煤气排水器工作管智能关闭控制模型的开发.pdf

第 2期( 总第 1 7 7 期 ) 2 0 1 3年 4月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG AUTOMATI ( ) N NO 2 Ap r 文章 编号 ： 1 6 7 2 6 4 1 3 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 1 4 8 0 2 煤气排水器工作管智能关 闭控制模型的开发 王玉海 ，李景超 ，白昆岩 ，李双全。 ，程 华 ，周 利 ，马德明 ，马 钢 ( 1 首钢 总公 司 设备部 ，北 京 1 0 0 0 4 3 ；2 首钢迁 钢公 司 设备部 ，河北 唐 山0 6 4 4 0 4 ；3 首 钢迁钢公 司 能源部，河北 唐 山0 6 4 4 0 4 ；4 首钢迁 钢公 司 动 力部 ，河 北 唐 山0 6 4 4 0 4 ；5 首 钢总公 司 动 力 厂 ，北 京1 0 0 0 4 3 ) 摘要 ：主要针对以往煤气排水器容 易发 生煤 气泄漏等问题 ，在大量现场试验和理论研 究的基 础上 结合煤 气 排水器 的结构特 点和工作原理 ，建 立 了煤 气排水器 工作管智能关 闭控 制模 型。通过对 工作管中液位 的变化速 度 和液位高度的综合监控，实现在 高变化速 度时提前进行密封操作 ，避 免瞬间击穿造 成煤 气泄漏；而在较低 变化速度 时。可适 当提高进行 封闭操作 的临界液位值 ，避 免频繁动作 ，同时使其 自动适 应当前 一定大小 的工 作压力。该 方法实际效果显著，有效提 高 了煤 气排水 器的使用安全性 为 企业带来 了较大的效益。 关键词 ：煤 气排水器 ；泄漏； 自闭式；模 型 中图分 类号 ：TQ5 4 7 8 1 文献 标识 码 ：A 0 引言 冶金行业 中， 常常需要对煤气进行一定距离的管 道输送。在输送过程 中， 煤气中的部分饱和气和机械 水会分离 出来 ， 给煤气输送、 管道维护和用户的使用带 来了不利 的影响 ， 因此必须及时将冷凝水排 出， 该功能 是由与输送管道连通的煤气排水器实现的。 煤气输送管道 中的压力存在一定程度的波动 ， 煤 气排水器在某一压力范 围内可正常工作 ， 但管道压力 偶尔会突然增大 ， 甚至将排水器中的水层密封击穿， 造 成一定程度的煤气泄漏 。所 以当煤气排水器 的低压室 工作管中液位低于一定程度时， 立即通过密封球进行 密封 ， 防止泄漏 。以往技术 中， 只对液位进行监控 ， 即 当液位低于某一临界值时启动密封操作。但实际操作 中， 由于管道压力常出现迅速增大现象 ， 当检测到液位 低于某临界值而进行密封时 ， 水层密封可能已被击穿 ， 造成了一定程度的煤气泄漏， 对安全生产造成严重的 影响 。因此 ， 如何 及 时准 确 地 对 煤气 排 水 器 的煤 气 出 口进行关闭是该设备技术攻关的重点 。 1 煤气排水器( 自闭式) 结构 图 1为煤气排水器( 自闭式) 结构展开示意图。 2 煤气排水器工作管智能关闭模型控制方案 本文在大量现场试验和理论研究的基础上， 结合 煤气排水器的结构特点 和工作原理， 建立 了煤气排水 器工作管智能关闭控制模型。本方案的控制方法可通 过传感器( 与工作管连接) 、 控制器和密封球等设备共 同实现 ， 实际效果显著， 可有效提高煤气排水器的使用 安全性 。其具体优化方案如下 ： l 百 高压 室 中 i 室 中月 室 侣 室 图 1 煤气 排水器I 自闭式 ) 结构展 开示意 图 ( 1 )收集煤气排水器的低压室工作管中所允许的 最低 液位 h 并分别给定被测低压室工作管 中临界 液位的最大幅值系数 a和最小幅值系数 ， 一般取 1 a 1 2 ， 0 8 fl l 。 ( 2 )设定被测低压室工作管 中液位的最大变化速 度 V m a x 和最小变化速度 并收集 当前低压室工作管 中的液位高度 h和液位变化速度 。 ( 3 )通过对工作管中液位变化速度和液位高度 的 综合监控 ， 实现在高变化速度时提前进行密封操作 ； 而 收稿 日期 ：2 0 1 2 1 0 0 8 ；修 回 日期 ：2 0 1 2 1 0 2 5 作者简介 ：王玉海 ( 1 9 6 i - ) ，男 ，天津人 ，高级 工程师，硕士 ，现从事 冶金设备 管理 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 2期 王玉诲 ， 等 ： 煤 气排 水器工作管智能关闭控制模型的开发 1 4 9 在较低变化速度时 ， 适当提高进行封 闭操作的临界液 位值。 利用以上方案可实现煤气排水器工作管根据液位 变化速度和液位高度而进行的智能关闭， 最大程度地 保证 了煤气排水器的使用性能和安全性 。 控制方案 的具体执行流程如图 2 所示。 图 2 控制方 案的具体 执行 流程 3 模 型 的应 用 北京首建设备维修有限公司根据此方案的具体思 路开发设计了自闭式煤气排水器， 实现 了超压等情况 下 的智能关闭。该设备于 2 0 1 2年 3月至 2 0 1 2年 5月 在首钢迁安公司动力部在线试用 ， 达到了预期效果 ， 各 功能使用满足要求 ， 有效保证了其安全运行。 本 例 中 ， h i =0 4 m、 a = 1 1 、 =0 8 5 、 一0 5 m s 、 一O 0 1 m s 。当前低压室工作管 中的液位高 度 h =0 3 6 m、 液位变化速度 =0 0 0 6 m s 。判断认 为当前液位变化速度低于给定的临界最小变化速度， 并且液位高度大于此情况下的安全液位 ， 因此应重新 进行 当前液位信息的收集。若新的数据符合工作管关 闭的各条件 ， 则立即关闭工作管。 采用此方案设计的煤气排水器在为期 3个月的试 用期间， 管道冷凝水排水顺利 ， 未 出现煤气泄漏情况 ， 在管道压力波动较大情况下仍可实现排水与防泄漏不 互相影响， 且可实现远程监控等功能， 方便 了企业的 自 动化管理 ， 并极大地提高了设备的安全性能， 保证了正 常 的工业 生产 。 4结论 本文所述控制模 型可通过对煤气排水器工作管中 液位变化速度和液位高度 的综合监控 ， 实现在高变化 速度时提前进行密封操作 ， 避免瞬间击穿造成煤气泄 漏； 而在较低变化速度时 ， 可适当提高进行封闭操作的 临界液位值 ， 避免频繁动作 。 采用本方案设计的 自闭式煤气排水器在首钢迁安 动力部在线试用情况 良好 ， 一方面保证了管道冷凝水的 及时排除， 另一方面有效防止了管道压力波动较大情况 下出现的煤气泄漏等事故， 保障了正常的工业安全生产。 ( 参考文献和英文摘要转第 1 5 2页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 3 年 第 2期 ( 7 )当接料手缩 回至右极 限位 时， 由一顶料杆将 其顶人料道 ， 依次进入下一道工序 ， 至此 ， 一个工件车 削完毕 ， 进入下一工作循环 。加工过程 自动循环梯形 图如 图 9所示 。 3 7 5 接料右限 送料自 动 f M 2 , 3 M2 。6 右限 执行 I 5 ， 。 。 l 。 、 手 动执行手 动排料 l 自 动执行 1 排料j Y O 1 1 T 5 M 2 5 X O 0 3 I 卜 _ | 卜 叶 排料 排料延时 自动执行 关机 1 1 料 图 9加 工 过 程 自动 循 环 梯 形 图 5结语 在设计数控专用 车床 自动送料装置时， 应综合考 虑设备的投资大小、 生产场地、 生产效率、 加工工艺要 求等因素 。该 自动上下料装置结构简单 、 设计制造周 期短 、 成本低、 安装及使用较容易 ， 加工对象的送料范 围可根据生产实际情况进行调整。机械手的速度、 步 进电机运行所需的脉冲数都可以根据具体的工况进行 设置 ， 能够满足在一定 范围内数控上下料 的多种作业 要求 ， 符合 目前国内具体的生产加工水平 ， 能满足一般 企业 的生产要求。 参考文献 ： 1 陈婵娟 数控车床设计 M 北京 ： 化学工业出版社 ， 2 0 0 6 2 罗永顺 机 床数控 化改 造实例 M 北 京 ： 机 械工 业 出版 社 ， 2 0 1 0 3 郭琼 P L C应用技术 M 北京 ： 机械工业 出版社 ， 2 0 0 9 4 田效伍 电气控制与 P L C应用 技术 M 北京 ： 机 械工业 出版社 ， 2 0 1 1 5 范超毅。 赵天蝉， 吴斌方 数控技术课程设计 M 武汉 ： 华 中科技大学出版社 ， 2 0 0 7 6 徐 文灿 气动元 件及 系统设 计 M 北 京 ： 机械 工业 出版 社 ， 1 9 9 7 Au t o m a t i c Fe e d i ng S y s t e m f o r S p e c i a l La t h e LI Ya n - l i n,CHEN S hu - l i n g ( Gu a n g d o n g Pr ov i n c e Te c h n i c i a n Co l l e g e，Hu i z h o u 5 1 6 1 0 0，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Th e s t a t o r o u t e r c i r c u l a r s u r f a c e o f i n d u c t i o n mo t o r i s p r o c e s s e d b y a s p e c i a l l a t h e t h i s p a p e r i n t r o d u c e s a n a u t o ma t i c f e e d i n g s y s t e m f o r t h e l a t h e At f i r s t ，t h e s t a t o r i s p u t t o t h e p r o c e s s i n g p o s i t i o n b y a p n e u ma t i c f e e d i n g ma n i p u l a t o r a n d c l a mp e d b y a c o r e s h a f t a n d a t a i l s t o c k Af t e r p r o c e s s i n g ，t h e s t a t o r i s r o mo v e d b y a n o t h e r ma n i p u l a t o r a u t o ma t i c a l l y Th i s a u t o ma t i c f e e d i n g s y s t e m a p p l y i n g ma n i p u l a t o r s t o r e p l a c e t h e t r a d i t i o n a l ma n u a l o p e r a t i o n， wi t h h i g h e r p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y ， r e a l i z e s t h e t u r n i n g p r o c e s s a u t o ma t i o n i n ma s s p r o d u c t i o n o f s t a t o r s Ke y wo r d s ：t u r n i n g p r o c e s s i n g；a u t o ma t i c l o a d i n g a n d u n l o a d i n g；ma n i p u l a t o r ；P L C c o n t r o l ；s p e c i a l l a t h e ( 上接第 1 4 9页) 参考文献 ： 1 余宏彦 。 曾宪 民， 周 良墉 ， 等 煤气 管道排水 安全技术 的研 究 J 工业安全与环保 ， 2 0 0 9 ， 3 5 ( 9 ) ： 4 4 4 7 2 徐荣波 煤气 管道堵漏 型排 水技 术及 安全 型排 水技 术对 比分析 J 科技与生活 ， 2 0 1 2 ( 5 ) ： 1 7 6 。 1 7 5 3 4 5 谭 听， 岳岗 ， 李传坤 ， 等 一种新 型防泄漏 煤气排水 器的设 计与应用 J 世 界钢 铁 。 2 0 0 9 9 ( 3 ) ： 6 0 6 1 王志峰 ， 张志忠 ， 李卫 东 ， 等 转 炉煤气排 水器运行 分析及 改进 J 河南冶金。 2 0 1 0 ， 1 8 ( 4 ) ： 3 3 3 4 。 5 3 翟俊娥 ， 程秀梅 煤气排 水器状态监 测系统 改造 J 河北 冶金 ， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 4 8 4 9 De v e l o pme n t o f Ga s Dr a i na g e W o r k Tu b e I nt e l l i g e n t Cl o s e Co nt r o l M o d e l WA N G Y u - h a i L I J i n g - c h a o z 。 B A I Ku n - y a n t 。L I S h u a n g - q u a n 3 C HE N Hu a 4 ，Z H O U LI l ， MA D e - mi n g I ， MA g a n ( 1 S h o u g a n g E q u i p me n t De p a r t me n t ，B e i j i n g 1 0 0 0 4 3 ，C h i n a ； 2 S h o u g a n g Qi a n g a n g E q u i p me n t De p a r t me n t ， T a n g s h a n 0 6 4 4 0 4 ，Ch i n a ； 3 S h o u g a n g Qi a n g a n g E n e r g y De p a r t me n t ，T a n g s h a n 0 6 4 4 0 4 ，C h i n a ；4 S h o u g a n g Qi a n g a n g P o we r D e p a r t me n t ，Ta n g s h a n 0 6 4 4 0 4 ，Ch i n a ， 5 S h o u g a n g P o we r P l a n t ， B e ij i n g 1 0 0 0 4 3 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Th i s a r t i c l e i s ma i n l y a b o u t t h e p r o b l e m t h a t t h e p r e v i o u s g a s d r a i n a g e i s p r o n e t o g a s l e a k On t h e b a s i s o f l a r g e n u mb e r o f f i e l d t e s t a n d t h e o r e t i c a l a n a l y s i s ，c o mb i n i n g wi t h t h e g a s d r a i n a g e s s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c s a n d wo r k i n g p r i n c i p l e we s e t u p a n i n t e l l i g e n t c l o s e c o n t r o l mo d e l a b o u t t h e g a s d r a i n a g e wo r k t u b e Th r o u g h t h e c o mp r e h e n s i v e mo n i t o r i n g o f t h e wo r k p i p e l e v e l c h a n g e r a t e a n d t h e l i q u i d l e v e l h e i g h t 。a l l a d v a n c e d s e a l o p e r a t i o n c o u l d b e t a k e n a t t h e h i g h r a t e o f c h a n g e ，t o a v o i d t h e g a s l e a k a g e c a u s e d b y i n s t a n t a n e o u s b r e a k d o wn；W h e n t h e r a t e o f c h a n g e i s l o we r ，t h e c r i t i c a l l e v e l v a l u e o f t h e s e a l o p e r a t i o n wo u l d b e a p p r o p r i a t e l y i n c r e a s e d，t o a v o i d t h e f r e q u e n t a c t i o na t t h e s a me t i me ma k e i t a d a p t t o t h e c u r r e n t c e r t a i n wo r k p r e s s u r e a u t o ma t i c a l l y Th i s me t h o d h a s r e ma r k a b l e p r a c t i c a l e f f e c t t o i m p r o v e t h e u s e s e c u r i t y o f t h e g a s d r a i n a g e e f f e c t i v e l y Ke y wo r d s ：g a s d r a i n a g e ；l e a k ；s e l f - c l o s i n g；mo d e l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m