丁传海,裴 霖,李恺祺

(中国石油吉林石化公司 电仪中心,吉林 吉林 132021)

料斗秤门设计不符合现场实际需求,检测元件多、故障率高,造成故障后处理难度大,影响产品质量,将料斗秤门由一体式改为分体式结构,改造后运行程序简单,保证了称重精度,也减少故障处理时间。

1 秤体结构与顺序控制

1.1 主秤结构及控制原理

主秤是承载胶料的设备,它将系统送过来胶粒的重量通过控制器转化为数字量[1]。详细过程为：通过固定在四周的称重传感器将重量值由模拟量转化成数字量传输到托利多F-701C称重控制器上,F-701C称重控制器再传输到PLC上,PLC根据信号实现粗给料阀、精给料阀、秤门的控制[2]。秤体结构见图1。

图1 料斗秤的付秤与主秤结构

如图2所示为秤体气缸及检测元件,开始称重前,称重箱放料门应处于关闭状态,闭合位置由磁环开关SQ1检测(PLC地址号I5.4为ON),并且粗流、精流阀都处于失电状态,给料门处于关闭位置。在自动控制时,F-701C反馈PLC重量为零的信号,PLC控制粗给料阀门YV17开启,直到重量接近设定值时,关闭粗给料阀门,开启精给料阀门YV14,直至主秤称重达到设定值,关闭精给料阀门,延时落料过程,再开启排料门YV15、YV16,完成一次称重过程[3]。

图2 秤体气缸及检测元件

粗流信号(PLC输入地址号I5.0)：开始称重时,称重控制器传至PLC的粗流和精流信号都为ON,粗流阀(PLC输出地址号Q13.6)、精流阀(PLC输出地址号Q13.4)同时得电,气缸杆缩回,驱动连杆机构动作,带动给料门完全打开,物料快速进入称重料斗,部分控制程序截图见图3[4]。

图3 粗给料阀PLC控制程序

精流信号(PLC输入地址号I5.1)：I5.1由F701C输出信号,程序如图4所示,当I5.1得电后,精给料阀得电,阀门开启,并在设计上没有自保程序,达到称重的要求,I5.1失电精给料阀门关闭[5]。

图4 精给料阀PLC控制程序

1.2 付秤结构及控制原理

付秤称重计量部分,现场使用的是梅特勒-托利多IND131称重显示控制器[6]。付秤除具备称重功能外,排料阶段还能暂时储存上游设备输送来的胶料。在主秤上方,由固定在框架上的付称传感器链接称体,通过传感器将重量信号传输到IND131称重显示控制器,也将超重信号送至料斗称控制柜,发出警报通知现场维护人员[7]。

2 设计缺陷及改进方法

2.1 秤体结构设计缺陷

由于设计不合理,秤体结构没有考虑到检修清理工作的便捷性及检修成本,以及电气称重功能重复设计,造成其功能无实际意义,付秤称重功能部分可以简化,综合各种因素可以考虑做以下改进。

2.2 改进方法

2.2.1 拆除付秤上的2个传感器及其附件

拆除传感器及其附件,可以简化秤体机械结构。同时,可以节约高价格传感器和称重显示控制器采购成本,简化电气过程控制,便于检修和日常维护[8]。

2.2.2 加装检测堵胶报警用的料位开关替代称重传感器超重报警职能

料位开关是测量用的仪表设备,测量固体料位高低的元器件。这次改造选用其中一种音叉料位开关。音叉开关原理是一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动反馈信号,当音叉被固体颗粒浸没时振动频率和振幅将发生变化,由元件内的电路板将模拟量转化成数字量,参与系统控制。

2.2.3 将进料斗改造成分体式的结构,可左右两侧分开

分体的粗、精给料门安装在新增的4个相互平行的滑道上,粗、精给料门可以通过气缸带动其运行,正常运行时闭合,分开后便于检修清理。分体的给料门可考虑用气缸驱动或采用电动机驱动,改造后的付秤结构简图如图5所示[9]。

图5 改造后的付秤结构简图

3 结 论

通过上述改进措施,可以减少停车检修时间,现场控制柜安装人机界面,操作直观[10]。一条生产线每月可减少因堵胶停车1 h以上,全年减少停车时间12 h。以其中一种牌号产品为例,每吨产品平均售价2.4万元,成本1.4万元,利润1万元,每小时生产2.5吨,年可创收12*1*2.5=30万元。如果是多条生产线改造,年可创效将更加可观。

利用自动控制及力学原理,对料斗秤分体式的技术改造,可以提高工作效率,同时确保改造项目的投资达到预期的效果,一般投入使用后当年内既可收回投资成本,同时改造后又能及时快速清理堵塞在料斗内的胶料,大大减轻清胶工作量,避免长时间停车带来的经济损失,企业生产及检修成本也随之降低,间接增加产品利润。