气力传输系统

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气力传输系统

摘要 前言

节能环保高效分析 气力输送系统概述 总体设计方案 系统调试 设计总结

附件 1泵体总体设计图 2电器柜接线图 3程序

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一.前言

气力输送利用气体能量对固态颗粒及粉体进行传送是一项古老而有效的技术，克服了机械传输照成的“尘土飞扬”带来的环境问题，严重恶化工作条件，污染环境。其带来的应用已有100多年的历史。随着国家对节能，减排，高效的高度重视，气力传输系统正好迎合了市场的需求。对其研究意义重大。

气力输送工程技术是一项综合技术，涉及流体力学、材料学、自动化控制等领域。气力输送技术广泛应用于能源、化工、冶金、建材、粮食等行业，适合小颗粒固体物料的输送。气力输送是运用压缩空气为动力，利用气流来输送物料，通过发送器、阀门及密封的管道将物料送到指定的地点。

由于气力输送系统具有非常明显的优点：1、气力输送是全封闭型管道输送系统、为无泄漏输送；不污染环境；2、设备简单，占地面积小，布置灵活；3、有利于长距离集中输送；4、可以采用PLC等进行控制，自动化程度高。所以随着我国经济的快速发展，环境保护的要求也越来越高。气力输送系统设备及系统自动化管理水平也有很大的提高，气力输送技术理论研究不断深入，设计计算方法也不断完善。

结合其优点，我们对气力传输系统的设计前途感到很有前景。我们利用运行可靠的可编程控制器PLC，再采用触摸屏进行人机互动，实现了实时控制和状态显示。 2节能、环保、高效分析：

节能：由于气力传输是管道传输，没有回程。传输线路全是管道，没有机械部分，没有运输中需要的容器（如车运）。只是靠空气推动，到终端空气进入大气，没必要进入始端。不像汽车和输送机等，还要把装介质的容器返回始端。这样就在输送方式上能源节省一半。在我们设计的系统中，全采用气路控制也做到了安全节能。

环保：气力传输系统是靠管道传输，气密性好，传输介质与外界隔离，不仅不受外界环境影响，同时也不会对外部环境有什么影响。

高效：为了体现高效，在我们设计时采用仓泵，对压力和传输介质的“量”和“压”有这很高的要求。对系统进行反复的实验，取得了最佳的传输效果。在实际中运输中这远比汽车或输送机来的高效，通过PLC的控制自动的对传输介质进行运输，避免了实际中的种种客观因素，如没有即时输送照成物料堆积。

总而言之：气力传输系统结合节能环保高效于一身，避免了水处理灰尘带来的污染和浪费，气力传输即不会污染水资源也使灰尘得到利用，变废为宝，用于水泥制造等，又使工厂增加一笔客观收入。

二.系统系统概述

2.1气力传输系统的分类

1正压气力除灰系统2微正压气力除灰系统3负压气力除灰系统4双套管紊流输灰系统，输送方式各有其用途 2.2系统构成

系统主要由以下几部分组成：气源系统（空气压缩机）、仓泵系统（下仓泵）、输送管道、储料系统（上仓泵含布袋收尘装置）和控制系统（电磁阀控制箱、PLC控制系统、触摸屏及远程控制系统）。

2.2.1各系统部分的主要功能 1气源系统

气源系统为整套系统提供能量，为气力除灰系统提供干燥洁净的

压缩空气，通常由空压机、过滤器、干燥机等组成。

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此系统采用一台小型压缩机代替工业用空气压缩机。主要为整个系统提供气源（输送用气和仪用气），保证气动阀门的动作和系统输送足够的动力。 2仓泵系统

作为真个系统的核心，仓泵系统包含进料阀、排气阀、出料阀、排堵阀和进气阀五个阀门，同时仓泵本体留有开观察视窗，方便观察内部物料的状态。 3输送管道

输送管道是通过灰气混合物的装置，将飞灰输送至指定地点，通常包括管道及防堵装置。 4储料系统

此系统担负着工业品中的两个作用：1、进料仓（主要是提供灰粉的收集）；2、储料仓（提供输送出去物料的储藏地，方便外运）。在此系统中进料口也特意制作了一个布袋，在此为模拟工业中的布袋收尘器的作用，避免粉尘外溢影响大气环境，此功能在工业中已经被广泛的运用。

5控制系统（见图4-7）

控制系统包括电磁阀的控制回路；PLC自动控制系统（三菱系列PLC）；模拟屏（提供系统监视及控制）；系统留有远程控制接口，可以实现远程和集中控制功能。此系统包含电接点压力表，测定气源压力和输送压力限值。

控制系统是系统的控制中心，通过控制系统实现系统各设备（或阀门等）的协调有序动作，保证系统的正常运行，同时提供各种参数显示和告警信号输出。控制系统的中心是可编程控制器PLC，系统动作的执行通过现场控制箱来实现，通过对现场控制箱的电磁阀的动作来实现仓泵设备各阀门的动作，以压缩空气为执行介质。

三.总体设计方案

3.1方案的选择

方案一：我们预先的设计，采用对气力传输进行模拟，硬件采用小管道，塑料仓泵（核心部分）等进行微型气力输送系统模拟，控制部分采用小型PLC+单片机结合控制，导致硬件仓泵承受压力太小，单片机的稳定性能不高，和实际要求不符。

方案二：因此设计了两个仓，一个仓泵，还有一个是灰斗兼灰库（节约实验成本，运行效果和实际一样）。控制部分采用Q00jPLC,采用远程I/O，模拟量等来模拟实际。硬件设计图见附录1.

前者为了节省实验成本，不过操作起来只能模拟运动过程，没有实际参考价值；后者虽然加大了成本，但能实现我们预想的设计要求，得到重要参数，在实际中得以参考。所以我们选择第二个方案。在我们以后的还能够更加深入的研究。

3.2气力传输系统的设计与实现 （添加）远程io，模拟量控制等 3.2.1随心所欲的三菱PLC

在本次设计中我们反复推敲讨论，根据可编程控制器PLC强大的自动控制功能，可靠性高，体积小，安装简单，寿命长，编程简易，可现场修改，还有一大特点是三菱所特有快速编程。使编程语言化在加上功能的齐全，操作起来让人随心所欲。 3.2.3传输装置设计（硬件）：

根据控制要求我们订做了量两个仓体，总体结构图（见附录1）

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根据设计结构图组成实体如下图（图3-1），在线了工业化的气力传输系统。在出料管上用法兰固定了一段有机玻璃管，便于系统调试，直观实验现象。使系统达到最佳传输效果。这个装置的设计不经可用来传输粉尘，还可以是任何粉粒状没有沾粘性的物质。还有个最大的功能就是用于传输介质的测试，用于实验，测得的相关参数（气灰比，传输介质重力，仓和管道等压力等）用于大型设备调试的提供重要依据。

模拟布袋除尘

灰库兼灰斗 出料管可视 排堵排气管 进料阀 排气阀 仓泵 排堵阀 压力控制阀 控制系统进气口 空气过滤器 进出口压力表

出料阀 电磁阀 图 3-1 物料传输部分

3.2.2控制功能设计（软件）

为了切合实际要求，我们使用远程和本地控制，本地使用开关继电器直接控制，便于实际维修和调试。远程和现场控制切换开关在本地控制板上。利用CC-LINK对AJ65SBTB1-16T和AJ65SBTB1-16T进行通信对阀门进行控制，在用模拟量模块来测得仓泵压力，物料重力和管

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道流量这都是计算灰气比的重要参数。用其测得的参数来控制进料阀的开合度，也就是进料量，和进气阀的压力，使PLC对仓泵的灰气比进行监控。我们设计的框图如图(图3-2)。

PLC

母管压力信号 模拟量 输 入模板 通 讯 口

灰管压力信号 与DCS系统进行通讯 仓泵料位信号 灰斗料位信号 报警输出

数数 字字 控制转换信号 量量 输输 透气阀、进料阀、出料阀 对透气阀、进料阀，出料阀、一次气阀 入出 排堵阀的开、关到位信号 二次气阀、排堵阀进行控制 模模

板 板

触摸屏 图3-2：PLC控制框图

1）设计“点睛”之处：

常见气力输送控制系统的控制功能比较简单，它一般以能够完成输送为其主要目的，输送系统的参数设计更多体现在输送机械设备的配套上，输送系统一旦安装调试完成，控制系统将按照设定的工作方式工作。

缺点：气力输送系统的整体性能会随设备使用过程而发生变化，而固定的控制方式将影响输送系统的工作效能。

2）改进方法：

1.增加模拟量在输送过程控制中的作用

在常见仓泵控制系统中，灰管压力、母管压力、仓泵压力和仓泵料位在控制程序中的作用只是一个控制范围的概念，连续测量信号中所包含的输送信息在控制逻辑中并没有获得应用。

比如：通常我们认为灰管压力达到某一个值时，输送管道会出现堵管。但在实际使用过

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程中要合理确定该压力值将十分困难。堵管压力值定高或定低了均会影响输送系统的正常工作，在目前使用中为保证不出现堵管现象往往将该值下设，这样固然可以避免堵管现象的发

生，但这必然影响输送系统的输送效率。实验结果表明：在灰管发生堵塞前灰管压力会发生一种异常波动，如果利用灰管压力的异常波动来判断灰管的堵塞将提高堵管判断的准确性。 2.增加输送过程中的相关与调节控制

在目前控制方式中，测量数据相互将的关系没有引入控制逻辑。比如：料位变化速率表示了输送系统的输送效果、仓泵压力与灰管压力差反映了输送速度。利用测量传感器的信号可以获得更多有关输送结果的信息。 3.测量传感器（变送器）

a) 压力变送器

压力变送器主要用于气力输送系统中管道内部的压力测量，通常在输送系统的母管、灰管和仓泵上配置。经常使用的标准压力变送器输出信号为4~20mA，机械接口为M20*1.5。

在一个气力输送系统中具体压力变送器的配置由系统设计人员确定。一般每台炉的相对独立母管、每根灰管必须配置，而单台仓泵是否配置则需要分析确定。

仓泵配置压力变送器的好处是能够获得仓泵内部的压力信号，为仓泵运行的调试有帮助；可以为输送过程的调节控制提供信号。缺点是增加一定费用。

注意：如果一个系统配置了压力变送器，则必须同时配置二次显示表或PLC中的AD模块。

b) 重量传感器

重量传感器主要用来测量仓泵的料位，它通常安装在仓泵的底部。经常使用的重量传感器输出为mV信号。

每台仓泵可以配置1~3只重量传感器，具体配置视客户的投入情况。如果每台仓泵配置1只重量传感器，当该传感器出现问题时将直接影响到该仓泵的运行。如果配置3只重量传感器则其中有传感器发生故障时，可拆除其中损坏的仍可保持料位判断的正常。，表现的则是仓泵料位信号的改变。只要重新进行量程校正仍可保持料位判断的正常。

注意：如果一个仓泵配置了称重传感器，则必须同时配置称重表或信号转换器+PLC中的AD模块。

c) 流量变送器

在空气母管上配置气体流量传感器可以测量气力输送过程中的耗气量，通过耗气量和重量信号计算出气力输送的料气比指标。根据料气比指标可以指导气力输送系统的调试和工作状态判断。

目前，由于料气比指标大部分停留在系统设计阶段，在实际运行的系统中很少采用。 d) 二次显示表

二次显示表主要用来显示测量传感器获得的信号。

3.4工作流程

单台仓泵输送流程的协调运行要求如下：

第一阶段：装料阶段。仓泵的排气阀和进料阀打开，物料通过进料阀从上料仓进入下料仓，此时压缩空气进气阀和出料阀关闭。当物料充满仓泵（充满系数75-85%）后关闭进料和排气阀。

第二阶段：气化阶段。通过仓泵控制器自动控制进料阀和排气阀关闭。此时判断母管压缩空气压力达到设定的下限后，打开出料阀与一次气阀。压缩空气通过仓泵底部的复合流化板充入仓泵内，使仓泵内的物料气化，体积膨胀，密度减小，具有很好的流动性。

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第三阶段：输送阶段。物料气化到一定程度后，呈流态化的物料就自动喷入输灰管。输送阶段中，压缩空气一直从进气阀源源不断供入仓泵，当一次气开设定时间到后，保证仓泵内所有的物料全部卸出，之后进入吹扫阶段。

第四阶段：吹扫阶段。当输灰管中的灰全部达到上料仓时，泵内压力降低，可以通过灰管压力开关限值自动检测。当压力值达到（即低于）限值下限时，说明灰管已经处于疏通状态，系统发出信号使进气阀、出料阀关闭，排气阀打开，开始下一轮循环。 控制流程图如图3-3

仓泵系统流程图N母管压力高于下限？排气阀开Y延时T秒一次气阀开进料阀开流化气阀开延时T秒出料阀开N排气阀开？进料阀开？延时T秒二次气阀开执行手动排堵Y料位到或设定时间到Y进料阀关N灰管压力高与上限？NYY报警N灰管压力达到下限？YN灰管压力大于上限设定Y流化气阀关排气阀关流化气阀关一次气阀关N延时T秒N排气阀关？进料阀关？灰管压力小于下限设定出料阀关延时T秒二次气阀关Y流化气阀开Y重新循环其它电场开始送灰

图3-3

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四.PLC开发与设计过程

4.1 PLC的组态.

1.PLC的参数设置如图4-1

图4-1 4.2 CC-LINK的设置。

1.检测模块状态如下（硬件测试）：

1）将作为主/本地模块附件的在DA和DB端子间 2）接通电源以前检查以下项目： a 检查模块安装状态 b 检查输入电源电压

c 验证CPU RUN/STOP开关设置在STOP上 d 验证CPU RESET 开关设置在中间位置

3）将主模块/本地模块的传送速率/模式设置开关设置为A到E 4）接通电源

5）按照以下步骤操作CPU RESET开关 a 将RESET开关设置为RESET b 将RESET开关设置到中间位置 6）\闪烁(正在进行测试)

7）使用主模块/本地模块和CPU模块上的LED指示灯显示测试结果 [正常时]

CPU \闪烁 [异常时]

\亮起,\闪烁

由于有硬件故障要更换模块,再次检查以确认模块所装的终端电阻是否连接在 端子DA和DB之间 8)结束

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2.CC-LINK线路测试(硬件设置) 1)执行线路测试前检查以下项目:

验证CPU RUN/STOP 开关设置在STOP上

验证CPU RESET开关设置在\中间位置\ 2)将主模块/本地模块上的站号设置开关设置为\

3)将主模块/本地模块上的传送数率/模式设置开关设置为5到9 4)按下列步骤操作CPU RESET开关 将RESET开关设为RESET 将RESET开关设置到中间位置

5)测试结果由主模块上的LED指示灯显示出来 [正常时] \ RUN\亮起

[异常使]\亮起,\闪烁

测试结果储存在SW00B4至B7(线路测试1结果).但因为线路测试是对64个站的, 忽略所有连接的站的位 6)结束

4.3CC-LINK的软件设置：

在软件设置中注意软元件的设置RX和RY，在编程中注意使用范围，见图4-2和图4-3

图4-2

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图4.3

4.5人机界面的设计

图4-4

图4-5

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图4-6 图4-4是我们的总界面，图4-5是和我们现场旋钮同样功能的手动操作，使在远程站也能实现现场功能。图4-6模拟了系统工作流程，在远程实现现场监控。便于直观观察现场动作状态。

五.系统调试

5.1系统硬件调试

在这次实验中由于我们的气源气量不够，达不到理想的演示效果。所以我们采用质地较轻颗粒较小的小米做传输介质，可视性也好，便于观察。

实验现象：1.气压在最大0.4MP时，小米以雾状快速上升，停机后小米变成粉状，颗粒被破坏。

2.气压在0.15-0.3MP时，小米呈现一段气一段料的上升，压力越大气长，料短，而且料随气压变大，料不能成段，接近现象1；

3.气压在0.15MP以及以下（大于0）小米缓慢上升，气压越往下，料越长，分段的料会在传输过程中前一段的料会分解，落到下一段料，向终端输送。太小会产生物料堆积。

结果：在气压过大时物料传输速度快，传输介质遭到破坏，而且耗气量加大，不节能。所以我们采用0.15MP左右输送主要表现在以下几个方面：首先，因为输送速度低，管道磨损和料粒破碎程度可降至最低；其次，高输送浓度有利于减少耗气量，进而达到节能的目的；再者，因耗气量减少而使输送终端的料、气分离变得较为容易。随着气力输送技术在电力工业中的普遍应用，以气力除灰为代表的密相气力输送成为大型燃煤发电厂发展的必然趋势。综合其优点根据不同的介质比如药品，实物等，就应更改压力值。

5.2控制部分调试

在控制部分接线图（见附录）我们的本地控制采用旋钮控制，每个控制按钮控制对应的阀装置，这就需要有知道工作原理过程的人操作。还有附加急停开关，还有远程和本地切换开关。只有在现场才能切换到远程控制以防在维修时，远程控制人员误操作。

在图4-7中是我们远程和本地的控制装置。功能以在途中详细标明，这次我们都是采用的24V电压和系统部分都采用气动，做到绝多安全。

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远程I/O模块 稳压电源 人机界面 中间继电器

Q00JPLC 电磁气动阀

模拟量模块 1本地控制柜 2远程控制板 CC_LINK CC_LINK本地站 图4-7控制柜图

六.总结：

一个月的忙忙碌碌可算是功夫不负有心人，从实体设计到整个系统的形成我们花了一个月时间，可算是时间紧任务重，不过这给我们的收获，是一味的学习课本是学不来的。让我们知道要做一个系统得要具备的知识和经验。这也得感谢我们的指导老师，以工业的要求来要求我们做系统，和实际精密相连。

这次在为了达到节能高效节能的主题效果，我们选择了气力传输系统，紧贴主题，也正好响应了现在的“时尚”话题--保护环境，节约能源。

我们采用Q系列的PLC作为主控制系统，远程I/O做输入输出，用CC-LINK做通行，节约连接线。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qmd6.html