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摘要：本文介绍了一种基于国产化产品（比例控制阀）对离心机转速测量及控制的改进方法。原有离心机选用的是国外品牌设备，离心机最大工作转速3400RPM，在生产使用过程中，测量转速的伺服放大器经常发生故障或者损坏，严重影响正常生产运行，该伺服放大器受制于国外厂商的技术保护，价格昂贵，供货周期非常长，导致维护成本居高不下。本文介绍了对该元器件进行国产化替代的方案，并从测量和控制方面进行了改进，取了良好的效果。

关键词：离心机；转速；测量；控制；比例控制阀；国产化

离心脱水机是污水处理中的一项重要设备，上个世纪，因我国的技术相对落后，国外大量的污泥离心脱水机进入我国，应用于各个水质净化厂。这些进口的设备，均存在技术封锁，关键核心配件采购周期长，价格昂贵，维护成本非常高。随着设备使用年限的增加，故障率居高不下，严重影响正常生产运行，迫切需要对故障率高的零配件进行国产化改造。

本案例基于广州某水质净化厂的污泥离心脱水机，该水质净化厂设计污水处理量7.5万吨/日，离心脱水机的主要功能是将浓度1-3%的污水处理到含固率约80%，主要通过3台离心机和外围的污泥供料泵、絮凝剂PAM投加泵、污泥切割机、PAM干粉投加装置和螺旋输送机等设备组成。3台离心机的运行方式是两用一备，以保证正常的生产运行。

离心机设备从国外引进，最大工作转速3400RPM，属于两相固液分离设备，由主传动电机驱动，螺旋卸料通过液压马达驱动。设备投产初期运行状况良好，随着设备使用年限的增加，故障率升高，暴露出了不少问题，维修维护成本高。主要有以下几个方面的问题：

首先是液压站部分，液压回路上的电磁换向阀、比例控制阀等部件，需要定期拆卸、清理、维护，以保证润滑油路的通畅及电磁阀的正常工作，为设备的维护保养增加了很多工作量。

电气控制方面，与液压站配套使用的伺服放大器，是一种专用部门，经常发生故障损坏，进而导致系统停产，且频率较高。该伺服放大器受制于设备厂商的技术保护，无法直接从市面上采购替换，只能向原有的厂商采购，价格昂贵，4-6周的交货期严重的影响离心机的正常生产运行，3台离心机经常需要更换该伺服放大器，导致维护成本居高不下。因此，对该控制方式的升级改造就非常有必要。

该套离心机脱水系统，采用的是Allen-Bradley 1769系列PLC和Panelview Plus 触摸屏进行控制，三台离心机共用一套PLC控制系统。离心机变频器采用Allen-Bradley PowerFlex 系列产品对离心机进行调速控制。离心机主要通过高速旋转的离心力来实现固液分离，通常情况下，离心机产生的离心力可以达到3000g（g为重力加速度值），离心机转鼓与螺旋之间的差速度是通过液压马达的作用实现，在离心机的螺旋传动端，通过液压站上的比例控制阀进行离心机螺旋转速调节。该比例控制阀是进口品牌产品，通过设在电气控制柜内的伺服放大器，对比例控制阀做精确调节，比例控制阀驱动信号为0～10VDC。

要解决多年来离心机运行中伺服放大器故障的问题，需要从控制和通讯两个方面入手，首先要解决伺服放大器发生故障后系统无法启动的问题，其次就是寻求国产性能优异的元器件进行更换。

经过对比，以及为了与现有系统匹配，尽量减小控制程序和电气线路上的修改，本次改造选用了杭州励贝电液科技有限公司的RT-PSGM产品，选用的比例控制阀的控制信号为0-10VDC，其线性关系与原伺服放大器啮合满足要求，当PLC控制系统发出指令需要调节比例控制阀的时候，新的放大器可以做到同比例调整。现场安装图片如下：

解决比例控制阀的替代问题后，在原有的电气控制柜，增加一套Allen-Bradley Mirco 850 PLC，配置如下：

增加的Allen-Bradley Mirco 850 PLC，主要用途如下：

1、测量离心机转鼓和螺旋的转速，利用Allen-Bradley Mirco 850 PLC的高速计数器功能，对离心机旋转的高速脉冲进行捕捉，从而精确的对转速进行测量。

2、接收液压站压力传感器的测量值，液压站上的压力传感器输出信号为4～20mA，可以直接Allen-Bradley Mirco 850 PLC的模拟信号输入模块。

通过上面的技术改造，压力测量、转速测量、比例控制均可以实现，完全可以替换原有旧的伺服放大器功能，新增加的Allen-Bradley Mirco 850 PLC将各项数据进行汇总，通过网络通讯协议写入CompactLogix 控制器。

下面是Allen-Bradley Mirco 850 PLC部分梯形图程序：

通过对离心机控制系统进行上述改造，采用性能优异的国产元器件，替换外国厂家技术封锁的元器件，提供了一种新的转速测量及控制方法，从根本上解决了伺服放大器黑盒子技术壁垒的问题，使用市场通用产品替换了替代性差的进口部件，保证了备品备件的后续采购，也为将来可能出现的故障进行维修提供了更加简便、快捷的方案。

改造完成后，系统可以正常启动、运行、停止，可以根据工艺运行需求进行调整，系统运行稳定、可靠，满足正常生产运行需求，同时降低了故障率，提高了设备系统运行的稳定性，经过长时间的运行，未发生改造前同类故障，为生产运行提供了技术保障，也大大节约了设备的维修维护成本，提高了国产化替代率，具有良好的实际应用价值，也为其他行业提供了一个良好的参考。

参考文献

[1]1769-L35E用户手册.

[2]PanelView Plus 6 Compact终端用户手册.

[3]PowerFlex 750系列交流变频器用户手册.

[4]Micro850可编程控制器用户手册.

[5] RT-PSGM放大器手册.

作者简介：江海汕（1988-），男，汉族，江西赣州人，本科学历，电气工程师，研究方向：电气、自动控制、智能控制。