酒精厂粉碎机的控制原理及应用

王秋双

(广东中科天元新能源科技有限公司，广东　广州　510650)



酒精厂粉碎机的控制原理及应用

王秋双

(广东中科天元新能源科技有限公司，广东广州510650)

粉碎机是粉碎车间的主要设备，它将玉米粉碎成合格的颗粒，为液糖化、发酵、蒸馏等后续车间提供原材料。粉碎机的方便操作与运转平稳直接影响着整套酒精装置的生产效率和生产质量，是整套酒精装置最主要的基础设备之一。本文结合泰国UBBE 400000LPD燃料乙醇及普级酒精装项目，详细分析描述粉碎机逻辑联锁控制和电气系统的控制原理。

软启动器 正转反转 联锁控制 可编程控制器

随着石油化石能源成本的提高以及对环境的污染，人们对新能源燃料越来越重视，给以生产燃料乙醇的酒精行业带来了发展的黄金期。粉碎机作为酒精生产装置必不可少的机械设备，产能逐年递增。粉碎机的启动、停止、正转、反转等功能都是通过控制接触器、继电器来实现，由于现今酒精成套装置产能越来越大，直接启动、停止会对整套电网造成冲击，对粉碎机的主轴、销轴、锤片、轴承座等主要运动部件可能造成严重的损毁。根据工艺流程特点及生产的实际情况，粉碎电机在配电设计时需多方考虑，确保设备安全启停、平稳运转，延长使用寿命[1]。

1　工艺控制要求及PLC系统设计

1.1粉碎车间工艺主要目

就是将提胚和去皮后的玉米粒(原物料玉米含水量小于14%)由变频喂料器给粉碎机粉碎后，采用负压箱机械输送出料，粉碎后的颗粒度需小于0.6 mm，具体工艺流程如下：原物料由业主方利用斗提机或是皮带输送机输送至料斗，在经过螺旋输送机将其输送到下方强力除铁器，除尘除铁后再由振动分子筛输送到吸嘴，经吸嘴加压后将干净原物料打到粉碎机粉碎，在原物料满足颗粒度要求后，最后进入旋风分离器分离[2]。根据上述工艺流程要求，现需对粉碎机与其他设备进行联锁控制，确保故障停车时，其它设备联锁停车，避免物料堵塞造成设备损毁，酿成人身安全及大量财产损失。具体联锁方案为：料斗V20202物位由LT2001A和LT2001B检测，并在物位低低时停粉碎机M20204；物位高高时停业主方皮带输送机L20201。联锁逻辑框图如图1所示。

图1　逻辑联锁框图

1.2PLC系统设计

(1)机械联锁使用大量接触器、中间继电器、时间继电器常开或常闭点，搭建部分不仅非常困难而且可靠度低、故障率高，因此不采取机械联锁方案。

(2)可编程控制器(PLC)应用面极广，它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性高、性价比高等优点，在酒精等轻化工行业得到了及广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。泰国UBBE 400000LPD燃料乙醇及普级酒精装项目基于以上背景，采用PLC控制实现粉碎机和其它动力设备的安全联锁，既提高了自动化水平，又节降低成本，一举两得。

(3)西门子S7-400型PLC，输出形式继电器，并结合适当的电气设备搭建控制系统，具有响应速度快、动作准确、功能可扩展性强等特点。系统选用CPU414-3、电源模块6ES7 407-0DA01-0AA0、数字量输入模块6ES7 421-1BL001、数字模拟量输出模块6ES7 422-1BH11、6ES7 431-1KFOO等，来满足控制要求[3]。根据粉碎车间I/O表及控制要求，统计控制系统输入、输出信号的名称、代码，如表1所示。

表1　粉碎车间I/O表Table 1　Crushing workshop I/O list

2　粉碎机结构及配电部分系统控制原理

粉碎机由机体和传动两部分组成。机体分为两个粉碎室，内部装有96个锤片，对称交错排列。锤片在正转一段时间第一角磨损后，需再反转使用第二角，两角都磨损后需更换。传动部分由一台三项鼠笼式异步电动机组成，以泰国UBBE 400000LPD燃料乙醇及普级酒精装项目为例，电机参数为：额定功率160 kW，额定电压380 V，额定电流325 A,额定频率为50 Hz，额定转速1390 r/min。根据上述特点可以确定粉碎机正反转运行且大功率、大电流，因此配电控制方案为软启动一拖一且需带正反转，控制描述如下：

(1)粉碎机配电回路正转启动顺序：当主电路负荷开关、塑壳断路器QF1、QF2闭合时，在电路无故障情况下，启动弱电控制电路1SB2启动按钮，接触器2KM电磁线圈通电，常开点吸合，正转中间继电器3KA电磁线圈通电，软启动器输入端3KA中间继电器常开点闭合，软启动器启动。软启动完成后，旁路中间继电器电磁线圈KA通电,KA和3KA常开点吸合， 工频运行中继1KA通电，工频运行接触器1KM吸合，粉碎机正转启动。

(2)粉碎机配电回路反转启动顺序：当主电路负荷开关、塑壳断路器QF1、QF2闭合时，在电路无故障情况下，启动弱电控制电路2SB2启动按钮，接触器3KM电磁线圈通电，常开点吸合，正转中间继电器4KA电磁线圈通电，软启动器输入端4KA中间继电器常开点闭合，软启动器启动。软启动完成后，旁路中间继电器电磁线圈KA通电,KA和4KA常开点吸合， 工频运行中继2KA通电，工频运行接触器1KM吸合，粉碎机正转启动。

其中粉碎机正转、反转回路用接触器2KM、3KM常闭点互锁；热继电器KR常闭点，与接触器1KM电磁线圈串联，用于粉碎机过载保护。配电系统图及二次原理图[4]如图2、图3所示。

图2　配电系统图

图3　二次原理图

3　粉碎机开车调试注意事项

(1)在确定主配电线路及二次控制回路接线正确的情况下，先对粉碎机电机进行盘车，如主轴转动顺畅无阻塞，才可以给电进行空车试验；

(2)试车时，给料量需逐步增加，并确保转子转动方向与进料方向一致；

(3)PLC现场启动粉碎机电机(调试结束后禁止远程启动)，观察电流，确认开车正常(包括软启动器)，然后均匀给料，不能忽多忽少，保证电机在额定电流下工作；

(4)停车时需空转1～2 min，把机械内物料全部粉碎排除，才可以停机切断电源。待停机程序完成，最后顺序关掉相关设备。

4　结　论

为了确保酒精装置酒精产出保质保量，原物料粉碎颗粒度必须满足要求，而良好的配电设计、PLC系统设计对原物料的粉碎质量至关重要。只有严格按照工艺流程及相关国家规范的要求，从各个方面对粉碎机进行规划、保护，才能保证粉碎机装置安全、平稳运行。泰国UBBE 400000LPD燃料乙醇及普级酒精装项目于2013年6月投产至今，粉碎机的配电系统、PLC控制系统使用性能安全、平稳、可靠。开车电流小，避免电机启动时对电网的冲击，延长了相关设备的使用寿命，完全满足生产要求，深受业主好评。

[1]中华人民共和国机械工业部. GB50055-2011通用用电设备设计规范[S].北京:中国计划出版社,2012.

[2]肖明松,王孟杰. 燃料乙醇生产技术与工程建设[M].北京:人民邮电出版社，2010: 39-44.

[3]李冰,刘富强,王嘉男. 零基础学西门子S7-300/400 PLC[M].北京:机械工业出版社，2010:65-74.

[4]中国建筑标准设计研究院. 10D303-2～3常用电机控制电路图[S].北京:中国计划出版社,2010.

Control Principle and Application of Crushing in the Alcohol Factory

WANG Qiu-shuang

(Guangdong Zhongke Tianyuan New Energy Science & Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510650, China)

Crusher is the main equipment of crushing workshop, by which corn can be broken down and granulated. The granules are the main materials for Liquid saccharification, fermentation and distillation, etc. It can be seen that the convenient operation and smooth running of crusher, one of the most basic equipment in alcohol, directly influence the efficiency and quality of the production. On the basis of the project of UBBE BIO-ETHANOL COMPANY LIMITED 400000 LPD ETHANOL PLANT PROJECT, crusher of interlock control and control principle of electrical system were demonstrated.

soft starter； forward and reverse；logic interlock control；programmable logic controller

TM764.2

A

1001-9677(2016)014-0176-03