7014高精度模块式自清洗过滤系统副本要点.docx

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7014高精度模块式自清洗过滤系统副本要点

高精度模块式自清洗过滤系统

摘要

本文分析了高精度模块式自清洗过滤系统结构，阐述了其主体，外观，控制单元的工作机理，并对PLC控制下的运行状态做了分析，预测了市场前景。

Abstract

Thispaperanalyzesoftheworkingmechanismofhighprecisionmodularself-cleaningfiltersystemstructure,describeditssubject,appearance,controlunits,andoperatingstatusunderPLCcontroltodotheanalysis,weforecastthemarketoutlook.

Keywords：

highprecisionmodularself-cleaningfiltersystemstructure，PLC。

1绪论2

1.1.过滤技术2

1.2过滤设备现状3

1.3过滤设备发展趋势1

1.3.1国外过滤设备发展1

1.3.2国内外过滤技术差异1

1.4自清洗过滤器的发展和应用1

1.4.1自清洗过滤器概述1

1.4.2国内外自清洗过滤器现状1

2.自清洗过滤器开发与设计2

2.1自清洗过滤器工作原理2

2.2系统设计2

2.2.1过滤设备主体2

2.2.2抽冷机5

2.2.3控制单元5

2.2.4沉淀刮板箱6

3.控制系统总体设计7

3.1控制系统的设计目标:

7

3.2模块8

3.3PLC可编程序控制器原理8

3.4PLC基本工作原理9

3.5PLC电控配置设计示意图9

4调试9

4.1调试试运行9

4.2电磁阀及角阀动作调试10

5市场前景11

5.1技术创新点11

5.2市场前景分析11

5.3存在问题12

引言

过滤技术是一种水处理技术，目的是分离液体中的杂质、漂浮物、颗粒物等，基本原理是:

过滤介质通过压强差迫使流、固混合物分离。

过滤主要应用于原水给水、污水处理行业。

过滤设备过滤介质：

过滤设备最重要的因素是过滤介质，从流动的液体中分离固体，主要技术特性是截留能力、渗透性，从不同角度有很多分类。

不赘述。

常用过滤介质有：

滤布、滤网、滤毡、衬垫等。

（2）过滤设备：

叠片式过滤器、砂石、网式、离心式

过滤设备发展趋势：

过滤与分离行业在发达国家发展迅猛，已形成了规模化技术和信息一体化的大格局。

形成了高参数、大规格、高速率、高精度、高压力、全自动、机型多样化、新材料发展趋势。

国内外过滤技术差异：

我国落后世界约10多年，过滤机械研发能力明显弱，我国在孔隙率高、阻力小，选择性过滤介质方面明显落后。

分离工艺技术知识不够。

自清洗过滤器的发展和应用：

截留在过滤介质表面的杂质增大了过滤阻力，一般的过滤机必须过滤元件或取出清洗，自清洗过滤器避免了这个难题，自清洗和过滤可同时进行，具有以下主要特点：

1.自动反冲洗功能；2.连续供给切削液；3.高精度可靠过滤；4.超大的过滤面积；5.自动化控制；6.设置脏液引流功能。

高精度模块式自清洗过滤系统主要用于机床切削液过滤，并且适用于化工、制药、石油、食品、酿造和制糖等工业部门需要有较高过滤精度物料的过滤

国内外自清洗过滤器现状：

生产自清洗过滤器的主力在国外，FILTOMAT，TEKLEENFILTOMAT是世界名牌，我国生产厂家不多，仿制为主。

当下中国机床行业飞速发展，对于切削液精度的要求越来越高，研究表明，切削液的精度（如碎屑、砂轮粉末等）从50μm提高至10μm，刀具（或砂轮）寿命可延长1-3倍。

无论是磨削等精密加工，还是钻、扩、较、镗孔等普通加工，为了提高刀具（砂轮）寿命以及其可靠性，改善零件加工质量，均离不开高精度的切削液。

目前用于切削液净化的设备主要有平网过滤机、袋式过滤机等，对于精度要求较高场合一般使用各种规格的过滤罐。

然而诸多客户的反馈目前传统的过滤设备均有很多不足之处，如：

需要消耗滤材；更换滤材时需停机；过滤面积小导致连续工作时间短，停机频繁；需要人工手动操作，自动化程度低等等。

因此，急需一种新型的产品以满足市场需求。

1.自清洗过滤器开发与设计

1.1自清洗过滤器工作原理

机床切削液经过回流管路自然回流至过滤系统脏液箱，由提升泵提升至压力式封闭过滤罐体内经滤芯过滤后进入净液箱，切削液在净液箱内由切削液冷却机进行冷却，而后供液泵将过滤、冷却后的切削液打入供液管路供机床再次使用。

过滤系统运行以滤芯堵塞导致的封闭式过滤罐体内压力过大为失效判断依据，当过滤失效时，采用压缩空气反清洗，将杂质连同过滤罐内脏液压出至刮板箱内，即可恢复滤芯的过滤能力。

反清洗时间一般为2Min,通过自动与手动功能均可以实现。

在自动功能条件下，反清洗周期可以根据时间或者压差确定，由PLC自动控制，时间或者压差达到设定值时，均会自动进行反清洗。

用户还可以根据实际情况采用强制反清洗，在手动功能条件下，手动开启反清洗功能进行强制清洗。

反清洗完成后，通过1Min引流功能防止过滤罐内残留杂质影响切削液洁净度，即：

反清洗完成后，切削液（可能含有杂质）不直接流至净液箱，首先引流至脏液箱，1Min后过滤罐内脏液流出，然后转换至向净液箱供液。

反清洗过程中，压缩空气压出的杂质连同过滤罐内脏液流至沉淀刮板箱内，杂质在沉淀刮板箱内沉淀，由刮板排屑器排出至集渣箱内。

经过沉淀后的上层切削液通过回流口自然回流至脏液箱内。

整个过滤系统工作过程，全部由PLC自动控制实现，切削液全部循环利用，工作流程表1

1.2．系统设计

1.2.1过滤设备主体

过滤设备主体由油箱、过滤罐、供液及反冲管路等组成。

一.油箱

油箱由脏液箱与净液箱组成。

在脏液箱内设置有一道隔板，机床产生脏液进入脏液箱后经过沉淀隔离，含有杂质最多的切削液被提升泵提升至过滤罐，避免过多杂质在脏液箱内沉淀。

在净液箱内设置有两道隔板，第一道隔板起导向作用，使切削液必须全部从油冷机下发冷却管经过，第二道隔板根据切削液温度不同密度不同从而液位所处的液位高度不同的原理，将未冷却的切削液隔挡在油冷机一侧，冷却后的切削液流出经供液泵供给机床使用。

此外在脏液箱与净液箱上均设有两个软管固定座，脏液箱上软管固定座与反清洗后引流管相连，净液箱上软管固定座与过滤罐出液管相连，软管固定座的高度设置与液位之上，防止反清洗结束后压缩空气冲起切削液，造成切削液飞溅与起泡。

表2

2．过滤罐

下罐体由4.5mm优质冷轧钢板卷制、焊接而成，连接部位法兰由12mm优质热轧钢板制作。

上盖由4.5mm厚Q235-B封头与10mm热轧钢板焊接制作而成。

滤芯部分由滤芯安装板与60根滤芯安装组成。

60根滤芯通过悬挂方式安装于滤芯安装板上，从而最大限度的增加过滤表面积。

滤芯为中空结构，脏切削液从外向内通过压实的滤料层进入内部中空结构，滤除杂质即得到干净的切削液。

滤芯过滤精度通过改变内部弹簧力由1μm-50μm可调，可有效去除水中的悬浮物。

具有过滤速度快、精度高、截污量大、操作方便、运行可靠、不需特殊维护的优点，充分节约检修及滤料更换的成本。

下罐体与滤芯安装板上开有密封条安装槽，下罐体、滤芯安装板、上盖之间放入矩形橡胶密封圈，通过活结螺栓、吊环螺母连接，密封可靠，拆卸方便。

过滤罐整体设计容量100L,设计耐压0.8Mpa。

过滤罐主要特点：

（1）过滤精度高：

过滤完成后切削液精度可达1μm。

（2）过滤速度快：

滤芯悬挂布置，过滤面积增加一倍以上，过滤速度同比提高一倍以上。

表3

（3）占地面积小：

同等处理规模设备，占地面积是传统过滤设备1/2.

自耗低：

反清洗通过压缩空气实现，几乎不需要消耗净切削液。

（4）滤料使用寿命长：

滤料反洗能够达到比较好的效果，使用寿命可达10年以上。

（5）自动化程度高:

过滤罐正常工作时PLC自动控制，人工投入成本低。

三．提升管路及反清洗管路

（1）提升管路指从提升泵到过滤罐、从过滤罐上方出口连接至净液箱和从过滤罐上方出口连接至脏液箱的三部分管路。

从提升泵到过滤罐部分管路上设置有管路压力检测（连接至操作面板）、数显压力开关、过滤罐独立供液控制角阀和泄压阀。

连接至操作面板上的管路压力检测能够方便操作者实时观测管路压力。

数显压力开关输出压力信号，作为判定过滤罐是否进行反清洗的依据。

由于每个提升泵将会供液给多个过滤罐，过滤罐独立供液控制角阀协助实现每个过滤罐独立反清洗。

泄压阀作用为保持管路压力与流量，提升泵供应的多个过滤中，部分过滤罐反清洗时泄压阀开启卸去多余压力与流量。

从过滤罐上方出口连接至净液箱部分管路设置有过滤罐独立出液角阀与净液箱引流角阀。

从过滤罐上方出口连接至脏液箱部分管路设置有过滤罐独立出液角阀（和连接至净液箱部分管路共用）与脏液箱引流角阀。

过滤罐独立出液角阀协助实现每个过滤罐独立反清洗，净液箱引流角阀与脏液箱引流角阀完成反清洗后引流功能。

（2）反清洗管路指上方过滤罐独立角阀通过过滤罐内部后从过滤罐底部连接至刮板箱部分的管路。

1．2．2抽冷机

控制系统采用液晶全中文（或者全英文）电脑控制器，操作简单、直观。

控制器具有故障自诊断功能，直接将故障点显示在屏幕上，提示用户快速处理。

具有“温度固定”和“室温同调”两种控制方式，用户可根据实际需要任意选择。

直接安装在液箱上，不受切削液中的杂质、油泥、等影响，易于对制冷剂进行维护保养。

蒸发盘管选用不锈钢材质或者铜管表面镀层处理，整体盘制无焊口，适用多种液体，耐腐蚀、易清理、高效节能。

1．2．3控制单元

本系统采用西门子S7200SMARTPLC为控制单元，SMARTLINE7”触摸屏为用户操作界面，通过RS232接口进行通讯，预留Ethernet接口，系统运行过程由PLC来控制水泵和电磁阀表4

操作画面分为手动部分和自动部分。

手动部分主要用于系统调试和维修时使用，每个执行单元可以独立运行；自动部分主要用于系统过滤和反吹的连锁控制过程，可以在触摸屏上分别设定过滤罐反吹时间、刮板箱的运行和停止时间。

系统自动运行后，当管道压力超过设定值时，过滤罐开始依次反吹，反吹结束后继续执行过滤过程；提升泵和供液泵会根据油箱液位连锁运行。

1．2．4沉淀刮板箱

过滤罐反清洗时脏液连同杂质从脏液进口进入沉淀刮板箱，杂质在沉淀刮板箱内沉淀，由刮板刮出至集渣箱。

经过沉淀澄清的上层切削液从净液回流口流回脏液箱循环使用。

表5

精密过滤系统技术参数表

表6

2.控制系统总体设计

2.1控制系统的设计目标:

1）控制系统可任意组合多个过滤单元，要具有实时调整参数的能力。

2）控制系统必须能对过滤系统的工作状态进行实时检测，适时进行检修和维护。

表7

控制系统的核心是S7-200CPU模块，此外还包括检测模块，控制执行模块，通信模块和编程调试模块，

2.2模块

（1）检测模块：

检测模块主要成分是差压开关和其他设备，控制器根据差压开关输出的电信号，调整过滤单元实现自动反清洗。

（2）执行功能：

电磁阀装备在在每个过滤单元的进液口与排污口，CPU控制通过电磁阀的开关状态控制过滤单元过滤状态。

进液与排污通过电路实现。

（3）通信模块：

该模块动态配置系统运行时需要的参数

2.3PLC可编程序控制器原理

PLC是基于微处理器的当前通用工业自控装置。

基本结构：

PLC控制系统的软件主要是由系统软件、应用软件、编程语言及编程支持工具软件几个部分组成。

表8

CPU是PLC的控制中枢，由控制器和运算器，执行指令和请求，PLC存储器存放系统和用户程序、工作状态数据。

1/0模块作为CPU与生产过程中控制变量的桥梁。