散装水泥运输车水泥库装料控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型控制方案：散装水泥运输车在水泥库装料控制装置，颠覆了已往料位计直接接触料面的观念，巧妙利用空气压力传感器，安装在下料申缩管或柔性套管的顶部，利用空气压力在同一有限容器内的压力处处相等的道理，以探测物料装满时的负压参数信号到达及时自动控制关闭各下料口闸板及其各电控设备，达到控制装车满料不泄露不溢出的目的。此技术装置体积小价格低，好安装，易维护，传感器位置不移动(传感器的位置还可安装在附近墙上)，不怕温度，不怕水泥粉尘，不怕震动。控制效果超乎想象，从60吨～90吨水泥罐车控制效果一样好。而不需更改任何参数。证明这种创新空气压力传感控制理念和方式非常有效。新颖、简单、实用、可靠。可编程控制器PLC，触摸屏显示控制状况一揽无佘。
【专利说明】散装水泥运输车水泥库装料控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型控制系统:涉及“散装水泥运输车水泥库装料控制装置”，有图15、16控制柜，图6、8可编程PLC控制器，图14、22、23、24、25、26、27、28触摸屏，图5、18、压力传感器。是一种应用大型散装运输车装车装满时及时准确判断满载时刻停止灌装，达到及时防止物料溢出泄漏的电气自动控制装置。
【背景技术】
[0002]在2011年8月之前，广州市珠江水泥有限公司的散装水泥运输车水泥库装料设备原为全套进口丹麦斯密史公司，将近二十多年进行多次改进改造，ZCP的散装水泥运输车在水泥库装料过程中控制不当，还是有比较多的水泥粉尘外泄，对环境的污染也比较大，根据现场的观察每次大约:绝大多数水泥厂都是凭眼睛看人工判定，控制不好最少的都有100多公斤、多的有几吨到几十吨，时有像大土包把装车道堵得连大罐车都进不去，水泥粉尘空中弥漫而且呛人使人难受。根据现场的如此计算每装一次车漏掉的平均100公斤，每天平均40辆，就浪费4000公斤=4吨，每月30天就浪费120吨，一年算300天，1200吨。如华润水泥集团100家水泥厂就有12万吨落地水泥灰,一吨三百多元,就有3600多万元。广州地区就有大小上百家水泥厂，全国几千上万家大小水泥厂就有几亿至十几亿元人民币。造成的浪费与损失和环境污染及危害是巨大的、惊人的。最大的危害是给员工的造成的水泥粉尘危害健康，呼吸到弥漫在大气中悬浮超细微水泥粉尘颗粒(PM2.5)，达一定量使人得水泥尘肺的矽肺病，轻者为眼疾、慢性鼻炎，慢性咽喉炎、中耳炎、重者肺功能低下等疾患危害了人的健康。根据现场的观察及交流，现有的装车机构与除尘系统存在如下两大个问题:
[0003]1、装车过程装车下料口跑料漏灰
[0004]最大的问题也是关键点问题是:装车过程中从装车下料口停机时跑料漏灰现象，造成这种现象的原因其中是料位信号失效(在2012年6月之前还没有较稳定的类似设备来实现)，导致运输车放满水泥还没有输出关闭的信号(其他绝大多数水泥厂是靠人工判定是否满料来实现的，差I秒就差几百公斤，甚至几吨、倾泄而下，象顆小炸弹一样，炸得漫天尘雾，弥漫的水泥尘埃非常嗆人)。另外，卷扬机构故障比较多，因为限位开关信号不准确，有时放下时不到位，有时上升时冲顶，拉断钢丝绳。经十一二年不间断的努力的改进、改造，电器经多次、多方面的；如图7音叉料位计，电容式料位计，微风电机微压料位控制等等，进行无数次的改进。最大的缺点，就是在所有的传感器测量的位置都在伸缩管底部内图1-15、图2-9。因水泥温度高、水泥是水硬性粉尘、粘附性强、多水泥粉尘造成料位传感器测量结块封堵失灵，传感器测量位置还图2、图4、-3-4-5-6-随柔性伸缩管上下移动，外部信号电源线伸缩很容易折断与拉断线。
[0005]2、装车电气现场控制箱潜在问题与改进
[0006](I)原电气控制为继电器接触器控制，控制线路较繁杂，继电器、接触器较多，线路多，多粉尘故障率较高。
[0007](2)控制箱内电路经多年使用改动，造成柜内接线混乱，图纸未详，增大排除故障的难度和时间。
[0008](3)原控制箱为老式的控制柜图11、图12、图13，电线电缆未走线槽，而是敷设在控制箱背后隔板层，造成查找故障时比较难跟线。
[0009](4)现场下降限位现为图12电磁感应继电器，故障率较高，如改成位置开关，可应付恶劣的环境。
[0010](5)原电控箱安装位置不利于维护，难于判断故障及更换，且机械部分的钢索挨近限位，常造成钢索勒坏限位的现象。
[0011](6)现场条件较差，灰尘较大，较容易出现故障。如改成先进的非常稳定高可靠图
6、图8、图9、图10、图11、可编程PLC控制器+触摸屏无电触点防尘，故障率极少装置设计，能很好的解决以上问题。
实用新型内容
[0012]再换思路再找其他控制方法，最后想到用图4-9、图5-12空气压力传感器，改装在图3-15、图4-2、图5-2、下料申缩管或柔性套管图5-3的顶部以探测物料装满时的负压，利用空气压力在同一有限容器内的压力处处相等的道理。安装在柔性伸缩管的顶部图4-2、图5-2，连德国(世界最大的水泥集团)海德堡，(世界水泥工艺制造行家)丹麦斯密史公司也都没有此项应用技术，越德(越秀-海德堡)管理公司技术部的技术人员来检查验收时都问是什么原理，什么方法。此技术装置体积小价格低，好安装，易维护，传感器位置不移动(传感器的位置还可安装在附近墙上)，不怕温度，不怕水泥粉尘，不怕震动。我们查过目前国内也没有此项技术应用和技术专利。位置安装在收尘风道上可任选最佳点。停装点从-1?-19mbar任选，目前最佳点为_4mbar?_5mbar (负4毫巴?负5毫巴)刚好装满，能做到想装多少就能装多少。从目前60吨?90吨的大小水泥灌车都能装。顶部有翻盖图20和旋转盖图21，两种盖板方式，翻盖板是标准圆，装车下料口刚好能密封盖住，控制效果很好。而旋转盖板周边有两个十几公分的钢剁，装车下料口不能被盖住，下料口周边就有很大的缝隙，原以为很难达到所需的控制效果，需要另行改进。后来用旋转盖板车实际操作，超乎想象，同翻盖板车控制效果一样好。而不需更改任何参数。证明巧用收尘负压这种空气压力传感控制理念和方式非常有效。而新颖、创新、简单、实用、可靠。图14、图15可编程控制器PLC，触摸屏控制操作状况显示一揽无余图22?28。图5改造后传感器位置工作原理示意图。
[0013]一种散装水泥运输车水泥库装料控制装置，由机械部分和电器部分组成，机械部分:是由水泥通过投料阀、空气斜槽、落料直槽、手动阀、闸阀、振动筛、的传送到达伸缩柔性下料管、由布袋收尘器、收尘风道、螺旋输送机、伸缩柔性下料管、组成物料粉尘回收装置；
[0014]电器部分是由:电源?220V/+24V/+5V供工作电源、PLC S7-214:数字量输入/输出、模拟量输入/输出；触摸屏，上位机组成，由触摸屏操作，传感器获取装满信号。散装水泥运输车水泥库装料控制装置，其特征在于:所述传感器位置检查口可安装在任意风道上固定不动的位置，只要传感器不倒立进粉尘就行；电气传感器以探测物料装满时的负压。
[0015]检测方法是采用模拟信号传感器，价格还较高，采用压力开关数字信号传感器(或自制空气压力开关)，价格就非常低，还省去模拟信号模块和模拟信号传输设计传送。
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】，对本实用新型进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为原散装水泥装车机构示意图的整体结构示意图；
[0018]图1包刮:1)斜槽投料阀2)斜槽风机3)直槽投料阀4)空气斜槽5)落料直槽6)手动阀7)电动调节阀8)振动筛9)升降卷扬机构10)布袋收尘器11)收尘风机12)收尘风道13)螺旋输送机14)伸缩柔性下料管15)原电气传感器安装位置16)装车口 ；
[0019]图2为图1中原传感器位置示意图结构示意图；
[0020]图2包刮:1)收尘风道2)下料管顶部3)下料伸缩柔性管套4)伸缩柔性管套风道5)伸缩柔性管套内管6)伸缩柔性管套外管7)倒锥型下料口收尘风道8)倒锥型下料口下料管低部9)原传感器位置安装图10)装水泥下料通道
[0021]图3为图1中改造后散装水泥装车机构示意图结构示意图；
[0022]图2包刮:1)收尘风道2)下料管顶部3)下料伸缩柔性管套4)伸缩柔性管套风道5)伸缩柔性管套内管6)伸缩柔性管套外管7)倒锥型下料口收尘风道8)倒锥型下料口下料管低部9)电器传感器是安装在下料伸缩柔性管套的顶部位置以探测物料装满时的负压10)装水泥下料通道
[0023]图4为图3中改造后传感器位直不意图结构不意图；
[0024]图4包刮:1)收尘风道2)下料管顶部3)下料伸缩柔性管套4)伸缩柔性管套风道5)伸缩柔性管套内管6)伸缩柔性管套外管7)倒锥型下料口收尘风道8)倒锥型下料口下料管低部9)电器传感器是安装在下料伸缩柔性管套的顶部位置以探测物料装满时的负压10)装水泥下料通道
[0025]图5为图3的改造后下料伸缩柔性管套的顶部传感器位置工作原理剖视结构示意图；
[0026]I)收尘风道2)下料管顶部3)下料伸缩柔性管套4)伸缩柔性管套风道5)伸缩柔性管套内管6)伸缩柔性管套外管8)倒锥型下料口下料管低部9)电器传感器是安装在下料伸缩柔性管套的顶部位置以探测物料装满时的负压10)装水泥下料通道11)压力传感器及模拟传感器数字传感器压力开关12)收尘通道空气流动抽空形成负压就不会有水泥粉尘堵住传感器影响测量13)负压风向
[0027]图6.散装水泥库装料可编程PLC控制器与HMI触摸屏显示控制系统图；
[0028]1.电源?220V/+24V/+5V 2.触摸屏3.PLC S 7-214 4.上位机5.数字量输入，(压力开关)6.数字量输出7。模拟压力传感器
[0029]图7.散装水泥运输车水泥库装料电气控制装置测量设备对比；
[0030]图8.可编程PLC控制器及I/O信号接线原理图；
[0031]图9.散装水泥运输车水泥库装料各电机继电保护原理图；
[0032]图10.散装水泥运输车水泥库装料各电机及继电保护接线图；
[0033]图11 1989年?2011年前的控制柜外表图；
[0034]图12 1989年?2011年前的控制柜内部图；
[0035]图13 2011年六月改造后触摸屏控制操作面板图；
[0036]图14 2011年六月改造后的触摸屏控制显示器
[0037]图14 2011年六月改造后的控制柜；
[0038]图15 2011年六月改造后控制柜内部图；
[0039]图16 2011年六月改造后的控制柜；
[0040]图17散装水泥罐车正在装车；
[0041]图18 2011年8月后压力传感器的安装位置在顶部；
[0042]图19 2011年六月后散装装车正在给水泥罐车装散装水泥I ;
[0043]图20散装装车正在给水泥罐车装散装水泥2 ；
[0044]图21旋转盖板周边有两个十几公分高的钢剁轴和扣勾；
[0045]图22触摸屏工艺控制操作状况部分显示；
[0046]图23触摸屏对位控制操作状况部分显示；
[0047]图24触摸屏装车控制操作状况部分显示；
[0048]图25触摸屏控制状态、故障部分显示；
[0049]图26触摸屏设定控制操作状况部分显示；
[0050]图27触摸屏控制操作说明显示；
[0051]图28触摸屏传感器显示状况部分；
【具体实施方式】
[0052]在2011年11月前时有如下:
[0053]1、图1-10、11散装水泥装车收尘装置系统的改进方案
[0054]1.1、水泥装车机构的改进
[0055]水泥装车机构原采用图1所示的结构，图2、原传感器位置示意图，该装置由下面几部分组成:
[0056](I)增加电动流量控制调节阀图1-7，以便现场操作员判断装车差不多满时，采用流量阀减少水泥流量来继续装车，防止在大流量装车时，水泥突然满大量溢出。
[0057](2)卷扬机构图1-9:改进为小型的固定式电动葫芦图2-9。
[0058](3)其中原来的部分设备经适当改进后继续采用。
[0059](4)微风机抽微压测量法的装置经常堵塞图1-15，不能用。
[0060]在2012年6月后有如下问题:
[0061]1.震动筛图1-8后的电动调节阀图1-7，价格贵机构复杂，(据说是外单位的好经验)起不到作用，还浪费资源，白占位置，除第一次能用，从此失灵。大罐车装满准确停机后，各斜槽管道的剩料，延时下来落一地。及算能用质量好，能用也速度太慢，不能及时关闭。
[0062]2.改装的声波振动传感器图1-15、图2-9没一个好位置安装，信号不理想。
[0063]3.升级卷扬机构启停机构:停止装置时而失灵。
[0064]根据以上问题提出改进:图3、改造后散装水泥装车机构示意图
[0065]1.)震动筛后的电动调节阀取消。安装闸阀图3-7。大罐车装满准确停机后，闸阀图1-1、-3图3-1、-3、-7及时关闭，各斜槽直槽管道图1-4、-5图3_4、-5的剩料，无一落地。
[0066]2.)升级后卷扬机构改为电动吊葫芦图3-9，启停机构自带，单轮改双轮升降更平稳。停止装置很灵。
[0067]3.)最关键是改装的料满信号图3-15图5传感器及位置。打破以往概念只能在下料口内安装与物料相碰撞传感器的思维方式，如旋转料位计，水银料位计，音叉料位计，电容式料位计，微风电机微压料位控制等形式，因埋在高温，高粉尘里，还要拉长线上下来回移动很容易弄断电源信号线。改换思路用其他控制方式，如声波振动传感器靠物料在流动的振动幅度和物流与外壁的摩擦振动的频率大小，来判断物料在流动还是不动流动。在下料口底部外或管道转弯处外部安装声波振动传感器，体积小不怕高温，不怕粉尘。只是安装位置及其有限，因其最好的位置被振动筛站住，没有好的位置，最后还是取不得到理想的信号而放弃。图4、改造后传感器位置示意图。
[0068]通过以上不间断的努力，终于解决了二十来年散装车不能稳定自动装满车而不泄漏不溢出的历史。而且我们现在的成果是经过一年的运行考验是成功的。
[0069]这是一个能减少或杜绝水泥粉尘环境污染，减少或杜绝浪费水泥，节约能源，节约资源，提高效益的绿色环保措施。散装水泥运输车水泥库装料控制系统，是一项值得在华润水泥集团内推广的项目，值得在全国水泥行业推存的项目，同时也蕴藏着一个良好的商机，一个控制装置几万元，一个厂6台，就十几二十万元，100个厂家就一，二百万。附加柔性伸缩管，收尘，绞刀，闸板等等，几万到十几万，6台就几十上百万元，100个厂家就上千万元。全国水泥行业10?20%应用，就是上亿元的商机。
【权利要求】
1.一种散装水泥运输车水泥库装料控制装置，由机械部分和电器部分组成，机械部分:是由水泥通过投料阀、空气斜槽、落料直槽、手动阀、闸阀、振动筛、的传送到达伸缩柔性下料管、由布袋收尘器、收尘风道、螺旋输送机、伸缩柔性下料管、组成物料粉尘回收装置； 电器部分是由:电源?220V/+24V/+5V供工作电源、PLC S7-214:数字量输入/输出、模拟量输入/输出；触摸屏，上位机组成，由触摸屏操作，传感器获取装满信号。
2.根据权利要求1所述的散装水泥运输车水泥库装料控制装置，其特征在于:所述传感器位置检查口可安装在任意风道上固定不动的位置，只要传感器不倒立进粉尘就行；电气传感器以探测物料装满时的负压。
【文档编号】G05B19/05GK203965878SQ201320641737
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】余建华 申请人:余建华