双料罐吹料控制系统设计与应用

摘 要：双料罐吹料装置，在转换料罐时容易产生转换阀卡死、管道堵塞问题，通过增加料位控制功能、风机延时控制功能及转换阀切换联锁功能，消除堵塞现象。

关键词：双料罐 管道堵塞 料位控制 风机延时控制 切换联锁

中图分类号： TP27 文献标识码：A

吹料装置具有占地少、效率高、易操作等优点，广泛应用于塑料包装、橡胶、水泥、食品、酿酒、饲料、添加剂等化工制造行业。吹料装置最常见问题是卡料，管道堵塞，由于吹料管道高空架设或者地坑铺设，检修困难，检修时间长。某塑料包装厂在引进一条BOPP薄膜生产线时，自行设计一套双料罐吹料装置，用于辅助原料、添加剂的输送。在设计该装置时，关键有三点，一是料位控制，防止料满堵塞管道；二是转换阀切换联锁，只有转换阀切换到位后才能启动吹料程序；三是风机延时控制，确保输送管道在吹料前及完成吹料后保持通畅，无余料堆积。

1 双料罐吹料装置的组成结构

双料罐吹料装置主要由振动筛、鼓风机、拨料阀、不锈钢管道、换向阀及两个不锈钢储料罐组成，示意图见图一所示。

振动筛是人工落料工作平台，两层筛网，将大颗粒原料、体积较大杂物挡在第一层筛网，第二层筛网将小颗粒原料、粉尘过滤，确保颗粒均匀的原料进入下一道工序。振动筛由一台1450RPM、4.0KW、380Vac三相交流异步电动机驱动，选择一台功率为5.5KW的台达VDF变频器控制振动筛电动机，通过调节变频器输出频率来改变振动筛的振动频率，达到调节落料速度的目的。

鼓风机选用离心式鼓风机，风压为5890ppi，风量为300m3/m，由一台7.5KW、1450 RPM、380Vac三相交流异步电动机驱动。颗粒在管道的输送不是单纯靠风压的大小，不是靠风压来推动颗粒原料前进，而是主要靠风量的大小，风量大，在管道形成的气流也大，根据贯流作用原理，气流带动颗粒运动，达到输送的目的。

拨料阀由一台0.75KW、1450 RPM、380Vac三相交流异步电动机驱动。拨料阀的作用主要是隔断和定量加料，拨料阀停止转动时，料斗里的原料不能进入输送管道，拨料阀转动时，原料才能进入输送管道。其周期性地将落料斗里的颗粒原料按一定量往输送管道里加料，避免原料在管道堆积，堵塞管道。

不锈钢管道选用管径DN80，储料罐直径2.5M、高4.5M。换向阀选用DN80的不锈钢气动三通换向阀，壳体和主要零件均采用紧密铸造，构造坚固、强度高、不易变形。

2 双料罐吹料控制系统的程序设计

一、在设计本控制系统时，要注意三个方面。

第一点是料罐料位控制。每个料罐有两个料位开关（EC3025PPAPL），在距料罐底部500mm高处设置低料位开关，当料位低于该料位开关时，感应开关输出信号，产生低料位报警，提示该料罐低料位；在距料罐顶部500mm高处设置高料位开关，当料位达到该料位开关时，感应开关输出信号，产生高料位报警，提示该料罐已满料，自动停止拨料阀驱动电动机，停止送料。当有高料位报警时，吹料系统不能启动。

第二点是转换阀切换联锁功能。两个料罐分为1#料罐与2#料罐，由一个气动三通阀控制，选择1#料罐或者2#料罐进行吹料，在气动三通阀的两个工作位置，均安装有一个位置感应开关（XC1、XC2），气动三通阀切换到位后，位置感应开关输出信号，吹料控制系统可以气动。当位置感应开关没有感应信号时，说明气动三通阀切换不到位（比如正在切换，或者有粒料卡住），为防止管道堵塞，则吹料系统不能启动。

第三点是风机延时控制。在上述料位控制及换向阀切换条件都满足时，可以启动送料系统，根据程序控制，鼓风机首先启动，对管道进行吹扫，将管道里的余料吹走，避免堵料。鼓风机吹扫45秒钟（时间可调整）后，拨料阀启动，振动筛启动，操作人员开始落料，吹料控制系统开始投入运行。当料罐高料位开关发出感应信号，或者操作人员按下停止吹料按钮后，振动筛立即停止运转，拨料阀立即停止运转，鼓风机继续运转，继续将管道里的粒料吹走，延时45秒钟（时间可调整）后，鼓风机停止，吹料控制系统停止工作。

二、程序设计，根据上述三个控制要点，梯形图程序设计如下。

3 双料罐吹料控制系统的操作与日常维护

一、启动操作。

合上各电源开关（NFB、NFB1、NFB2、NFB3、KG），检查电源指示灯（L1）亮，通过选择开关（KS），选择需要吹料的料罐，检查对应的料罐指示灯（L2、L3）的状态，指示灯亮，表示转换到位，检查对应料罐高料位指示灯状态，灯灭表示可以吹料。按下启动按钮（QD1），吹料风机启动，延时45秒钟后按下启动按钮（QD2），启动拨料阀，按下启动按钮（QD3），启动振筛，开始吹料工作。通过调整振筛变频器旋钮，调整振筛振动速度，来调整吹料速度。

二、停止操作

按下停止按钮（TZ3），停止振筛，再按下（TZ1），根据联锁条件，拨料阀立即停止转动，停止拨料，延时45秒钟后，吹料风机自动停止。关闭上述各电源开关。

另一种情况，是料罐满料时，高料位开关报警，高料位联锁继电器（K8）闭合，则振筛启动电路及拨料阀启动电路断开，延时45秒钟后吹料风机启动电路断开，停止吹料工作，关闭各电源开关。

三、日常维护

本文料罐吹料控制系统维护内容简单，便于维护。吹料风机进风口需安装过滤网，以提高空气质量，过滤网需定期更换；吹料风机齿轮箱油位检查，必要时加油或者更换；定期检查三通换向阀工作情况，位置检测行程开关动作是否正常；检查高料位开关工作是否正常，特别是高料位开关，若性能异常，容易导致管道堵塞；定期检查振筛变频器冷却风扇是否运转正常，以免变频器损坏。定期检查吹料风机、振筛电动机皮带，若有磨损开裂，更换之。做好日常维护保养工作，本系统工作稳定，故障少。

参考文献

[1]张华龙.图解PLC与电气控制入门[M].北京：人民邮电出版社，2008（9）.

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[3]王建华.电气工程师手册（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2006（10）.