水泥磨冷卻水系統(tǒng)的設計改造

王 斌

【摘要】水泥磨機的冷卻水系統(tǒng)是磨機的重要組成部分,其中磨機大瓦的冷卻水最為重要,該處合金傳熱快、熔點低,很容易發(fā)生高溫燒毀大瓦的重大設備事故,造成企業(yè)的重大損失。本文通過對該系統(tǒng)的分析、改造,尋找解決問題的途徑和方法。

【關鍵詞】水泥磨 冷卻水 改造

一、改造前

公司的冷卻水系統(tǒng)是利用設在山坡的水池,用水位壓差的方式供水。這種供水方式不能根據(jù)設備用水量的變化來調(diào)節(jié)水壓和流量。并且用水設備間互相影響,供水的波動性大,無穩(wěn)定壓力的冷卻水。

近年來,隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,用水設備的不斷增多,該系統(tǒng)能力越顯不足,表現(xiàn)在供水壓力、流量越來越小,設備的冷卻效果下降,直接影響到了設備的安全生產(chǎn)。以公司的制成一車間為例:由于冷卻效果不佳,尤其是夏季,磨機大瓦長時間處于高溫(70~90℃)下運轉(zhuǎn),使得原本可以使用3~5年的磨機大瓦,一年就需更換兩塊,給公司的生產(chǎn)經(jīng)營造成極大的困難。

二、改造方案

根據(jù)現(xiàn)狀,公司決定對制成一車間的冷卻水系統(tǒng)進行改造。通過分析認為:要保證磨機的大瓦有較好的冷卻效果,必須對流過大瓦的水的流量、壓力、流速及大瓦溫度進行控制和監(jiān)測。

冷卻水系統(tǒng)控制原理圖

根據(jù)現(xiàn)場的具體工況,認為該系統(tǒng)必須是一個能滿足多臺設備冷卻需要的自動供水系統(tǒng),它應具有自動化程度高、可靠性好、高效節(jié)能、保護功能強、免維護等特點。于是設計采用了以工業(yè)控制微機(PLC)和變頻器為核心的冷卻水系統(tǒng)(見上圖)。它可在系統(tǒng)最大流量以下,根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)壓力、流量,對磨機大瓦溫度進行監(jiān)測。

1.系統(tǒng)組成:微機控制柜、壓力傳感器、壓力儀表、溫度傳感器、水泵、各種閥門、管道等。

2.工作原理:該系統(tǒng)是一種壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于磨機等設備均是定流量冷卻方式,即單臺設備在運行過程中,沒有對水壓、流量變化的隨機要求;所以只要保持總供水管道內(nèi)壓力不變便能保證各用水設備的流量不變。該系統(tǒng)就是將檢測到的總管道內(nèi)的壓力值與所需要的設定值,進行實時比較,根據(jù)比較結果隨時自動跟蹤、調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和水泵投入數(shù)量,始終將總管道內(nèi)的水壓保持在設定值。

3.原理具體說明:開機前,首先通過智能調(diào)節(jié)器的數(shù)字面板設定磨機所需要的水壓值;在溫度控制儀上設定磨機大瓦所允許的工作溫度上限值。

系統(tǒng)運行中,壓力傳感器將檢測到的水壓信號經(jīng)過壓力變送器送至智能調(diào)節(jié)器;調(diào)節(jié)器將兩者進行跟蹤比較,將比較結果傳送給PLC;PLC根據(jù)接到的信號通過變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速。若水壓高于設定值,水泵轉(zhuǎn)速自動降低;若水壓低于設定值,水泵轉(zhuǎn)速自動升高;若水壓與設定值相等時,水泵轉(zhuǎn)速保持不變。例如:假定1#磨機所需流量為5m³/h,2#磨機所需流量為6 m³/h,設定壓力為2Mp,1#磨機工作時,水泵工作在較低速度下,此時變頻器可能工作在30Hz,水壓在2Mp,流量在5 m³/h;當2#磨機投用后,變頻器工作參數(shù)迅速自動調(diào)整到45Hz,總壓力仍為2Mp,1#磨機流量保持5 m³/h,2#磨機流量為6 m³/h,系統(tǒng)供水管道內(nèi)的總流量為11 m³/h,同時滿足兩臺磨機對冷卻水的要求。同理,當1#磨機停機后,系統(tǒng)迅速調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,變頻器參數(shù)自動調(diào)整到33Hz,為2#磨機提供的壓力仍為2Mp,流量仍為6 m³/h。磨機單獨運行與同時運行時,系統(tǒng)都能提供磨機各自所需流量。

在系統(tǒng)運行中,針對各種異常情況,系統(tǒng)會迅速做出不同的反應。如:當檢測到大瓦溫度高于設定的最高工作溫度;管道內(nèi)水壓超過設定值;管道內(nèi)無水;水泵電機過流、過壓、過負荷、缺相時;PLC會鑒別報警類型,迅速啟動相應位置的報警裝置,及時通知操作人員。

三、改造后的運行情況

該系統(tǒng)開始投入運行。開機前設定磨機大瓦的最高工作溫度為65℃,設定系統(tǒng)管道壓力為1.2Mpa。設定完后,工業(yè)微機PLC開始自檢,自檢成功后系統(tǒng)開始運行,控制柜水壓顯示儀顯示的壓力值迅速從0 Mpa調(diào)整到1.2Mpa,水壓穩(wěn)定。該系統(tǒng)1#水泵連續(xù)運行24小時后,工業(yè)微機PLC自動控制2#水泵開始運行,停止1#水泵。2#水泵連續(xù)運行24小時后,系統(tǒng)又自動切換到1#水泵。在此過程中系統(tǒng)的壓力一直恒定在1.2Mpa。

該系統(tǒng)投入使用后,從磨機大瓦處檢測的溫度都在正常的范圍內(nèi),即使在最炎熱的季節(jié)磨機大瓦處的溫度都未超過65℃,冷卻效果明顯,至今未出現(xiàn)一次溫度超高造成的報警。保證了制成一車間兩臺磨機的安全運行,減少了設備事故,提高了設備運轉(zhuǎn)率。

四、結論

1.該系統(tǒng)運行平穩(wěn)、可靠,達到了最初的設計要求,各項功能完善。具有以下特點:

(1)操作方便,可根據(jù)實際需要在一定范圍內(nèi)設定冷卻水的壓力。

(2)自動化程度高。

(3)保護功能齊全,具有超壓報警、超溫報警、無水欠壓報警等。

(4)低故障、免維護。

2.經(jīng)濟效益

以公司的制成一車間1#磨機為例:每年僅節(jié)省兩塊磨機大瓦的費用就可獲得1.4萬元,加上停機更換大瓦所發(fā)生的直接費用,每年至少有3萬元的直接效益。因停產(chǎn)造成的間接損失,每年至少有30萬元。如果再加上其他磨機,每年的經(jīng)濟效益就更加顯著。