一种初焦油分离器电气控制系统的制作方法

本实用新型涉及电气控制领域，尤其涉及一种初焦油分离器的电气控制系统。

背景技术：

初焦油分离器是主要用于煤化工行业从气化、变换工段送来的含尘、含油煤气水中分离水上尘、清油、中油、水、焦油、水下尘的专用设备。煤气水由罐壁上部送入稳流筒后进入分离区、上浮区、沉降区。在上浮区液面处，漂浮的水上尘经刮渣装置推刮到罐体周边后，通过除渣孔排出，清油、中油、水沿中心溢流槽经管道自然排出到油分离器。在沉降区上部的焦油经导流管导出，在沉降区底部的水下尘经刮耙装置搅动并刮集到底部出渣口，排出罐体。

其中，初焦油分离器中沉降区底部的水下尘出渣过程通过传动装置带动传动轴转动，实现机械化运转。但现有的技术中，该部分的操作一般通过手动启动电机，当沉降区底部的水下尘较厚，清理较麻烦时，电机操作更会难上加难，操作人员不能及时发现分离器内部刮耙装置的运转情况，易发生设备损坏的现象，甚至发生操作人员安全问题。

基于上述技术问题，初焦油分离器的电气化自动控制成为一个重要的研究方向，结合分离工艺，针对不同参数及功能的除焦油分离器需要单独设计电气控制系统。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种初焦油分离器电气控制系统。

本实用新型提供一种初焦油分离器电气控制系统，包括主电路与控制回路，主电路包括串联的系统电源开关和电机控制电路，电机控制电路包括相互并联的主传动电机控制电路以及升降耙电机控制电路；控制回路与系统电源开关串联，控制回路包括电机转向控制回路、电机过扭矩控制回路、限位控制回路以及急停电路，其中：电机转向控制回路用于控制电机控制电路，实现电机正转、反转、停止状态之间的转换；急停电路与电机转向控制回路串联，用于控制电机转向控制回路的开断；电机过扭矩控制回路根据电机运行时的扭矩值控制电机转向控制回路工作；限位控制回路控制急停电路以及电机转向控制回路工作。

进一步的，电机转向控制回路包括主传动电机正转控制回路、主传动电机反转控制回路、升降耙电机正转控制回路以及升降耙电机反转控制回路，其中：主传动电机正转控制回路、主传动电机反转控制回路控制主传动电机控制电路工作；升降耙电机正转控制回路、升降耙电机反转控制回路控制升降耙电机控制电路工作。

进一步的，电机过扭矩控制回路包括第一过扭矩控制回路以及第二过扭矩控制回路，其中：第一过扭矩控制装置控制主传动电机正传控制回路与主传动电机反传控制回路工作；第二过扭矩控制回路控制升降耙电机正转控制回路、升降耙电机反转控制回路工作。

进一步的，限位控制回路包括升降耙故障控制回路、升降耙上限位控制回路、升降耙下限位控制回路以及升降耙极限限位控制回路，其中：升降耙故障控制回路控制急停电路与升降耙电机正转控制回路及升降耙电机反转控制回路工作；升降耙上限位控制回路控制升降耙电机反转控制回路工作；升降耙下限位控制回路控制升降耙电机正转控制回路工作；升降耙极限限位控制回路控制急停电路工作。

进一步的，电机转向控制回路还包括中央控制回路，中央控制回路包括启动回路与停止回路，用于工作人员对电机进行远程控制。

进一步的，电机转向控制回路还包括控制方式选择电路，控制方式选择电路用于控制所述初焦油分离器电气控制系统在自动模式、手动模式或中央控制模式下工作。

进一步的，控制回路还包括控制回路电源开关，控制回路电源开关与系统电源开关串联连接，用于控制控制回路电流的通断。

进一步的，电机过扭矩控制回路还包括扭矩信号检测传输回路，扭矩信号检测传输回路用于测量主传动电机运转时的扭矩值，并将扭矩值传送至第一过扭矩控制回路与第二过扭矩控制回路。

进一步的，限位控制回路还包括限位信号检测传输回路，限位信号检测传输回路用于测量升降耙电机运转时刮耙的位移值。

进一步的，控制回路还包括电机保护回路，其中：电机保护回路根据设定的报警点控制主传动电机正转控制回路的通断与升降耙电机反转控制回路的通断。

本实用新型的一种初焦油分离器电气控制系统，具有以下有益效果：

1、与初焦油分离器硬件完美兼容，结合工艺参数，使初焦油分离器在工作过程中分离效率大大提升，更重要的是安全系数也进一步提高。

2、自动反馈，防止主传动电机发生过扭矩状况，保护初焦油分离器中刮耙免受损坏，增长设备使用寿命；

3、自动动作，防止初焦油分离器的刮耙在上升与下降过程中发生超限位现象，造成设备的损坏；

4、三种控制方式根据生产需要随时切换，操作更方便省力；

5、故障急停电路的增加使设备在运行过程中出现异常状况时紧急停机，防止造成生产事故。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型初焦油分离器电气控制系统的结构图；

图2为本实用新型初焦油分离器电气控制系统电机转向控制回路结构图(一)；

图3为本实用新型初焦油分离器电气控制系统电机过扭矩控制回路结构图；

图4为本实用新型初焦油分离器电气控制系统限位控制回路结构图；

图5为本实用新型初焦油分离器电气控制系统电机转向控制回路结构图(二)；

图6为本实用新型初焦油分离器电气控制系统中央控制回路结构图；

图7为本实用新型初焦油分离器电气控制系统电机转向控制回路结构图(三)；

图8为本实用新型初焦油分离器电气控制系统控制回路结构图；

图9为本实用新型初焦油分离器电气控制系统主传动电机控制关系图；

图10为本实用新型初焦油分离器电气控制系统升降耙电机控制关系图；

图11为本实用新型初焦油分离器电气控制系统急停电路控制关系图；

图12为本实用新型控制系统主电路电气图；

图13为本实用新型电气控制系统控制回路电气图；

图14为本实用新型初焦油分离器电气控制系统扭矩显示仪部分端子接线图；

图15为本实用新型初焦油分离器电气控制系统马达保护器部分端子接线图；

图16为本实用新型初焦油分离器电气控制系统位移传感器接线图；

图17为本实用新型初焦油分离器为DCS输出无源信号图；

图18为本实用新型初焦油分离器DCS系统输入信号图；

图19为本实用新型初焦油分离器向DCS系统输入信号图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1，本实用新型实施例的一种初焦油分离器电气控制系统，包括主电路与控制回路，其中主电路包括相互串联的系统电源开关和电机控制电路，电机控制电路包括相互并联的主传动电机控制电路与升降耙电机控制电路；控制回路与系统电源开关串联，包括电机转向控制回路、电机过扭矩控制回路、限位控制回路以及急停电路，电机转向控制回路用于控制电机控制电路，实现电机正转、反转、停止状态之间的转换；急停电路与电机转向控制回路串联，用于控制所述电机转向控制回路的开断。

具体的，如图2所示，电机转向控制回路包括主传动电机正转控制回路、主传动电机反转控制回路、升降耙电机正转控制回路以及升降耙电机反转控制回路。如图3所示，电机过扭矩控制回路包括第一过扭矩控制回路以及第二过扭矩控制回路。如图4所示，限位控制回路包括升降耙故障控制回路、升降耙上限位控制回路、升降耙下限位控制回路以及升降耙极限限位控制回路。

具体的如图5和图6所示，电机转向控制回路还包括中央控制回路，中央控制回路包括启动回路与停止回路。

具体的，如图7所示，电机转向控制回路还包括控制方式选择电路，控制方式选择电路用于控制初焦油分离器电气控制系统在自动模式、手动模式或中央控制模式下工作。

具体的，如图8所示，控制回路还包括控制回路电源开关，控制回路电源开关与系统电源开关串联连接，用于控制所述控制回路电流的通断。

具体的，电机过扭矩控制回路还包括扭矩信号检测传输回路，扭矩信号检测传输回路中包括扭矩传感器与扭矩显示仪，扭矩传感器将主传动电机运转时的扭矩值测量后传送至扭矩显示仪；操作人员可直观的看到主传动电机运转时的扭矩值，扭矩显示仪将其输出值传送至第一过扭矩控制回路与所述第二过扭矩控制回路。

具体的，限位控制回路还包括限位信号检测传输回路，限位信号检测传输回路中包括位移传感器，位移传感器用于测量升降耙电机运转时刮耙的位移值。

具体的，控制回路还包括电机保护回路，其中电机保护回路包括马达保护器，马达保护器根据设定的报警点控制主传动电机正转控制回路的通断与升降耙电机反转控制回路的通断。

具体的，如图9所示，第一过扭矩控制回路、中央控制回路、电机保护回路均控制主传动电机正转控制回路与主传动电机反转控制回路的通断，主传动电机正转控制回路与主传动电机反转控制回路控制主传动电机控制电路的通断，进而控制主传动电机的正转、反转与停机。

具体的，如图10所示，升降耙下限位控制回路、升降耙故障控制回路、第二过扭矩控制回路与中央控制回路控制升降耙电机正转控制回路的通断；升降耙故障控制回路、第二过扭矩控制回路、升降耙上限位控制回路、电机保护回路及中央控制回路控制升降耙电机反转控制回路的通断；升降耙电机正转控制回路与升降耙电机反转控制回路控制升降耙电机控制电路的通断，进而控制升降耙电机正转、反转及停机。

具体的，如图11所示，升降耙极限限位控制回路与升降耙故障控制回路控制急停电路的通断，急停电路的通断则直接影响与其串联的电机转向控制回路的通断。

具体的，如图12所示的本实施例的一种初焦油分离器电气控制系统的主电路电气图，主回路采用三相四线制供电，其中断路器QF1为系统电源开关，用于给电机控制电路供电。主传动电机控制电路包括断路器QF2、接触器KM1、接触器KM4，断路器QF2的作用是控制主传动电机控制电路的通断；接触器KM1与接触器KM4并联后串接在断路器QF2与主传动电机M1之间，主传动电机M1一端接地线。接触器KM1与接触器KM4连接相序相反，接触器KM1接通后电机正转，接触器KM4接通后电机反转。升降耙电机控制电路包括断路器QF3、接触器KM2、接触器KM3、热继电器FR2，断路器QF3的作用是控制升降耙电机控制电路的通断；接触器KM2与接触器KM3并联后串接在断路器QF3与升降耙电机M2之间，升降耙电机M2一端接地线，热继电器FR2的作用是出现升降耙电机控制回路电流过大损坏升降耙电机M2时，及时切断电路，从而保护升降耙电机M2。接触器KM2与接触器KM3连接相序相反，接触器KM2接通升降耙电机M2正转刮耙下降，接触器KM3接通升降耙电机M2反转刮耙上升。

具体的，如图12所示，本实施例中马达保护器1KO选用型号为ST501E的苏州万龙马达保护器，马达保护器1KO与主传动电机M1之间通过断路器QF5连接，由于该马达保护器为现有产品，所以其连接方法此处不赘述。

具体的，如图13所示的本实施例的一种初焦油分离器电气控制系统的控制回路电气图，控制回路采用AV220V两线制供电，其中断路器为QF4为控制回路电源开关。其中控制回路中时间继电器KT1、KT2、KT3、KT4的运行时间均可自行设定，时间继电器KT1的运行时间设定为T1；时间继电器KT2的运行时间设定为T2；时间继电器KT3的运行时间设定为T3；时间继电器KT4的运行时间设定为T4。第一过扭矩控制回路中扭矩值设定为主传动电机M1输出扭矩的100％；第二过扭矩控制回路中扭矩值设定为主传动电机M1输出扭矩的85％。指示灯HL1为电源指示灯，当断路器QF4闭合，控制回路供电正常时，指示灯HL1亮。

电机过扭矩控制回路中，设备启动T4时间后时间继电器KT4闭合。KA2为85％过扭矩电流继电器，当扭矩传感器的测量值达到主传动电机M1输出扭矩的85％，扭矩显示仪高报警AH接通，则85％过扭矩电流继电器KA2动作；KA1为100％过扭矩电流继电器，指示灯HL2为100％过扭矩指示灯，当扭矩传感器的测量值达到主传动电机M1输出扭矩的100％，扭矩显示仪高高报警AHH接通，则100％过扭矩电流继电器KA1动作，指示灯HL2亮。

限位控制回路中，KA3为刮耙故障电流继电器，指示灯HL3为刮耙故障指示灯，当升降耙电机控制电路出现电流过大的状况时，热继电器FR2断开，热继电器FR2常开触点闭合，刮耙故障电流继电器KA3动作，指示灯HL3亮。SQ3为升耙限位接近开关，SQ4为降耙限位接近开关，SQ5为升耙极限限位接近开关，SQ6为降耙极限限位接近开关；KA4为刮耙上限位电流继电器，KA5为刮耙下限位电流继电器，KA6为刮耙极限限位电流继电器，指示灯HL4为刮耙极限限位指示灯。当刮耙的位置接近升耙限位接近开关SQ3时，升耙限位接近开关SQ3闭合，刮耙上限位电流继电器KA4动作；当刮耙的位置接近降耙限位接近开关SQ4时，降耙限位接近开关SQ4闭合，刮耙下限位电流继电器KA5动作；当刮耙的位置接近升耙极限限位接近开关SQ5或刮耙的位置接近降耙极限限位接近开关SQ6时，升耙极限限位接近开关SQ5或降耙极限限位接近开关SQ6对应闭合，刮耙极限限位电流继电器KA6动作。

急停电路包括刮耙故障电流继电器KA3常闭触点、刮耙极限限位电流继电器KA6常闭触点及开关SB1，其中三者任意触点断开，则急停电路断开，其后电机转向控制回路断电。

控制方式选择电路包括转换开关SA1，通过拨动转换开关SA1，实现自动模式、手动模式、中央控制模式的切换。

中央控制回路包括启动回路与停止回路，其中启动回路包括启动触点SE1，当启动触点SE1闭合，则启动回路接通，中控启动电流继电器KA7动作；停止回路包括停止触点SE2，当停止触点SE2闭合，则停止回路接通，中控停止电流继电器KA8动作；当转换开关SA1拨至中央控制模式时，中央控制电流继电器KA9动作。

马达保护器1KO在中央控制回路停止回路接通、100％过扭矩控制回路接通、85％过扭矩控制回路接通刮耙正传且上升、手动开关动作这四种情况下报警输出，进而主传动电机控制电路断开，主传动电机M1停止转动。

具体的，当控制方式选择为自动模式时，转换开关SA1位于“自动”位置。主传动电机正转控制回路包括开关SB2常闭触点、开关SB3常开触点、中央控制电流继电器KA9、开关SB4常闭触点、接触器KM4常闭触点、100％过扭矩电流继电器KA1、中控停止电流继电器KA8、马达保护器1KO、及接触器KM1串联，指示灯HL5并联在接触器KM1两端，当主传动电机MI正转时，指示灯HL5亮。升降耙电机正转控制回路包括接触器KM2常开触点与时间继电器KT2常闭触点的串联电路与开关SB3常开触点、中控启动电流继电器KA7常开触点、时间继电器KT3常开触点、时间继电器KT1常开触点并联后，与开关SB5常闭触点、中控停止电流继电器KA8常闭触点、开关SB2常闭触点、接触器KM3常闭触点、85％过扭矩电流继电器KA2常闭触点、接触器KM2、刮耙下限位电流继电器KA5常闭触点及刮耙故障电流继电器KA3常闭触点串联；指示灯HL6并联在接触器KM2两端，当升降耙电机M2正转时，指示灯HL6亮；电流继电器KA11并联在接触器KM2两端；时间继电器KT2并联在接触器KM2两端；升降耙电机正转控制回路还包括接触器KM1常开触点与电流继电器KA11常闭触点、时间继电器KT3、接触器KM3常闭触点的串联回路；升降耙电机正转控制回路还包括85％过扭矩电流继电器常闭触点与接触器KM2常闭触点及时间继电器KT1的串联回路，电流继电器KA10并联在时间继电器KT1的两端。升降耙电机反转控制回路包括85％过扭矩电流继电器常开触点、开关SB6常闭触点、中控启动电流继电器KA7常闭触点、开关SB3常闭触点、接触器KM2常闭触点、接触器KM3、刮耙上限位电流继电器KA4常闭触点、刮耙故障电流继电器KA3常闭触点串联；指示灯HL7并联在接触器KM3两端，当升降耙电机M2反转时，指示灯HL7亮。其中马达保护器中设置的报警点包括开关SB2常开触点、中控停止电流继电器KA8常开触点、100％过扭矩电流继电器常开触点、接触器KM3常开触点与电流继电器KA10常闭触点串联四种。

在自动模式下，将按钮SB3闭合，主传动电机正转控制回路与升降耙电机正转控制回路接通，KM1、KM2得电自锁，主传动电机M1正转带动刮耙正转，同时升降耙电机M2正转带动刮耙下降；升降耙电机M2正转T2时间后停止T3时间，再正转T2时间后停止T3时间，如此循环直至位移传感器测量值达到刮耙下限位设定值后，降耙限位接近开关SQ4接通，刮耙下限位电流继电器KA5动作，升降耙电机正转控制回路断开，升降耙电机M2停止转动，刮耙停止下降，在升降耙电机M2正转的过程中，主传动电机M1一直处于正转状态，刮耙正转。若刮耙在运行过程中，当扭矩传感器的测量值达到主传动电机M1输出扭矩的85％时，扭矩显示仪高报警AH接通，85％过扭矩电流继电器KA2动作，升降耙电机反转控制回路接通，升降耙电机M2反转，刮耙上升，直至扭矩显示仪高报警AH断开。当扭矩显示仪高报警AH接通T1时间后，升降耙电机正转控制回路接通，升降耙电机M2正转带动刮耙下降，升降耙电机M2正转T2时间后停止T3时间，直至接近降耙限位开关SQ4动作。若刮耙在运行过程中，当扭矩传感器的测量值达到主传动电机M1输出扭矩的100％时，或当扭矩显示仪高报警AH接通时间达T4时间后，扭矩显示仪高高报警AHH接通，100％过扭矩电流继电器KA1动作，主传动电机正转控制回路与主传动电机反转控制回路均断开，升降耙电机反转控制回路接通，主传动电机M1停止转动，升降耙电机M2反转，刮耙上升。

当控制方式选择为手动模式时，转换开关SA1位于“手动”位置，此时，主传动电机正转控制回路包括开关SB4常开触点、接触器KM4常闭触点、100％过扭矩电流继电器KA1、中控停止电流继电器KA8、马达保护器1KO、及接触器KM1串联，指示灯HL5并联在接触器KM1两端，当主传动电机M1正转时，指示灯HL5亮。主传动电机反转控制回路包括开关SB7常开触点、接触器KM1常闭触点、100％过扭矩电流继电器KA1常闭触点、中控停止电流继电器KA8常闭触点、接触器KM4、马达保护器1KO串联，指示灯HL8并联在接触器KM4两端，当主传动电机M1反转时，指示灯HL8亮。升降耙电机正转控制回路包括开关SB5常开触点、中控停止电流继电器KA8常闭触点、开关SB2常闭触点、接触器KM3常闭触点、85％过扭矩电流继电器KA2常闭触点、接触器KM2、刮耙下限位电流继电器KA5常闭触点及刮耙故障电流继电器KA3常闭触点串联；指示灯HL6并联在接触器KM2两端，当升降耙电机M2正转时，指示灯HL6亮；电流继电器KA11并联在接触器KM2两端；时间继电器KT2并联在接触器KM2两端。升降耙电机反转回路包括开关SB6常闭触点、中控启动电流继电器KA7常闭触点、开关SB3常闭触点、接触器KM2常闭触点、接触器KM3、刮耙上限位电流继电器KA4常闭触点、刮耙故障电流继电器KA3常闭触点串联；指示灯HL7并联在接触器KM3两端，当升降耙电机M2反转时，指示灯HL7亮。

在手动模式下，将按钮SB4闭合，主传动电机正转控制回路接通，主传动电机M1正转带动刮耙正转；按钮SB5闭合，升降耙电机正转控制回路接通，升降耙电机M2正转带动刮耙下降；按钮SB6闭合，升降耙电机反转控制回路接通，升降耙电机M2反转带动刮耙上升；按钮SB7闭合，主传动电机反转控制回路接通，主传动电机M1反转带动刮耙反转。

当控制方式为中央控制模式时，转换开关SA1位于“中控”位置，中央控制电流继电器KA9动作，如图13所示，将启动触点SE1闭合，则启动回路接通，中控启动电流继电器KA7动作，主传动电机正转控制回路与升降耙电机正转控制回路接通，主传动电机M1正向转动带动刮耙正向转动，升降耙电机M2正转带动刮耙下降，其后的工作流程与控制方式选为“自动”模式时一致。将停止触点SE2闭合，中控停止电流继电器KA8动作，停止回路接通，主传动电机正转控制回路与升降耙电机正转控制回路断开，主传动电机M1与升降耙电机M2停止转动，设备运行停止。

具体的，本实施例采用DCS为中央控制系统。

具体的，如图12与图13所示，主电路与控制回路的器件连接方式按照线号标注进行。

如图14所示为扭矩显示仪的端子接线形式，扭矩显示仪的输入电压为AC220V，断路器QF6用于控制扭矩显示仪的工作状态；其中AHH输出为扭矩显示仪高高报警输出，AH输出为扭矩显示仪高报警输出；2AO+与2AO-端子输出的扭矩信号传送至DCS。

如图15所示为马达保护器1KO各端子的接线形式，其中AO+与AO-端子4-20mA传送至DCS。

如图16所示为位移传感器接线方式。其中断路器QF7控制位移传感器是否处于工作状态，V+、V-两端子分别接位移传感器的正负端子。位移传感器将其输出值以电流信号传送至DCS。

如图17所示，接触器KM1、KM2、KM3及100％过扭矩电流继电器KA1、85％过扭矩电流继电器KA2、刮耙故障电流继电器KA3、刮耙极限限位电流继电器KA6、中央控制电流继电器KA9为DCS输出的无源触点信号，操作人员可在控制显示界面上直观地看到各触点的状态，进而掌握主传动电机M1与升降耙电机M2的运转状况。

如图18所示为DCS输入信号，包括启动触点SE1与停止触点SE2。

如图19所示为向DCS输入的三类4-20mA的电流信号，包括扭矩显示仪输出的扭矩信号、位移传感器输出的位移信号、马达保护器1KO输出的扭矩信号。操作人员可直观的了解当前工作状态下主传动电机M1的扭矩值和刮耙的位置。

整个初焦油分离器的电气控制系统，将主传动电机与升降耙电机的运转通过电气回路进行控制，在主传动电机发生不同程度过扭矩状况时有相应的控制回路控制主传动电机与升降耙电机的运转；在升降耙电机运转时带动刮耙上升下降时有限位保护，避免发生设备损坏的现象，同时保证现场工作人员的人身安全；同时，三种不同的控制模式，在特定状况下选择相应的控制方式，使得操作更加安全方便。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。