管束干燥机自控系统的设计与实现.pdf

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1、1208化工自动化及仪表第40卷管束干燥机自控系统的设计与实现邸书玉(吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林吉林132022)摘要针对管束干燥机的特点，设计基于变频一拖三的干燥机风机自动控制系统，系统采用s7．300PLC控制器，利用STEP7软件编制自动控制程序，具有机械和逻辑互锁保护功能，保证设备安全可靠地运行。实现了生产的自动化及能源的节约化，从而提高了干燥单元的工作效率。关键词自控系统管柬干燥机DDGS变频调速机械和逻辑互锁中图分类号THl65+．4文献标识码A文章编号1000—3932(

2、2013)10．1208-04设备节能降耗、减少污染是当前重要研究课题。DDGS生产是高耗能的生产过程，干燥是DDGS生产的关键工艺，同时又是主要耗能工序，管束干燥机是关键设备，因此干燥过程及相关干燥装备的设计研究十分重要。在生产DDGS过程中对管束干燥机控制系统的设计和实现是关键，以往干燥设备是在现场用电气箱人工控制的，只是能生产并没有考虑节能和优化以提高设备的热利用率，因此利用变频、PLC和监控软件实现干燥设备自动化十分实际且有必要。1饲料干燥工艺原理简介由蒸馏工段来的废醪液经卧式离心分离机

3、进行固液分离。分离产生的稀液中干物质含量约为4．5％，稀液经蒸发浓缩成干物质含量为30％～32％的湿的DDS；分离后湿糟中为干物含量30％一32％的湿的DDG。将二者按一定比例混合送入管束干燥机进行干燥脱水，所得干燥产物的含水量约为10％，即成品饲料DDGS⋯。风机干燥控制工艺流程如图1所示，管束干燥机用0．6MPa的新鲜蒸汽作热源，蒸汽走管程，物料走壳程，物料流向与蒸汽流向相反。湿料进入干燥机后，抄板不断将其从底部送到上部，在重力的作用下从换热管间落下，并由螺旋状排布的料铲板将物料从进料端推向

4、出料端，最后经出料板将其送出干燥机。物料在干燥机内应停留足够的时间，使其能与换热管内的蒸汽进行充分的热交换，使所含水分得到蒸发，蒸发产生的二次蒸汽由离心风机抽出并送往蒸发工段作为部分热源。废气携带的干燥饲料由旋风分离器将其分离出来，予以回收。干燥机的废气吸口风速为5m／s、管道风速28m／s、旋风除尘器进口风速20m／s，排人大气的空气含尘浓度小于120mg／m3。干燥机产生的清洁冷凝液通过疏水阀后送到锅炉间回用，并用此冷凝液的闪蒸汽通过空气加热器加热补充干燥机的热空气和用作旋风除尘器保温的热源

5、，在降低风管中的湿度的同时，还可避免进入旋风除尘器中的含尘废气冷凝旧-4}。图1风机干燥工艺流程风机排风中携湿空气量的多寡直接关系到热利用率与干燥速率。气量大物料表面风速就大，有利于干燥速率的提高，空气在带走湿分的同时也带走了部分热量，这些热量属于尾气排出损失，需要注意的是，若物料表面风速过大，可能引起细微粉料的飞扬，因此需要控制适宜的风速"】。2系统控制方案设计2．1系统配置酒精厂饲料干燥车间共有3台DDGS管束干收稿日期：2013-08-26(修改稿)第lo期邸书玉．管柬干燥机自控系统的设计

6、与实现1209燥机，每台管束干燥机有进蒸汽压力变送器一台，分离机进醪液电磁流量计一台，加糖浆电磁流量计一台，干燥机凝水罐液位变送器一台，出二次汽温度变送器一台，旋风器温度变送器两台，公用部分变频器一台，还有粉碎机、离心机、凝结水泵A／B、清液泵A／B。输出调节阀有：进蒸汽压力调节阀、加糖浆流量调节阀、清液罐液位调节阀、凝水罐液位调节阀和风机二次汽温度调节阀。系统选用具有现场总线技术的s7．300PLC(CPU为315．2DP)，每台干燥机配有一台上位机，通过CPU的一个DP口以MPI通信方式相连

7、接，PLC与PLC通过另一个DPl=l以PROFIBUS现场总线连接，这样每台上位机除了可以监控本台干燥机外，当其他上位机出故障时可临时替换监控出故障的机器。2．2控制系统变频调速的设计DDGS在干燥过程中必须保证酒精糟液的安全，不允许出现超温现象，即使短时间的超温也不能出现。同时，由于干燥机自身功率大，如果直接调速则成本较高，为此设计用变频器对干燥机周边的输送设备风机进行调速的控制算法，既能保证酒精糟液的安全，又方便生产线的集中控制，从而达到节能的目的。干燥过程中温度控制设计方案如图2所示，温

8、度变送器将进汽温度信号转换为4—20mA的模拟信号，该信号通过PLC模拟量模块采集进入PLC，在PLC内将该值转换成数字信号并与温度设定值(可通过上位机或HMI设定)相减得到偏差e，差值e送入PLC中进行比例、积分、微分运算后，把运算后的数字信号通过模拟量输出模块转换成模拟信号，该标准电信号就是变频器输入信号，控制变频器的输出频率，从而实现风机转速的控制，而风机的转速通过被控对象对偏离设定值的进汽温度进行重新修正，从而形成对干燥机进汽温度的闭环控制∞’“。图2变频PID闭环控制框图sP——温度设