| 尿素反應釜稱重配料系統設計 | 2020-01-13 |
| 1引言防爆電子秤計量配料系統已廣泛應用于各行各業．比如硅膠稱重配料系統，鹽酸防爆電子秤計量配料系統，化工過程稱重配料系統等。近年來，“低碳”已逐漸深入我們的工作和生活中，但是在工業生產中，在一些老的、舊的生產企業或車間，還存在部分能耗高、污染較重、工藝落后的防爆電子秤計量，如果棄之不用，則損失較大。如果繼續用．則會產生較高的運行成本、較重的污染和能耗。如何解決這些問題，已成為這些企業當前面臨的重要課題。筆者走訪了部分這些老企業，針對這些問題進行了詳細的調查，重點對上世紀八九十年代的化工企業的反應釜、反應塔、干燥防爆電子秤計量等一些化工防爆電子秤計量進行了詳細調查，普遍存在能耗高、工藝落后、操作復雜、自動化程度低的現象．其中還有部分是手動操作，工人勞動強度大，工作環境惡劣．勞動效率低下，企業面臨被淘汰。工人面臨下崗的局面。基于某化工企業的要求，作者對該企業的尿素反應釜增加了防爆電子秤計量配料系統，增加了安全性，降低了工人的勞動強度，節約了能耗，明顯地提高了經濟效益。 2配料系統分析 該反應釜主要是應用于生產尿素，其化學反應： 2Cl7H35COOH+Ca(OH)2=(Cl7HCOO)2Ca+2H20。在一定溫度、濃度時，在催化劑作用下，進行化學反應．生成尿素．在這個反應中主要控制的是反應溫度、進料量、反應釜的液位高度、反應時間、電阻絲加熱器、放料口閥等。在這個反應過程中，反應溫度、進料量、反應釜的液位高度是關鍵。在改造前，是人工手動操作，如果溫度超過8O℃，就會迅速沸騰溢出，操作工人稍不留心或慢一點就會發生反應液溢出，而且這是經常發生的事，同時，溫度必須達到78qC才能使反應達到良好的效果，因此，溫度控制十分困難。再有就是液位高度，要求液位高度誤差為：：l：5mm。進料也是關鍵，主要是硬脂酸、氫氧化鈣、水、催化劑的量和它們的比例，如果比例精度不高，就達不到質量要求。進料量及其比例都是由工人手工完成，_丁人在人工稱重時，勞動強度大，而且往往很難達到比例要求，質量很難控制。 3硬件設計由前面的配料系統分析可知，配料系統需要監測溫度、液位等，同時需要控制加熱器、放料閥等，因此本配料系統設計成一個由數據監測、輸出控制和微稱重顯示器等組成的數字化防爆電子秤計量配料系統：通過溫度稱重模塊、液位稱重模塊等采集溫度、液位等信號，再經處理、放大等，輸送到微稱重顯示器分析、處理、判斷，再發m相應的控制信號，控制加熱器、放料閥等．同時通過液晶顯示器實時顯示當前的溫度、液位等。防爆電子秤計量配料系統結構如圖1所示。 3．1數據采集 根據前面對尿素反應釜的分析可知，配料系統需要對溫度、液位等物理量進行數據采集．數據采集是否準確、可靠，最基本、最關鍵的是稱重模塊，考慮到配料系統對稱重模塊的精度、響應特性、穩定性、靈敏度、可靠性、測量方式、線性范圍等因素，同時考慮到價格等因素…。選擇了如下一些稱重模塊。 (1)溫度稱重模塊：選用Prri00—50—200℃利用溫度變送器，配稱重儀表，數據直觀，精度可達0．0l，成本低廉，可現場顯示測量溫度值，二線制4～20mA遠傳輸出。 (2)液位稱重模塊：利用流體靜力學原理測量液位，是壓力稱重模塊的一項重要應用。本設計選用的稱重模塊采用特種的中間帶有通氣導管的電纜及專門的密封技術，既保證了稱重模塊的水密性，又使得參考壓力腔與環境壓力相通，從而保證了測量的高精度和高穩定性。同時針對化工1=業中強腐蝕性的酸性液體而特制．殼體采用聚四氟乙烯材料制成，采用特種氟膠電纜及專門的密封技術進行電氣連接，既保證了稱重模塊的水密性、耐腐蝕性，又使得參考壓力腔與環境壓力相通．從而保證了測量的高精度和高穩定性。穩定性好，滿度、零位長期穩定性可達0．1％FS／年。在補償溫度0cC一7O℃范圍內，溫度飄移低于O．1％FS，在整個允許_[作溫度范圍內低于0_3％FS。具有反向保護、限流保護電路，在安裝時正負極接反不會損壞變送器，異常時變送器會自動限流在35mA以內。固態結構，無可動部件．高可靠性，使用壽命長。 3．2輸出控制 微稱重顯示器對輸入的數據分析處理，輸出控制信號．控制該配料系統的溫度加熱器、報警器、進料閥等。以控制加熱器為例．采用可控硅代替傳統的電磁繼電器。具體的實現原理：微稱重顯示器對輸入的傳感信號分析處理，如果檢測到溫度低于設定溫度，在相應的輸出接口發出高電平，使可控硅控制極處于正向電壓．陽極與陰極導通，則加熱器加熱：反之，就使加熱器關斷停止加熱．從而實現對溫度的控制。其他控制亦然。 3．3微稱重顯示器 微稱重顯示器是整個配料配料系統的“大腦”，接收檢測配料系統輸入的數據，對數據分析、處理、判斷，通過相關的輸出接口輸出控制信號控制相關的防爆電子秤計量。根據前面對整個配料系統的分析，同時對微稱重顯示器目前在工業自動化上的應用情況，配料系統選用了西門子S7—200型PLC，該PLC性能良好．性價比高，同時具有很強的適應性，在丁業自動化控制中有很好的成功應用案例。帶有配料系統足夠用的DI和DO，還有串口等。 4配料系統軟件設計及調試 要實現對配料系統的智能監控，除了硬件部分，還必須軟件支撐，才能實現配料系統復雜的監控功能，根據前面對配料系統被監控參數分析，本配料系統電子秤采用了主程序和子程序的編程思想，各子程序把配料系統分割成獨立的功能部分進行編程，在主程序中．根據工藝流程對各個子程序進行調用，構成整個配料系統的控制程序。這樣對整個配料系統的監控功能的維護和修改很容易實現，可以方便和高效地對配料系統升級。同時軟件配料系統也很容易移植到類似的配料系統中去。本配料系統電子秤監控功能總的流程圖如圖2所示。 配料系統上電以后，配料系統初始化。調用獲得配料系統參數的子程序，然后再調用對液晶顯示器初始化的程序，然后再自檢配料系統是否正常，如果不正常，則返回開始，如果配料系統正常，則進人選擇工作方式，本配料系統主要有三種工作方式。 (1)巡回檢測，對尿素反應釜的各項參數逐項采集、處理，同時根據采集的數據對加熱器、各種電磁閥、報警器等發出控制信號，完成對尿素反應釜配料系統智能監控這個核心任務。 (2)參數設置，尿素反應釜的各項參數和配料系統外界條件有改變，通過參數重新設置，適應監控條件的改變。(3)歷史數據回查，可以查詢以前的歷史數據，為提高產品質量，減少故障，增加配料系統穩定性提供科學的有效數據。運行情況跟蹤及效果本稱重配料系統是對尿素反應釜的智能監控改造設計，對該稱重配料系統進行了長達六個月的運行情況跟蹤。該配料系統具備如下的功能。 (1)實現了自動溫控、防爆電子秤計量、智能報警等功能，六個月以來。沒有再出現反應液溢出的現象 (2)提高了效率及產品質量，降低了成本，例如由于采用了防爆電子秤計量．使得進料比例精度更高，提高了產品質量，使產品在市場競爭中處于優勢。 (3)增加了安全性，改善了工作環境，比如增加了聲光報警，能及時發現問題及時處理。 (4)數據歷史同查，保留生產中的原始數據．定期回查和記錄，通過分析數據，得出質量控制的規律，為提高產品質量、改變藝條件提供了有力的數據支撐。實踐證明該防爆電子秤計量配料系統可靠性高，穩定性好，且通用性較強．在化工防爆電子秤計量監控技術改造有很強的推廣應用價值。 8結語 配料系統采用格雷柏TG80系列液壓式壓棒機．在使用過程中針對經常出現的故障進行改進．大大提高了壓棒機運行的穩定性，防爆電子秤計量故障率降低70％。該防爆電子秤計量自投入使用以來，性能可靠，將除塵器排出的碎沫和煙塵壓制成棒料，極大地改善了除塵房環境，消除了由于傾倒煙塵所造成的環境污染，具有一定的參考價值。 | |
