分析兩段式煤氣發(fā)生爐自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】本文首先介紹了兩段式煤氣發(fā)生爐的基本原理，接著對該生產(chǎn)工藝控制系統(tǒng)的硬件要求進(jìn)行闡述，最后根據(jù)實踐經(jīng)驗，總結(jié)了兩段式煤氣發(fā)生爐自動控制系統(tǒng)的調(diào)試過程，希望為同行提供參考。

【關(guān)鍵詞】兩段式煤氣發(fā)生爐；硬件；PLC；傳感器

1、兩段式煤氣發(fā)生爐的介紹

兩段式煤氣發(fā)生爐的工作流程主要為干餾和氣化兩部分組成。首先，煤氣發(fā)生爐內(nèi)設(shè)有兩組輸煤閥，儲存在煤氣發(fā)生爐頂端煤倉內(nèi)的煤將由這兩個輸煤閥送到煤氣發(fā)生爐內(nèi)部進(jìn)行充分的干燥和長時間的低溫干餾，在干餾過程中，水分逐漸減少、溫度逐漸升高，原煤將慢慢進(jìn)入一個半焦的狀態(tài)，于是便進(jìn)入氣化階段。在生產(chǎn)過程中，兩段式煤氣發(fā)生爐會往爐內(nèi)注入氣化劑，這時熾熱的半焦原煤與氣化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氣化煤氣。因該設(shè)施具有兩個煤氣出口，上出口輸出干餾煤氣，下出口輸出氣化煤氣，從而提高了煤氣的氣化效率。而且，兩段式煤氣發(fā)生爐的操作簡單，穩(wěn)定性和自動化的程度高，大大降低了工人勞動強度，其對原煤的充分利用，大大減少了環(huán)境污染。

2、兩段式煤氣發(fā)生爐自動控制系統(tǒng)的硬件要求

2.1檢測儀表

在該生產(chǎn)工藝中，將輸出氣化煤氣和干餾煤氣，而在輸出前必須進(jìn)行除雜，因此該設(shè)施內(nèi)過程檢測儀表的質(zhì)量，將直接決定煤氣發(fā)生爐輸出的煤氣的品質(zhì)，因此在對兩段式煤氣爐的設(shè)計時，要注重對檢測儀表選型，充分考慮到儀表的靈敏度、精度、動態(tài)誤差等參數(shù)。

2.2傳感器

傳感器是測量系統(tǒng)的前端信息獲取原件，它是一種可以將化學(xué)量或者物理量轉(zhuǎn)變成電信號的裝置。兩段式煤氣爐內(nèi)的加溫過程、氣化劑的加入過程、干餾煤氣內(nèi)焦油的含量、氣化煤氣內(nèi)灰塵的含量、輸出煤氣的數(shù)量等都需要傳感器來改變成信號以供使用者觀察煤氣發(fā)生器的運行狀況和煤氣質(zhì)量。

2.3液動閥

液動閥主要是用來控制兩段式煤氣發(fā)生爐的滑閥。是兩段式煤氣發(fā)生爐的一種保護(hù)措施。由上文可知，兩段式煤氣發(fā)生爐中有上下兩個輸出煤氣出口。上、下兩段煤氣出口都設(shè)有液動閥，此外，該生產(chǎn)工藝中中還有一個安全裝置，即放散液動鐘罩閥。

在兩段式煤氣發(fā)生爐正常生產(chǎn)時，放散液動鐘罩閥是閉合狀態(tài)，只有兩段煤氣出口的液動閥是打開狀態(tài)；當(dāng)兩段式煤氣發(fā)生爐的運作出現(xiàn)停爐或故障等問題時，液動閥將關(guān)閉上段煤氣出口和下段煤氣出口的滑閥，然后打開放散液動鐘罩閥，如果有任何一個液動閥沒有完成關(guān)閉或打開活動，兩段式煤氣發(fā)生爐將發(fā)出故障警報，發(fā)生爐將停止工作。

2.4料位探測器和振動給料機

由于兩段式煤氣發(fā)生爐主要的原材料是煤炭，所以料位探測器也是該工藝中必不可少的。

在煤氣的發(fā)生過程中，料位探測器將時刻探測機器內(nèi)可供發(fā)生煤氣用的煤炭的數(shù)量。當(dāng)煤炭不足時，料位探測器將發(fā)出缺料信號，于是主控程序?qū)⒋蜷_兩段式煤氣發(fā)生爐的上翻板閥，振動給料機則開始為煤氣發(fā)生爐添加原料，以保證兩段式煤氣發(fā)生爐的持續(xù)運行。

2.5除灰設(shè)備

現(xiàn)行的兩段式煤氣發(fā)生爐除灰方法通常是，在對稱的兩側(cè)通常裝兩個液壓缸，通過液壓缸的反復(fù)運動帶動棘爪推動棘輪和爐篦，如此一來灰犁就能把爐內(nèi)的煤灰清除出來，起到了除灰的作用。

2.6電磁換向閥

利用電磁鐵的磁力推動閥芯，控制電磁換向閥中液流的方向。電磁換向閥簡便了煤氣發(fā)生爐自動控制系統(tǒng)操作，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用。電磁換向閥的工作原理是依靠電磁鐵操作滑閥的閥芯前后移動，完成自動控制。因此，對于閥芯的結(jié)構(gòu)沒有太大的要求，可以采用二位二通、二位三通、二位四通、三位四通和三位五通等多種型式。二位閥需要使用兩個電磁鐵，三位閥需要使用兩個電磁鐵，不會由于通路的變化而變化。閥門的電壓一般為正常安全交流電壓220v，瞬間啟動時啟動力較大，不過換向的時間不會太長。如果閥芯卡住或者出現(xiàn)吸力不足時，電流會變得極大，燒壞電磁鐵，降低煤氣發(fā)生爐的使用壽命。直流電磁鐵工作電壓較低，僅為24v，即便發(fā)生了故障，也不會使電磁鐵燒壞，影響煤氣發(fā)生爐的使用壽命。目前研發(fā)出的濕電磁鐵在煤氣發(fā)生爐中得到了一定的應(yīng)用，其優(yōu)點在于推桿間無須密封，消除了O形密封圈處的摩擦力，散熱性與絕緣性極佳，保證了煤氣發(fā)生爐的使用壽命。

2.7可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制器（PLC）是一種為工業(yè)生產(chǎn)專門設(shè)計的計算機控制系統(tǒng)。它內(nèi)置了一種可用來編制程序的儲存設(shè)備，操作人員可以將兩段式煤氣發(fā)生爐內(nèi)其它設(shè)備運行的指令輸入到PLC中，以此來實現(xiàn)設(shè)備自動化的邏輯運算、順序運算、計時計數(shù)等?？删幊踢壿嬁刂破髦趦啥问矫簹獍l(fā)生爐，就如大腦之于人類，其它的相關(guān)設(shè)備則是四肢。需注意的是，煤氣是一種非常易燃易爆的氣體，兩段式煤氣發(fā)生爐在長時間的運作過程中難免會出現(xiàn)一些無法預(yù)知的問題，因此用來安裝在兩段式煤氣發(fā)生爐上的傳感器、液動閥、探測器、除灰設(shè)備等等都必須是防爆耐用的。畢竟，與生產(chǎn)效率和投入資金相比，人身安全才是最重要的。

3、兩段式煤氣發(fā)生爐自動控制系統(tǒng)的調(diào)試

通過上文的論述可以發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)兩段式煤氣發(fā)生爐的自動控制需要非常復(fù)雜的工序，當(dāng)我們完成自動控制系統(tǒng)的設(shè)計和安裝之后，我們又將面臨另一個非常重要的問題，那就是如何將自動控制系統(tǒng)投入到實際生產(chǎn)的過程中去，尤其還是兩段式煤氣發(fā)生爐這種工藝較為復(fù)雜的機械。兩段式煤氣發(fā)生爐自動控制系統(tǒng)的開發(fā)是為了加快煤氣生產(chǎn)效率和質(zhì)量，所以，為了達(dá)到這個目的，我們還需要一絲不茍的、科學(xué)的對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試。

3.1調(diào)試前的準(zhǔn)備

在調(diào)試兩段式煤氣發(fā)生爐之前，調(diào)試員需要充分熟悉兩段式煤氣發(fā)生爐自動控制構(gòu)建的過程、各項自動化系統(tǒng)的特點、自動化系統(tǒng)的設(shè)計意圖、相關(guān)故障的處理方法。

首先，調(diào)試員要檢查兩段式煤氣發(fā)生爐的電氣線路是否存在接錯、短路、斷路、漏電等問題；其次進(jìn)行相關(guān)零件的檢查，例如傳感器的精確度、靈敏度是否能達(dá)到要求，電磁換向閥的輸出信號是否正常等等；最后，完成之前的兩個步驟后還要對兩段式煤氣發(fā)生爐進(jìn)行一次綜合檢查，畢竟煤氣是非常容易泄露和爆炸的，如果因為調(diào)試時的大意而導(dǎo)致了重大的安全事故，就得不償失了。

3.2兩段式煤氣發(fā)生爐控制系統(tǒng)的調(diào)試過程

（1）現(xiàn)場安裝好兩段式煤氣發(fā)生爐，著重檢查有無線路接錯情況、短路情況以及氣路漏堵現(xiàn)象。（2）在可編程邏輯控制器中輸入兩段式煤氣發(fā)生爐的自動化控制程序，并將可編程邏輯控制器與實際設(shè)備連接起來（過程中注意連線順序），啟動機械，看各設(shè)備能否正常啟動和運作。（3）當(dāng)可編程邏輯控制器與設(shè)備連接無誤后，機械會提示缺少煤炭正處于空載運行，此時調(diào)試人員則放入少量煤炭到煤氣發(fā)生爐內(nèi)，如果一切正常無報錯現(xiàn)象，則說明系統(tǒng)正常。完成調(diào)試后，兩段式煤氣發(fā)生爐就可投入運行了。

4、結(jié)束語

綜上所述，兩段式煤氣發(fā)生爐的自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)是一個較為復(fù)雜的過程，在此也只是對其做一個簡要的分析，希望能在大家的實際工作過程中提供相關(guān)的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]黃國彬.兩段式煤氣發(fā)生爐與單段式煤氣發(fā)生爐之比較[J].廣東建材，2009（11）.