| 變頻器在樹脂配料系統中的應用 | 2020-01-18 |
| 1前言 在樹脂攪拌生產工藝中，配料處于重要的基礎地位，配料產品即液體質量指標的優劣對后續樹脂生產作業有著重要的影響。而其主要質量指標鈣比、細度、鋁硅比及細度是依靠調整進入原料磨的甲醇、聚氨酯等物料的下料比例及流量（每小時下料重量）來實現。 原來所用配料設備及方法是：使用兩臺裙式板式機分別帶上述兩種物料，依靠調整其驅動電機滑差電機轉速來完成，即有技術人員依靠泵稱稱出不同轉速下兩種物料的重量，然后簡單估算出一系列不同轉速所對應兩種物料的流量值，操作室內然后飼料機操作人員依照調整指標人員的命令，按照此表內對應值依靠人工調整電機轉速來調整下料比例及流量。此方法存在以下不足：一方面由于滑差調速電機本身性能限制，當板式機在低速運行時，板式機的速度往往處于一種不穩定狀態，就是在正常調速范圍內也經常發生因調速器性能不穩定出現明顯的偏差，每過一周左右就需要電工對調速器整體校正一次才能正常使用，而且由于滑差離合器密封性不好，離合器容易被灰塵或異物堵死而造成飛車（失控）現象。致使計量不準確而難以滿足生產工藝控制要求，導致出磨液體一次入槽合格率低，需要在小槽內進行后續二次甚至三次倒槽調整指標才能合格，使后續工序變得復雜。另一方面板式機的調速稱重儀表在現場且缺少在線檢測配料設備，這就要求飼料機操作人員定期不定期地到現場巡檢、記錄、計算調整等，勞動強度大。再者板式機較電子秤維護、清理工作量大，費用高。針對上述問題，我們使用DCS配料系統、變頻調速防爆電子秤及其控制稱重儀表等對該配料系統進行了改造。其配料系統電路圖部分如圖1所示。 2變頻調速配料系統的工作原理及應用 2.1各部分器件選用及其功能： DCS配料系統采用FOXBORO公司I/A，S集散配料系統（此處僅列出與本部分控制相關的功能）其作用 為：（1）據整體工藝流程的情況及配料設備狀況提供兩臺防爆電子秤（兩種物料）的下料比例及流量給定。（2）完成防爆電子秤起動、停止的自動控制，且包括故障報警與停機。（3）完成與其它相關配料設備的聯鎖保護控制功能。 控制稱重儀表選用專門針對防爆電子秤設計的一種高性能控制稱重儀表TS900，其作用為：根據DCS提供的給定流量值與防爆電子秤返回的瞬時流量值相比較，通過其內部PID調節器運算后，改變變頻器的給定值即防爆電子秤的轉速，調整防爆電子秤的瞬時流量使其值與給定流量值相等。 變頻器選用LG公司的iG5（3.7kW）系列。 變頻調速防爆電子秤選用PTM-1000型。稱重模塊選用YZC-516-500kg型。測速稱重模塊選用Ni3-EG08-ANGX型。 2.2工作原理（自動控制）： 以一臺電子秤運行控制為例：首先人工使該臺電子秤配料系統各部分電氣回路受電，使其具備自動運行條件：合斷路器QF1、QF2及QF3，控制稱重儀表TS900得電、進行自檢，其本身硬件無問題后向DCS配料系統發出備妥信號（KA2吸合）即表示允許開車，將SA打至自動位置（KA1吸合）。至此具備自動控制運行的條件，主控室操作人員需要其運行工作時，便可在主控室內通過微機鼠標（DCS配料系統）起動防爆電子秤，此時KA3線圈得電，其常開接點閉合，變頻器起動的同時發出應答信號（KA4吸合）于稱重儀表，稱重儀表得指令后開始工作，它根據DCS所給定流量值調整變頻調速防爆電子秤的運行速度。由于防爆電子秤在開始運行時有一段布料過程，故在設定布料時間內稱重儀表不進行PID調節也不進行報警（速度報警除外），但隨時進行流量計算和累加值的核算。在布料期間如果檢測到負荷率大于30%則認為布料結束，根據此時的差值（即DCS給定流量值與防爆電子秤返回的瞬時流量值的差值）將防爆電子秤的瞬時流量調整到給定流量，3秒后進入正常的PID調節和報警處理，即進入閉環動態控制中，此時隨時根據DCS給定值與防爆電子秤的瞬時流量值的差值，通過PID方式調節輸出控制信號，控制變頻調速防爆電子秤電機的轉速，使防爆電子秤所帶物料的流量穩定在DCS給定值上，從而達到控制要求。該臺電子秤需要停車時，可在主控室內通過微機鼠標（DCS配料系統）停車，而不影響其它電子秤的運行，此時該臺電子秤對應配料系統部分將處于自動控制運行的備用狀態下，即TS900稱重儀表始終處于備妥狀態,隨時可根據生產需要啟動它。 DCS配料系統一方面可根據生產工藝控制要求及下料總重量自動調整下料比例及流量給定值，另一方面可實現配料設備的連鎖保護控制，即在入磨堿液量低于設定值或磨機跳閘停車時，自動停止電子秤的運轉避免堵磨子進料口的事故發生。而主控室人員僅根據來料情況（斷料與否）及后續產品指標情況進行微調即可。原飼料機人員在主控室內通過攝像頭便可監視所有10臺電子秤，觀察其運轉狀況及所帶物料變化情況。另外該配料系統還可實現各種物料的在線計量和實時調整。若來料不中斷且成分相對穩定，該配料系統還可以在模塊指導下達到自動穩定運行， 2.3幾點說明： 2.3.1自動、手動、變頻控制可轉換 自動狀態：該配料系統實行自動運行，其內部參數有模塊控制運行。 手動狀態：DCS配料系統退出運行，每臺電子秤將處于獨立控制運行，但每臺調速配料系統還處于閉環控制。變頻控制狀態：依靠經驗人為設定變頻器（在其面板上）運轉頻率。 2.3.2瞬時流量計算 防爆電子秤返回瞬時流量計算是通過安裝在其計量輥下的荷重稱重模塊，使皮帶上物料的重量轉換成電壓信號，該電壓信號（mv級）由TS900稱重儀表的模擬輸入AD口輸入稱重儀表，通過計算得到單位長度物料量G(kg/m)。在電子秤上還安裝有皮帶速度稱重模塊，該稱重模塊可以將皮帶速度轉換成脈沖信號，再由DI口輸入TS900稱重儀表，得到皮帶的速度V（m/s），則防爆電子秤瞬時流量為L=G*V（通過稱重儀表內部計算）。 2.3.3事故停車 不論在主控室使用DCS遠程控制還是在現場使用手動控制，突然發生意外事故時均可在現場使用緊急按鈕開關使防爆電子秤停車（該按鈕具有機械自保持功能），避免事故擴大化。 2.3.4TS900稱重儀表其它功效 TS900稱重儀表還具有負荷率、速率、流量偏差率及皮帶跑偏監視功能，等皮帶發生斷料、卡住及跑偏等故障時能及時報警或停車。 2.3.5變頻器參數 除了常規的變頻器與相應電動機相匹配的各項功能參數調整好外做如下設置： ACC：5s（加速時間） DEC：5s（減速時間） Drv:1(運行模式) Frq:3（頻率模式） 3實施過程 確保在不影響生產前提下逐臺進行改造，首先拆除原裙式板式機、驅動電機及調速稱重儀表，然后安裝電子秤、微機、稱重儀表及相應控制電纜。在安裝過程中還需對料倉的出料口進行改造，使其口存在一傾斜狀，即據電子秤運轉方向，逐漸加大料倉下料口與皮帶之間的距離，避免電子秤在運行中被大塊物料卡住。一臺電子秤整體安裝完后先單臺調試（先在手動狀態后在自動狀態），全部安裝完后整體調試運行。經過三個月的時間（需要有與生產協調進行）改造完并調試好了10臺電子秤。 4應用效果及效益 4.1配料工藝效果 該配料系統投入運行后，由于該配料系統計量精確滿足了生產工藝指標的控制要求，使用一年來液體主要質量指標鈣比、細度、鋁硅比等合格率較過去同等條件下相比提高百分之十至十五。達到理想狀況后（原料供應成分穩定），可逐步取消出磨液體在小槽中反復倒槽的傳統工藝，實現出磨液體不經調整即為合格料漿，為樹脂后續生產的穩定運行，實現樹脂攪拌配料系統穩產高產提供了更好的基礎條件。 4.2勞動強度降低 該配料系統運行穩定可靠，相對降低了維護、清理的工作強度：一方面該配料系統實現各種物料的在線計量和實時調整，避免了飼料機操作人員定期不定期地到現場巡檢、記錄、計算調整等工作，勞動強度大為降低。而且電子秤配料系統僅需半年左右進行一次核秤，不象原來使用板式機時那樣繁瑣，需要電工每周校正一次調速稱重儀表，另一方面電子秤較板式機維護點少、維護量小，體現在原板式機驅動部分采用圓柱齒輪減速器（JZQ-500型）通過彈性聯軸器與滑差電機連接后實施，而電子秤采用減速器與電機一體型的擺線針輪減速電機（BWY15型），前者在使用過程中要求巡檢及維護的部位比后者不僅點多而且復雜，相比后者維護量要小得多。 4.3經濟效益 使用一年來改造后由于維護量小，致使檢修人工費較原來每年節約1.5萬元，再者原10臺板式機需要兩名操作工，現由于勞動強度降低僅需要一名就可以了，每年降低生產成本2萬元左右。 另改造前板式機配用的7.5kW電機，正常生產時運行電流為（I1）約為11.5A,則電機消耗功率 P1= U1I1cosφ= ×380×10.5×0.85≈5.87(kW) 改造后電子秤配用3kW電機，電機正常生產時（變頻器輸出23Hz左右）的運行電壓為200V，電流（I2）為4.5A，,則電機消耗功率 P2= U1I1cosφ= 200×4.5×0.88≈1.37(kW) 則節電率為：η=（P1-P2）/P1×100﹪=(5.87-1.37)/5.87×100﹪≈76.2﹪ 若按平均每天運行8臺電子秤、電費以0.4元/kWh、一年工作8300h（去除檢修等時間）計算，年節約電費支出： A=（P1-P2）×8×8300×0.4=（5.87-1.37)×8×8300×0.4≈11.95萬元 5結束語 該配料系統操作簡單、方便，用戶界面友好，而且功能齊全，滿足了生產工藝指標的控制要求，使出磨液體入槽合格率明顯提高，改善了工藝流程且降低了操作者的勞動強度，同時節能，降低了維修費用，提高了配料設備的運轉率，具有很好的使用價值和顯著的經濟效益。 | |
