缸的缸体设置于板框内，小油缸的活塞杆顶端顶着承压板；压榨机本体的最后一个滤板框的那块板框的后外表面顶着推压板的前外表面；大油缸的活塞杆顶端顶着推压板的后外表面；进料系统包括进料泵、进料口；在压榨机本体的最前面一块滤板框的中心设有进料口；液压系统用于小油缸、大油缸的供油；PLC控制系统用于控制进料过程、压榨过程。

在板框式油缸压榨机的进料过程中，往往由于没有控制好板框的进料压力P1、小油缸压力P2、大油缸压力P3三者之间的平衡，导致板框密封力下降，引起在板框与承压板之间泄漏喷出物料的现象，即压榨机喷料。压榨机喷料是工作时常出现的问题，不但会影响压榨机系统的循环，使得作业无法正常进行，严重时还会直接损坏滤布和滤板，甚至导致一定人生安全，给企业增添使用成本。

现有的压榨机设备对于防喷料通常有以下做法：

1、在压榨机行业，板框的密封通常都会采用增加密封条或者增加锁紧力的方法来防止设备进料时候的喷料发生，这样才能维持设备正常运行。而密封条由于存在老化现象，因此，密封力随着密封条的老化会持续下降，因此，做不到完全的可靠密封。

2、在设备外侧增加防护罩。增加防护罩只是对于喷料后波及面能小一点，治标不治本。

因此，有必要研究如何从压榨机进料运行原理着手，探究设备喷料的原因，通过增加防喷料监控程序，来解决压榨机喷料问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种通过增加防喷料监控程序，来解决压榨机喷料问题的压榨机进料防喷控制装置及防喷控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明一种压榨机进料防喷控制装置，它包括：压榨机本体、进料系统、液压系统、PLC控制系统；压榨机本体包括依次排列的若干个滤板框；每个滤板框包括一块板框、一块承压板，板框外面包覆着滤布，在板框与承压板之间四周设有若干小油缸，小油缸的缸体设置于板框内，小油缸的活塞杆顶端顶着承压板；压榨机本体的最后一个滤板框的那块板框的后外表面顶着推压板的前外表面；大油缸的活塞杆顶端顶着推压板的后外表面；进料系统包括进料泵、进料口；在压榨机本体的最前面一块滤板框的中心设有进料口；进料泵与进料口连接；液压系统用于小油缸、大油缸的供油；液压系统中小油缸进油管上的溢流阀为比例溢流阀；

PLC控制系统包括PLC控制器；在压榨机进料口或进料泵出口设有进料压力传感器；在小油缸进油口设有小油缸压力传感器；在大油缸进油口设有大油缸压力传感器；进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器分别与PLC控制器的输入端连接；PLC控制器的输出端与设在小油缸进油管路上的比例溢流阀连接，通过控制比例溢流阀的开度，可控制小油缸压力；PLC控制器的输出端，与驱动进料泵的电机连接，或者，与进料泵的液压驱动装置的比例阀连接；通过控制驱动进料泵的电机的转速，或者，控制进料泵的液压驱动装置的比例阀的开度，可控制进料速度。

进一步地，进料泵由变频电机驱动，PLC控制器的输出端与驱动进料泵的变频电机连接；通过控制驱动进料泵的变频电机的工作频率；可控制进料泵的速度(同时可控制进料泵出口流量)，从而控制进料速度。

进一步地，进料泵由液压驱动，进料泵的液压驱动装置采用液压比例阀或比例溢流阀控制(即驱动进料泵的液压油的流量采用液压比例阀或比例溢流阀控制)， PLC控制器的输出端与进料泵的液压驱动装置的液压比例阀或比例溢流阀相连；通过控制进料泵的液压驱动装置的液压比例阀或比例溢流阀的开度，可控制进料泵的速度(同时可控制进料泵出口流量)，从而控制进料速度。其中，进料泵的速度，可以是进料泵(螺杆泵)的转速，也可以是进料泵(柱塞泵)柱塞前进/后退的速度。

进一步地，将压榨机进料口(即中心进料孔)的直径d设计增大55-65％，从原来的120mm±10mm，改进设计为200mm±20mm。

进一步地，将压榨机中心进料孔长度l值设计成减小10-15％(从原来的 5600mm±100mm减小到5000±100mm)，可通过减少压榨机板框的个数来实现。

本发明利用上述压榨机进料防喷控制装置进行的一种压榨机进料防喷控制方法如下：在PLC控制程序中增加一个防喷料监控程序，亦即，在PLC控制程序中设定一个A值，即ΔP×S₁的最大值，其中，ΔP为沿程阻力损失，S₁为过滤面积，即板框面积减去密封面积S4；压榨机实际运行时，在物料进料的过程中，通过进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器采集进料压力P1、小油缸压力P2、大油缸压力P3实时压力数值，通过PLC控制器中的运算器对ΔP×S₁的值即B值进行持续的运算，一旦实际工作的ΔP×S₁的值即B值超过设定的A值，就停止进料，进行压榨；由此，通过进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器反馈的P1、P2、P3压力数值，自动调整进料压力、小油缸压力、进料流速；由此来监控设备的运行，防止喷料。

进一步地，在PLC控制程序中设定一个A值，即ΔP×S₁的一个最大限定值；并在PLC控制程序中编入计算ΔP×S₁的实时值B值的计算公式： B＝P1×S1+P2×S2-P3×S3；其中，S1为过滤面积，S2为所有小油缸面积之和，S3为大油缸面积；在物料进料的过程中，PLC控制器不断采集进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器的值，分别为进料压力P1、小油缸压力P2、大油缸压力P3的值，然后，PLC控制器中的运算器根据B值计算公式： B＝P1×S1+P2×S2-P3×S3进行持续的运算，得到B值，并且将运算得到的B 值即ΔP×S₁的实时值与设定的A值即ΔP×S₁的最大限定值进行比较；如果B值接近 A值，则PLC控制器控制驱动进料泵的电机的工作频率或控制进料泵的液压驱动装置的比例阀的开度，减小进料泵的速度，从而减小进料速度v；同时，PLC控制器控制小油缸进油管上的比例溢流阀的开度来增加小油缸压力P2值；当进料速度v减小到最小值后(这个最小值由进料泵的特性确定)，同时小油缸压力P2值增加到了最大值时，B值仍然上升；当B值≥A值时，PLC控制器控制进料泵停止运转，压榨机结束进料，转入压榨程序。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明通过液压流体力学的分析，在PLC控制程序中增加一个防喷料监控程序，通过反馈压力数值，自动调整进料压力、流速、小油缸压力。从而能从源头对整体设备进行防喷料监控调整，大大降低了喷料对企业造成的损失，提高了设备的使用安全性。

2、本发明的控制方式在多个项目的现场运行上试用成功。原先设备经常在进料环节有喷料现象，采用此监控方式后，解决了进料喷料的问题。

3、在压榨机行业采用此控制方法，能很准确地计算出板框所需密封力，大幅度地降低了在调试阶段，由于无法准确计算板框密封力而导致的板框受损的风险。

4、能应用在弹性压榨机、厢式板框机、隔膜机的防喷料上，此控制方法为较为合理的控制逻辑。

附图说明

图1是本发明中的压榨机结构及板框受力分析示意图；

图2是本发明中的压榨机板框1的受力面(A向)的示意图；

图3是本发明的压榨机进料防喷控制装置结构示意图(进料泵由变频电机驱动)；

图4是本发明的压榨机进料防喷控制装置结构示意图(进料泵由液压驱动)。

图中：1、板框 2、小油缸 3、大油缸 4、进料口(中心进料孔) 5、承压板 6、料饼 7、进料压力传感器 8、小油缸压力传感器 9、大油缸压力传感器 10、比例溢流阀 11、推压板12、进料泵 13、变频电机 14、液压比例阀 15、比例溢流阀 S1、过滤面积(即料饼面积) S2、所有小油缸面积之和 S3、大油缸面积 S4、密封面积 P1、进料压力(即料饼压力) P2、小油缸压力 P3、大油缸压力 F、板框密封力

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例

如图1、图2和图3所示，本发明一种压榨机进料防喷控制装置，它包括：压榨机本体、进料系统、液压系统、PLC控制系统；压榨机本体包括依次排列的若干个滤板框；每个滤板框包括一块板框1、一块承压板5(止推板)，板框1外面包覆着滤布，在板框1与承压板5之间四周设有若干小油缸2(柱塞缸)，小油缸2的缸体设置于板框1内，小油缸2的活塞杆顶端顶着承压板5；压榨机本体的最后一个滤板框的那块板框1后外表面顶着推压板11的前外表面；大油缸3的活塞杆顶端顶着推压板11的后外表面；进料系统包括进料泵12、进料口4；在压榨机本体的最前面一块滤板框的中心设有进料口4(即中心进料孔)；进料泵12与进料口4连接；液压系统用于小油缸2、大油缸3的供油；液压系统中小油缸2进油管上的溢流阀为比例溢流阀10。

PLC控制系统包括PLC控制器；在压榨机进料口4设有进料压力传感器7；在小油缸2进油口设有小油缸压力传感器8；在大油缸3进油口设有大油缸压力传感器9；小油缸进料压力传感器7、小油缸压力传感器8、大油缸压力传感器9分别与PLC 控制器的输入端连接；PLC控制器的输出端与设在小油缸2进油管路上的比例溢流阀10连接，通过控制比例溢流阀10的开度，可控制小油缸2的压力。

如图3所示，进料泵12由变频电机13驱动，PLC控制器的输出端与驱动进料泵12的变频电机13连接，通过控制驱动进料泵12的变频电机13的工作频率，可控制进料泵12的速度(同时可控制进料泵12出口流量)，从而控制进料速度。

或者，如图4所示，进料泵12由液压驱动，进料泵12的液压驱动装置采用液压比例阀14或比例溢流阀15控制(即驱动进料泵12的液压油的流量采用液压比例阀14或比例溢流阀15控制)，PLC控制器的输出端与进料泵12的液压驱动装置的液压比例阀14或比例溢流阀15相连；通过控制进料泵12的液压驱动装置的液压比例阀14或比例溢流阀15的开度，可控制进料泵12的速度(同时可控制进料泵12 出口流量)，从而控制进料速度。

根据图1和图3，压榨机板框受力分析如下：

P₃×S₃＝(P₁-ΔP)×S₁+P₂×S₂ (公式一)

板框密封力F＝P2XS2-ΔPxS1 (公式二)

其中：ΔP为沿程阻力损失，P1为进料压力(即料饼压力)，P2为小油缸压力， P3为大油缸压力；S1为过滤面积(即料饼面积，亦即，板框面积减去密封面积S4)， S2为所有小油缸面积之和，S3为大油缸面积，S4为密封面积(即密封面的面积)； F为板框密封力；该板框密封力F作用于密封面积S4，起到密封作用。

如图2所示，过滤面积S1＝板框面积─密封面积S4；板框面积＝板框的***长度×板框的***宽度─中心进料孔4的面积；中心进料孔4的面积＝π×(d/2)2。密封面积S4＝板框受力面的实际受压面积。

根据上述公式二可以看出，当ΔP过大时，会导致板框密封力F降低过多，从而出现喷料现象。现在设定了A值为ΔP×S₁的一个最大限定值，A值就是允许原始密封力值P2XS2被削弱的最大值，当达到A值时，就停止进料，转入压榨过程，可见，规定好A值，就能保证密封力F在一个合理的范围，保证不喷料。

ΔP沿程阻力损失的计算公式为：

其中：λ为沿程阻力系数；(沿程阻力系数λ跟物料的化学成分、密度、粘度、管道粗糙度有关----也就是跟物料的成分和调理的程度有关)

l为中心进料孔长度，d为中心进料孔直径；

ρ为物料的密度，v为物料的进料速度。

根据上述公式三可以看出：

(1)在物料相同，管道粗糙度相同的情况下，沿程阻力系数λ、物料的密度ρ一定，影响ΔP的因素有：中心进料孔长度l(与板框个数有关)、中心进料孔直径d，以及物料的进料速度v。

(2)当使用同一个压榨机设备时，中心进料孔长度l、中心进料孔直径d一定，影响ΔP的因素为：沿程阻力系数λ、物料的密度ρ、物料的进料速度v。

沿程阻力系数λ、物料的密度ρ是由物料成分及物料的调理情况决定，物料的进料速度v可以控制。为了减小ΔP，可以采用两种方法：(a)可以控制板框的个数，即控制中心进料孔长度l值在5600mm±100mm范围，而适当增加中心进料孔直径d；(b)也可以减少板框的个数来减小l值(中心进料孔长度l值可减小10-15％，即可从原来的5600mm±100mm减小到5000±100mm)，但最好相应增加板框的面积来保证在中心进料孔长度l减少时保证总过滤面积S1不变。考虑到过滤面积和降低ΔP 的矛盾，中心进料孔直径d可以适当增加，本发明将压榨机进料口(即中心进料孔) 4的直径d设计成增大55-65％，从原来的120mm±10mm，改进设计为200mm± 20mm，同时，在进料过程中通过控制进料速度v来达到减小ΔP的作用。

根据公式二，在所有小油缸面积之和S2已经固定的情况下，增加小油缸压力 P2值，就可以增加密封力F值，减小喷泥现象的出现；增加小油缸压力P2值，可以将原液压系统中小油缸进油管上的溢流阀改为比例溢流阀10，由PLC控制器控制比例溢流阀10的开度来实现控制小油缸压力P2值的大小。

进料压力传感器7、小油缸压力传感器8、大油缸压力传感器9分别与PLC控制器的输入端连接；PLC控制器的输出端与设在小油缸2进油管路上的比例溢流阀 10连接；通过控制该比例溢流阀10的开度，可控制小油缸压力。

PLC控制器的输出端还与驱动进料泵12的变频电机13连接，或者与进料泵12 的液压驱动系统的液压比例阀14或比例溢流阀15连接。进料泵12由变频电机13 驱动，可通过控制驱动进料泵的变频电机13的工作频率来控制进料泵12的转速(同时可控制进料泵12出口流量)，从而可控制进料速度v；或者，进料泵12由液压驱动，进料泵12的液压驱动系统采用液压比例阀14或比例溢流阀15控制(即驱动进料泵12的液压油的流量采用液压比例阀14或比例溢流阀15控制)，可通过控制进料泵12的液压驱动装置的液压比例阀14或比例溢流阀15的开度来控制进料泵12 的转速；这样，PLC控制器就可以控制进料泵12的转速(同时可控制进料泵12出口流量)，也就是能够控制进料速度v。

本发明的压榨机进料防喷控制方法是在PLC控制程序中增加一个防喷料监控程序，亦即，在PLC控制程序中设定一个A值，即ΔP×S₁的一个最大限定值，其中，ΔP为沿程阻力损失，S1为过滤面积，即板框面积减去密封面积S4；压榨机实际运行时，在物料进料的过程中，通过进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器采集P1、P2、P3实时压力数值，通过PLC控制器中的运算器对ΔP×S₁的值即B值进行持续的运算，一旦实际工作的ΔP×S₁的值即B值超过设定的A值，就停止进料，进行压榨；由此，通过进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器反馈的P1、P2、P3压力数值，自动调整进料压力、小油缸压力、进料流速；由此来监控设备的运行，防止喷料。

本发明的压榨机进料防喷控制的具体实施方法如下：

在PLC控制程序中设置一个A值，即ΔP×S₁的一个最大限定值；并在PLC控制程序中编入计算ΔP×S₁的实时值B值的计算公式： B＝P1×S1+P2×S2-P3×S3；在物料进料的过程中，PLC控制器不断采集进料压力传感器7、小油缸压力传感器8、大油缸压力传感器9的值，分别为进料压力 P1、小油缸压力P2、大油缸压力P3的值，然后，PLC控制器中的运算器根据B值计算公式：B＝P1×S1+P2×S2-P3×S3进行持续的运算，得到B值，并且将运算得到的B值(ΔP×S₁的实时值)与设定的A值(ΔP×S₁的最大限定值)进行比较；如果B值接近A值，则PLC控制器控制驱动进料泵12的变频电机13的工作频率或控制进料泵12的液压驱动装置的液压比例阀14或比例溢流阀15的开度，减小进料泵的速度，从而减小进料速度v；同时，PLC控制器控制小油缸2进油管上的比例溢流阀10的开度来增加小油缸压力P2值；当进料速度v减小到最小值后(这个最小值由进料泵的特性确定)，同时小油缸压力P2值增加到了最大值时(小油缸压力 P2值的最大值是由小油缸的耐压值确定的；通常，在初始进泥工况时，小油缸压力 P2值控制在14MPa左右，在B值增大到接近A值时，小油缸压力P2值在PLC控制器的控制下增加到20MPa左右)，B值仍然上升；当B值≥A值时，PLC控制器控制进料泵停止运转，压榨机结束进料，转入压榨程序。由此，通过进料压力传感器、小油缸压力传感器、大油缸压力传感器反馈的P1、P2、P3压力数值，自动调整进料压力、小油缸压力、进料流速；由此来监控设备的运行，防止喷料。

综上所述，采用以上监控方法，只要监控好B值(即ΔP×S₁的实时值)、小油缸压力P2值、进料速度v三者关系，就能达到有效防喷料的目的。