离心机转速与振动监控

目前在石油化工、医药、环保等工业对行业中主要装备之一离心机的自动化水平和安全可靠性提出了更高的要求。离心机各种安全保护功能的完善，高可靠性、高自动化、多功能等问题越来越重要。离心机实现全自动，离心机转速的测量和振动监控下不可少的。这里针对实际应用提出如下一种简便的方法。

1　转速测量

　　转速测量由传感器、光电隔离电路、F/V频率-电压转换模块、放大电路和输出电路等共有五部分组成。原理图如图1。

图1　原理图

          1.1　传感器部分
　　由于转速信号将用于离心机的闭环控制，工作现场为易燃易爆，电磁干扰比较大，采用在离心机主轴上加感应片，通过接近开关SQ将转速变成脉冲信号进行测量。按近开关采用图尔克公司的本安型，中间设有隔离放大器，工作频率为1200Hz。主轴上的感应片数为P；主轴转速n；产生脉冲频率f；则有：f=p.n/60HZ，一般为60～200Hz。

    1.2　光电隔离电路GD
　　将传感SQ的脉冲信号进行隔离整形，为F/V模块提供无电磁干扰的转速脉冲输入信号。

    1.3　频率-电压转换模块F/V
　　由于转速信号要反馈到PLC，采用脉冲信号直接输入到PLC将受到PLC的扫描时间和输入电路的限制。另外离心机的控制要求转速必须实时，所以将脉冲信号变成模拟电压信号，然后将电压信号转换成对应离心机不同工作状态转速的开关量输入到PLC。F/V电路采用美国AnalogDevices公司生产的451系列频率-电压转换模块。频率范围0～10kHz，最大频率输出电压10V，负载能力10mA。考虑低频特性和抗干扰，设置了由R₃、R_W1和R_W3组成的零点、量程调整和抗干扰电路。

     1.4　放大电路
　　放大电路主要是将F/V模块的输出信号进行整理放大。放大电路的输出分成两路，一路B送给显示监控电路，另一部分送给转速开关转换电路。由N₁、N₂两个放大器组成，通过调整R_W2、R_W5来改变放大电路的放大倍数。

     1.5　转速开关量转换电路
　　由N₃、R₁₁、R_W4、R₁₂组成电压比较器驱动晶体管T，形成开关量输出至PLC。图中只用到一个晶体管形成一路开关量，根据需要开关量的多少，对放大器N₃和晶体管T的数量可以随意增减。

2　振动监控

　　离心机在工作中经常产生振动，剧烈的振动将直接影响离心机的正常工作，严重时将危及人身安全和造成设备损坏。所以必须对离心机的振动进行监控和保护。离心机的振动主要来自转鼓加料所产生的动不平衡，不平衡一旦产生将随着转速的升高而增大。根据离心机工作的特点结合上述转速测量，采用下面对离心机振动监控方法即简单可靠又便于实施如图2。

图2　示意图

　　图2中感应圈由导磁的金属材料制成，中间加工成一圆孔，固定在离心机支架上，端面与地面水平。接近开关固定在离心机机身上，对着感应圈圆孔的中心，同时垂直与感应圈。当离心机产生振动时接近开关将随着产生圆周运动。当振动大时接近开关靠近感应圈，接近开关动作，接近开关动作频率即为振动频率同时也是离心机的转速。通过调整接近开关与感应圈之间的距离来接近开关动作时所对应离心机的振动幅度。确定离心机振动裂度要用振动速度来衡量，振动速度V=f(n,s)，式中n:离心机转速：s:振动位移。离心机不同工作状态转速从上述我们已经得到所对应的开关量，接近开关动作即为振动位移开关量。我们将这两个开关量同时输入PLC来完成V=f(n,s)的计算，从而实现振动监控。
　　这种方法简单易行，在实际应用中非常可靠。将接近开关采用防爆形式即可在易燃易爆条件下使用。

3　结束语

　　目前国内可以在易燃易爆条件下工作的离心机转速和振动监控还没有。这里所介绍的方法已在三足式全自动下部卸料离心机上成功应用，效果很好。