宝钢湛江钢铁有限公司 广东省湛江市 524000
摘要：阻旋料位计在炼铁厂广泛应用于监控固体物料仓位与报警，通过多年对各种品牌产品的生产实际观察，传统的阻旋料位计都存在一个同样的缺陷---没有故障自检功能，当料位计出现故障，生产中控人员及设备人员难以在第一时间知道料位计故障信息，往往都是发生严重堵料或生产故障时去检查设备时才能发现设备检测功能的失效，这就会造成生产控制的长时间失控，甚至会引起较大的生产及设备安全事故，球团16年除尘器倒塌就是一个典型案例。本人及团队经过多年的研究与努力，成功利用仪表检测技术+PLC软件技术，研发出一种智能型具有自检功能的阻旋料位计，彻底解决料位计无自检功能的缺陷，并于18年4月成功应用于生产现场，该技术具有安全、可靠、低成本特点，可完全替换目前阻旋料位计，有较高的推广应用价值。
关键词：阻旋料位计 自检 PLC
一、现有阻旋料位计工作原理
行业现有阻旋料位计也有的称之为阻旋物位计或者阻旋料位开关、阻旋物位开关等，结构见图一；主要是根据它具体的不同用途的不同叫法，功能上都大同小异。其工作原理是采用交流微电机经减速后，带动检测叶片慢速旋转。当被测物料的料位上升使叶片的转动受到阻挡时，检测机构主轴产生旋转位移。此位移首先使一个微动开关动作，发出有料的信号。随后另一个微动开关动作，切断微电机的电源使其停止转动。只要仓内的料位不变，此种状态便将一直保持下去。当料位下降检测叶片失去阻挡时，检测机构便依靠弹簧拉力恢复原态。控制微电机电源的微动开关动作，使电机通电旋转。随后另一个微动开关动作发出信号，只要没有物料阻挡检测叶片的转动，此种状态也将一直保持下去。
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二、现有阻旋料位计故障及缺陷分析
由现有料位计工作原理我们可知，影响料位计正常工作的原因大致以下几种：
以上故障在生产实际中无论是采用哪个品牌产品都会遇到，更为严重致命的缺陷是，料位计出现故障后，由于其没有自检功能，生产中控人员及设备人员难以在第一时间知道故障信息，往往都是发生严重堵料去检查设备时才能发现设备检测功能的失效，这就会造成生产控制的失控，甚至会引起较大的生产及设备安全事故。
三、解决方案
通过故障分析，我们可知阻旋料位计所有的故障都表现在两点：
1、电机输出轴不转。
2、信号输出微动开关失效。
要失效料位计故障报警就必须对此两个故障点能够检测出来并输出报警信号。为实现上述目的，采用如下技术方案：
1、采用在料位计输出主轴上安装扇形感应铁片（见附图2），采用防护等级IP65的霍尔开关作为主轴转动检测元件，扇形感应铁片与霍尔开关组成主轴转动检测系统，主轴正常运转，霍尔开关输出脉冲信号；当有物料阻卡或故障主轴停转，霍尔开关保持一种状态输出不变。
（见附图2）内部结构图
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2、对主轴的监测只是一个脉冲信号，无法用于直接报警，而且还要解决料位信号与设备故障信号的判别，采用硬件处理比较困难，为此考虑用软件处理，开发出信号处理PLC程序。
相关PLC控制原理如下（见附图3）：PLC接受霍尔检测器件脉冲信号，对脉冲信号的“开”与“关”状态进行监控，用时间继电器模块T1、T2分别计时，当两种状态之一超出正常脉冲时间（具体看电机的转速快慢及扇形铁片之间的缝隙距离），即可判断其为故障状态并报警输出；
正常的料位报警信号与设备故障信号实现互锁，实现料位报警与设备故障报警输出功能。（见附图3）
（附图3）PLC控制原理图
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四、技术特点
1、该技术采用霍尔检测器件对主轴的状态进行实时检测，然后通过主控PLC或上位机执行检测程序，对信号进行实时监控与识别，实现料位计设备故障自检功能，因各种原因引起的非正常状态均可即时报出报警信号，如：供电中断、电机故障不转、机械机构卡阻、微动开关损坏、霍尔检测开关损坏、信号线短路断路、PLC输入卡件故障等；避免因故障无报警导致设备长时间检测功能失效，确保设备安全稳定运行，实现设备安全本质化。
2、该技术实现了设备及检测信号回路的实时自检功能，日常点检及周期功能测试工作可免，只要设备不报故障就可判断其是在正常工作状态，不但实现设备实时状态监控，而且可大大减少设备日常点检维护工作负荷。
五、现场实际应用
2018年4月，经过实验室老化测试一个月后，在宝钢湛江炼铁厂球团电除尘现场成功安装调试完毕，运转至今设备良好，达到设计目标，目前该技术已广泛在烧结与球团生产现场使用。
六、结束语
该技术在传统阻旋料位计技术基础上，采用了先进的PLC软件技术+硬件技术改造，成功解决了传统阻旋料位计工作状态无法监控的缺陷，实现了料位计的故障自检功能，确保了料位计的可靠、安全工作，为生产提供准确无误的料位检测，可杜绝因料位检测故障而引发的生产设备事故的发生，具有安全、可靠、低成本特点，具有较高推广应用价值。
参考文献：
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[2]PLC技术在电气工程自动化控制中的应用研究[J]. 何炳华. 化工管理. 2020（01）
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