氣力輸送泵是壓送式氣力輸送粉末狀物料的設(shè)備，分為單倉泵和雙倉泵兩種，我公司有單倉氣力輸送泵5臺，都是80年代產(chǎn)品，采用自動(dòng)化控制。另有3臺Φ1.8m×5m雙倉泵，安裝在濕法線C1、C2和C3的3個(gè)水泥粉磨系統(tǒng)上，用于成品水泥輸送，由于該雙倉泵是50年代產(chǎn)品，設(shè)計(jì)落后，一直靠人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大(每隔15min就需輸送一倉物料)，故障多，又由于該位置受其它設(shè)備的制約，不便于安裝單倉泵，故我們在原來的基礎(chǔ)上對雙倉泵加以改進(jìn)，改人工控制為自動(dòng)控制。 

1　雙倉泵人工控制操作時(shí)存在的問題 

1)雙倉泵操作室夾在C1、C6水泥磨中間，噪音大，粉塵大，溫度高，工人工作環(huán)境差。 
　　
2)雙倉泵送灰操作過程中，2個(gè)倉的進(jìn)料閥、下料閥及進(jìn)氣閥的開啟都靠人工拔閥門來完成，如倉內(nèi)進(jìn)氣關(guān)閉這個(gè)動(dòng)作:需首先關(guān)閉氣缸的進(jìn)氣閥門，然后打開另1個(gè)閥門把該氣缸內(nèi)的余氣釋放，釋放余氣時(shí)，氣體排放在操作室內(nèi)，發(fā)出剌耳的尖叫聲，室內(nèi)揚(yáng)塵不停的被余氣吹起，使操作環(huán)境惡劣。 
　　
3)崗位工在操作時(shí)，要不停地觀察壓力表和時(shí)鐘，掌握好進(jìn)料和送料時(shí)間，否則極易引起堵倉。 

2　雙倉泵設(shè)備存在的問題 

1)2個(gè)倉共用1個(gè)雙活塞桿氣缸連桿機(jī)構(gòu)，氣缸內(nèi)的牛皮碗和兩端的密封容易磨損，引起跑氣，氣缸不能正常工作(經(jīng)?？咳斯び们斯鲄f(xié)助)，致使下料閥關(guān)閉不嚴(yán)密，引起堵倉、跑灰，跑灰多時(shí)一次達(dá)6～7t。 
　　
2)下料閥密封橡膠圈容易壞，主要原因是:①氣缸沒有緩沖裝置，活塞臨近行程終點(diǎn)時(shí)，沖擊力大，氣缸振動(dòng)大，同時(shí)使下料閥錐體臨近關(guān)閉時(shí)，速度快，沖擊力大，使錐體沖擊下料閥密封橡膠圈；②因下料閥錐體的行程調(diào)整困難，如果調(diào)松了，會(huì)引起關(guān)閥不嚴(yán)、跑灰，調(diào)緊了會(huì)引進(jìn)橡膠圈壓壞，為了不跑灰，一般情況下，調(diào)緊些，故橡膠圈每個(gè)月要換10多次，且橡膠圈更換困難，需到倉里更換，這樣嚴(yán)重影響了磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。 
　　
3)雙活塞桿氣缸連桿機(jī)構(gòu)容易出故障，由于連桿機(jī)構(gòu)的銷子套暴露在外容易進(jìn)灰，磨損快，氣缸安裝找正難，運(yùn)行過程中螺栓易松動(dòng)。 
　　
4)控制閥門在操作過程中，由于頻繁動(dòng)作容易損壞，需經(jīng)常更換閥門，更換時(shí)需停磨。 

3　技術(shù)改造方案 

　　
1)采用單倉泵送料，故障率低，檢修少，且是自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度低，但單倉泵另外需1個(gè)中間倉，安裝需5m空間高度，雙倉泵如改成單倉泵，選粉機(jī)和除塵器必須提高高度，或移動(dòng)位置，這樣每臺改造需資金大約100萬元。 
　　
2)雙倉泵全部更新，提供參數(shù)到廠家定做自動(dòng)控制的雙倉泵，每套包括安裝費(fèi)大約要20萬元，3套需60萬元左右。 
　　
3)本廠設(shè)計(jì)改造:①原雙倉泵倉體經(jīng)檢驗(yàn)合格，可繼續(xù)使用；②倉內(nèi)送灰系統(tǒng)1998年曾按照單倉泵的送灰系統(tǒng)進(jìn)行了改造，效果很好，可繼續(xù)使用；故只需把原來的雙活塞桿氣缸和控制部分進(jìn)行改造，即把雙活塞桿氣缸改成單個(gè)的緩沖氣缸，人工控制改成PLC控制，并設(shè)置倉堵自動(dòng)報(bào)警裝置等，改造費(fèi)用每臺只需2萬元，3套共6萬元。且該系統(tǒng)有故障率低、檢修少、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。 
　　
經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)性比較，決定采用第3種方案。 

4　技術(shù)改造方案設(shè)計(jì)原理 

　　 
4.1　氣動(dòng)控制原理見圖1 
　




　　圖1　氣動(dòng)控制原理 
　　1，2，3.三通電磁閥；4，5，6，7.氣缸，8.密封圈 

　　水泥由進(jìn)料口加入2號倉，此時(shí)PLC通過電磁閥2控制進(jìn)料氣缸6，打開進(jìn)料閥2，同時(shí)控制進(jìn)料氣缸7關(guān)閉進(jìn)料閥1。 
　　當(dāng)物料加到一定程度(大約制15min)，PLC通過電磁閥控制氣缸做如下動(dòng)作: 
　　2號倉料滿，3號電磁閥動(dòng)作→7號氣缸活塞往下運(yùn)動(dòng)→1號倉進(jìn)料，同時(shí)6號氣缸活塞往上運(yùn)動(dòng)→2號倉錐閥關(guān)閉，停止進(jìn)料→1號電磁閥動(dòng)作→4號氣缸壓縮→2號倉送料→電接點(diǎn)壓力表2指示為0MPa時(shí)→1號電磁閥動(dòng)作→4號氣缸復(fù)位→2號倉送料完畢。 
　　
大約15min后，1號倉料滿，2號電磁閥動(dòng)作→6號氣缸活塞往下運(yùn)動(dòng)→2號倉進(jìn)料，同時(shí)7號氣缸活塞往上運(yùn)動(dòng)→1號倉錐閥關(guān)閉，停止進(jìn)料→3號電磁閥動(dòng)作→5號氣缸壓縮→1號倉送料→電接點(diǎn)壓力表1指示為0MPa時(shí)→3號電磁閥動(dòng)作→5號氣缸復(fù)位→1號倉送料完畢，從而進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)。在控制臺上設(shè)置了自動(dòng)及手動(dòng)兩套工作方式，便于在使用中選擇。 

4.2　自動(dòng)控制電氣原理 
　　
由氣動(dòng)控制原理編制雙倉泵自動(dòng)控制程序表和自動(dòng)控制梯形圖并繪制自動(dòng)控制電氣線路圖(見圖2)，PLC選用F1-20MR。 
　

　 




　　圖2　自動(dòng)控制電氣原理 

4.3　設(shè)計(jì)計(jì)算 
　　1)氣缸主要參數(shù) 
　　氣缸的主要參數(shù)尺寸取決于氣缸內(nèi)徑D。 
　　  
式中:D———缸徑，m； 
　　F———關(guān)閉下料錐閥所需拉力F=2.6kN； 
　　P———?dú)飧坠ぷ鲏毫Γs為400kPa； 
　　η———載荷率，取η=0.8。 
　　取下料氣缸缸徑D=125mm，根據(jù)工作需要行程取S=150mm。 
　　綜上計(jì)算，兩臺下料氣缸選為緩沖氣缸QGBⅡ125×150-MF。 
　　2)耗氣量計(jì)算 
　　Q=(π/4)×D2×(S/t)=(π/4)×0.1252×(0.15/1.5) 
　　=0.001226m3/s=1226cm3/s 
式中:Q———壓縮空氣量，m3/s； 
　　D———下料氣缸直徑，D=125mm； 
　　S———工作行程，S=150mm； 
　　t———全行程所需時(shí)間t=1.5s。 
　　3)控制元件選用 
　　根據(jù)對控制元件的工作壓力及流量要求，按照氣動(dòng)回路原理來選擇主控閥。 
　　主控閥1、3選用K23JD-15 
　　主控閥2選用K24DHd-15 
4.4　報(bào)警裝置 
　　
1)1號倉泵輸送水泥時(shí)，如電磁閥3出了故障或無壓縮氣源時(shí)，則電接點(diǎn)壓力表3壓力為0，報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出警報(bào)；2號倉也是如此。 
　　
2)泵輸送水泥時(shí)，如果出現(xiàn)送不動(dòng)，泵內(nèi)壓力上升到0.7MPa時(shí)，報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出警報(bào)。 

4.5　安裝及調(diào)整 
　　
進(jìn)料裝置中的錐形閥中心同密封圈中心重合，不得歪斜，安裝結(jié)束后用壓縮空氣啟動(dòng)氣缸，看其動(dòng)作是否正常，有無阻滯、漏氣等問題，如有則應(yīng)排除。安裝時(shí)可根據(jù)需要調(diào)整錐閥上下的鎖緊螺帽，為使密封圈免受錐閥沖擊，一般可調(diào)整到離氣缸行程終點(diǎn)還有5mm左右時(shí)關(guān)閉錐閥。 

4.6　維修及保養(yǎng) 
　　安排定期檢修制度，每次檢修都必須仔細(xì)檢查進(jìn)料閥和密封圈8。 
　　泵體應(yīng)定期檢查，具體檢查和檢驗(yàn)內(nèi)容按《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》執(zhí)行。 
　　電接點(diǎn)壓力表由于工作條件差，使用中應(yīng)定期檢查，在連續(xù)工作時(shí)，每個(gè)月檢查一下過濾裝置有無堵塞，儀表內(nèi)部有無進(jìn)灰，每過半年須檢查其壓力指示是否準(zhǔn)確，否則應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整。應(yīng)定期進(jìn)行氣動(dòng)元件、電磁閥及電器的維修和保養(yǎng)，保證自動(dòng)化控制靈活。 

4.7　使用中應(yīng)注意的事項(xiàng) 
　　1)空壓機(jī)排氣壓力應(yīng)比操作壓力高100～200kPa，以保證萬一堵塞時(shí)仍有吹通能力。 
　　2)本系統(tǒng)所用氣源必須是經(jīng)過水分濾氣器處理了的壓縮空氣。 
　　3)各種管道在安裝完畢后和長期停用后進(jìn)行使用前須進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。 
　　4)在操作時(shí)每一泵送空后須有一定延遲時(shí)間，保證管道內(nèi)輸送干凈水泥，防止管道堵塞，在長期停用時(shí)尤為重要。 
　　5)在使用時(shí)，如發(fā)現(xiàn)泵內(nèi)壓力持續(xù)不降，超過正常輸送時(shí)間，及報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)時(shí)，則應(yīng)立即關(guān)閉進(jìn)氣閥，檢查其管道內(nèi)有無堵塞，電接點(diǎn)壓力表是否正常。 
　　6)按下輸送閥按鈕時(shí)，如泵內(nèi)壓力不升高，須立即停止輸送，檢查各密封件有無漏氣。 
　　7)如果泵在送料時(shí)，對應(yīng)的電接點(diǎn)壓力表壓力為0，這時(shí)應(yīng)立即檢查電磁閥是否有問題。 

5　改造后的效益 

　　1)控制系統(tǒng)移到磨機(jī)操作室，把余氣排放到室外，改善操作工人的工作環(huán)境，并可減少2/3的工作人員。 
　　2)報(bào)警裝置及聯(lián)鎖裝置的設(shè)置可杜絕跑灰現(xiàn)象，每臺磨每月可減少跑水泥灰20t。 
　　3)因該系統(tǒng)故障率低，每臺每月可減少停磨20h，3套每年可多產(chǎn)水泥18000t。 
　　由此可見，改造后的控制系統(tǒng)保護(hù)了環(huán)境，增加了生產(chǎn)，降低了成本，減少了損失，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。