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| 尿素反應(yīng)釜稱重配料系統(tǒng)設(shè)計(jì) | 2020-01-13 |
| 1引言防爆電子秤計(jì)量配料系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)．比如硅膠稱重配料系統(tǒng)，鹽酸防爆電子秤計(jì)量配料系統(tǒng)，化工過(guò)程稱重配料系統(tǒng)等。近年來(lái)，“低碳”已逐漸深入我們的工作和生活中，但是在工業(yè)生產(chǎn)中，在一些老的、舊的生產(chǎn)企業(yè)或車(chē)間，還存在部分能耗高、污染較重、工藝落后的防爆電子秤計(jì)量，如果棄之不用，則損失較大。如果繼續(xù)用．則會(huì)產(chǎn)生較高的運(yùn)行成本、較重的污染和能耗。如何解決這些問(wèn)題，已成為這些企業(yè)當(dāng)前面臨的重要課題。筆者走訪了部分這些老企業(yè)，針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，重點(diǎn)對(duì)上世紀(jì)八九十年代的化工企業(yè)的反應(yīng)釜、反應(yīng)塔、干燥防爆電子秤計(jì)量等一些化工防爆電子秤計(jì)量進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，普遍存在能耗高、工藝落后、操作復(fù)雜、自動(dòng)化程度低的現(xiàn)象．其中還有部分是手動(dòng)操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣．勞動(dòng)效率低下，企業(yè)面臨被淘汰。工人面臨下崗的局面?；谀郴て髽I(yè)的要求，作者對(duì)該企業(yè)的尿素反應(yīng)釜增加了防爆電子秤計(jì)量配料系統(tǒng)，增加了安全性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了能耗，明顯地提高了經(jīng)濟(jì)效益。 2配料系統(tǒng)分析 該反應(yīng)釜主要是應(yīng)用于生產(chǎn)尿素，其化學(xué)反應(yīng)： 2Cl7H35COOH+Ca(OH)2=(Cl7HCOO)2Ca+2H20。在一定溫度、濃度時(shí)，在催化劑作用下，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)．生成尿素．在這個(gè)反應(yīng)中主要控制的是反應(yīng)溫度、進(jìn)料量、反應(yīng)釜的液位高度、反應(yīng)時(shí)間、電阻絲加熱器、放料口閥等。在這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)溫度、進(jìn)料量、反應(yīng)釜的液位高度是關(guān)鍵。在改造前，是人工手動(dòng)操作，如果溫度超過(guò)8O℃，就會(huì)迅速沸騰溢出，操作工人稍不留心或慢一點(diǎn)就會(huì)發(fā)生反應(yīng)液溢出，而且這是經(jīng)常發(fā)生的事，同時(shí)，溫度必須達(dá)到78qC才能使反應(yīng)達(dá)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(jìn)料也是關(guān)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(dá)不到質(zhì)量要求。進(jìn)料量及其比例都是由工人手工完成，_丁人在人工稱重時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且往往很難達(dá)到比例要求，質(zhì)量很難控制。 3硬件設(shè)計(jì)由前面的配料系統(tǒng)分析可知，配料系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)溫度、液位等，同時(shí)需要控制加熱器、放料閥等，因此本配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)由數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、輸出控制和微稱重顯示器等組成的數(shù)字化防爆電子秤計(jì)量配料系統(tǒng)：通過(guò)溫度稱重模塊、液位稱重模塊等采集溫度、液位等信號(hào)，再經(jīng)處理、放大等，輸送到微稱重顯示器分析、處理、判斷，再發(fā)m相應(yīng)的控制信號(hào)，控制加熱器、放料閥等．同時(shí)通過(guò)液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度、液位等。防爆電子秤計(jì)量配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 3．1數(shù)據(jù)采集 根據(jù)前面對(duì)尿素反應(yīng)釜的分析可知，配料系統(tǒng)需要對(duì)溫度、液位等物理量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集．?dāng)?shù)據(jù)采集是否準(zhǔn)確、可靠，最基本、最關(guān)鍵的是稱重模塊，考慮到配料系統(tǒng)對(duì)稱重模塊的精度、響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、靈敏度、可靠性、測(cè)量方式、線性范圍等因素，同時(shí)考慮到價(jià)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(shù)據(jù)直觀，精度可達(dá)0．0l，成本低廉，可現(xiàn)場(chǎng)顯示測(cè)量溫度值，二線制4～20mA遠(yuǎn)傳輸出。 (2)液位稱重模塊：利用流體靜力學(xué)原理測(cè)量液位，是壓力稱重模塊的一項(xiàng)重要應(yīng)用。本設(shè)計(jì)選用的稱重模塊采用特種的中間帶有通氣導(dǎo)管的電纜及專(zhuān)門(mén)的密封技術(shù)，既保證了稱重模塊的水密性，又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通，從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。同時(shí)針對(duì)化工1=業(yè)中強(qiáng)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(zhuān)門(mén)的密封技術(shù)進(jìn)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?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通．從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。穩(wěn)定性好，滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá)0．1％FS／年。在補(bǔ)償溫度0cC一7O℃范圍內(nèi)，溫度飄移低于O．1％FS，在整個(gè)允許_[作溫度范圍內(nèi)低于0_3％FS。具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)變送器會(huì)自動(dòng)限流在35mA以內(nèi)。固態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)可動(dòng)部件．高可靠性，使用壽命長(zhǎng)。 3．2輸出控制 微稱重顯示器對(duì)輸入的數(shù)據(jù)分析處理，輸出控制信號(hào)．控制該配料系統(tǒng)的溫度加熱器、報(bào)警器、進(jìn)料閥等。以控制加熱器為例．采用可控硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁繼電器。具體的實(shí)現(xiàn)原理：微稱重顯示器對(duì)輸入的傳感信號(hào)分析處理，如果檢測(cè)到溫度低于設(shè)定溫度，在相應(yīng)的輸出接口發(fā)出高電平，使可控硅控制極處于正向電壓．陽(yáng)極與陰極導(dǎo)通，則加熱器加熱：反之，就使加熱器關(guān)斷停止加熱．從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)配料配料系統(tǒng)的“大腦”，接收檢測(cè)配料系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)分析、處理、判斷，通過(guò)相關(guān)的輸出接口輸出控制信號(hào)控制相關(guān)的防爆電子秤計(jì)量。根據(jù)前面對(duì)整個(gè)配料系統(tǒng)的分析，同時(shí)對(duì)微稱重顯示器目前在工業(yè)自動(dòng)化上的應(yīng)用情況，配料系統(tǒng)選用了西門(mén)子S7—200型PLC，該P(yáng)LC性能良好．性價(jià)比高，同時(shí)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，在丁業(yè)自動(dòng)化控制中有很好的成功應(yīng)用案例。帶有配料系統(tǒng)足夠用的DI和DO，還有串口等。 4配料系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 要實(shí)現(xiàn)對(duì)配料系統(tǒng)的智能監(jiān)控，除了硬件部分，還必須軟件支撐，才能實(shí)現(xiàn)配料系統(tǒng)復(fù)雜的監(jiān)控功能，根據(jù)前面對(duì)配料系統(tǒng)被監(jiān)控參數(shù)分析，本配料系統(tǒng)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(tǒng)分割成獨(dú)立的功能部分進(jìn)行編程，在主程序中．根據(jù)工藝流程對(duì)各個(gè)子程序進(jìn)行調(diào)用，構(gòu)成整個(gè)配料系統(tǒng)的控制程序。這樣對(duì)整個(gè)配料系統(tǒng)的監(jiān)控功能的維護(hù)和修改很容易實(shí)現(xiàn)，可以方便和高效地對(duì)配料系統(tǒng)升級(jí)。同時(shí)軟件配料系統(tǒng)也很容易移植到類(lèi)似的配料系統(tǒng)中去。本配料系統(tǒng)電子秤監(jiān)控功能總的流程圖如圖2所示。 配料系統(tǒng)上電以后，配料系統(tǒng)初始化。調(diào)用獲得配料系統(tǒng)參數(shù)的子程序，然后再調(diào)用對(duì)液晶顯示器初始化的程序，然后再自檢配料系統(tǒng)是否正常，如果不正常，則返回開(kāi)始，如果配料系統(tǒng)正常，則進(jìn)人選擇工作方式，本配料系統(tǒng)主要有三種工作方式。 (1)巡回檢測(cè)，對(duì)尿素反應(yīng)釜的各項(xiàng)參數(shù)逐項(xiàng)采集、處理，同時(shí)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)對(duì)加熱器、各種電磁閥、報(bào)警器等發(fā)出控制信號(hào)，完成對(duì)尿素反應(yīng)釜配料系統(tǒng)智能監(jiān)控這個(gè)核心任務(wù)。 (2)參數(shù)設(shè)置，尿素反應(yīng)釜的各項(xiàng)參數(shù)和配料系統(tǒng)外界條件有改變，通過(guò)參數(shù)重新設(shè)置，適應(yīng)監(jiān)控條件的改變。(3)歷史數(shù)據(jù)回查，可以查詢以前的歷史數(shù)據(jù)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少故障，增加配料系統(tǒng)穩(wěn)定性提供科學(xué)的有效數(shù)據(jù)。運(yùn)行情況跟蹤及效果本稱重配料系統(tǒng)是對(duì)尿素反應(yīng)釜的智能監(jiān)控改造設(shè)計(jì)，對(duì)該稱重配料系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月的運(yùn)行情況跟蹤。該配料系統(tǒng)具備如下的功能。 (1)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)溫控、防爆電子秤計(jì)量、智能報(bào)警等功能，六個(gè)月以來(lái)。沒(méi)有再出現(xiàn)反應(yīng)液溢出的現(xiàn)象 (2)提高了效率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低了成本，例如由于采用了防爆電子秤計(jì)量．使得進(jìn)料比例精度更高，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)。 (3)增加了安全性，改善了工作環(huán)境，比如增加了聲光報(bào)警，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。 (4)數(shù)據(jù)歷史同查，保留生產(chǎn)中的原始數(shù)據(jù)．定期回查和記錄，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，得出質(zhì)量控制的規(guī)律，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、改變藝條件提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。實(shí)踐證明該防爆電子秤計(jì)量配料系統(tǒng)可靠性高，穩(wěn)定性好，且通用性較強(qiáng)．在化工防爆電子秤計(jì)量監(jiān)控技術(shù)改造有很強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。 8結(jié)語(yǔ) 配料系統(tǒng)采用格雷柏TG80系列液壓式壓棒機(jī)．在使用過(guò)程中針對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行改進(jìn)．大大提高了壓棒機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，防爆電子秤計(jì)量故障率降低70％。該防爆電子秤計(jì)量自投入使用以來(lái)，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(huán)境，消除了由于傾倒煙塵所造成的環(huán)境污染，具有一定的參考價(jià)值。 | |
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