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| 甲醇液體灌裝機在儲料罐中的應(yīng)用 | 2020-02-28 |
| 一概述 在甲醇的加工制造和運輸?shù)纳a(chǎn)與經(jīng)營過程中,儲運是一個的環(huán)節(jié),特別是甲醇的存儲、計量、核算和管理優(yōu)為重要。圍繞儲儲料罐乃至整個灌區(qū)的監(jiān)控與管理，是儲運作業(yè)中最基本的工作內(nèi)容。提高儲運自動化及其水平，對企業(yè)減少損耗，降低成本，增加效益具有明顯的作用。 二、液體灌裝機概況與監(jiān)控要求 液體灌裝機概況： 甲醇液體灌裝機分為：自動灌裝控制管理系統(tǒng)和灌區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)兩部分組成。 1自動液體灌裝機：4個罐位甲醇的定量反應(yīng)釜，液體灌裝機所有灌裝發(fā)料數(shù)據(jù)可以隨時記錄、查詢、打印，并且瞬時和歷史數(shù)據(jù)進入計算機管理數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)開票、發(fā)罐、管理一體化工作。 2儲料罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)：采用3臺雷達液位計進行液位測量，3個RTD熱電阻進行儲料罐溫測量， 4臺質(zhì)量流量計的流量計量監(jiān)控，4臺氮氣的壓力監(jiān)控檢測（4~20mA模擬量輸入），4點可燃?xì)怏w濃度的監(jiān)測報警（4~20mA模擬量輸入），7點閥位信號檢測（4~20mA模擬量輸入），7點閥門控制信號輸出（4~20mA模擬量控制輸出），以及若干開關(guān)量輸入輸出控制聯(lián)鎖，比值控制回路等組成整個灌區(qū)生產(chǎn)、監(jiān)控、液位、閥位安全聯(lián)鎖監(jiān)控等全過程。 三、防爆灌裝機方案及功能構(gòu)成 1概述 由于甲醇的日常反應(yīng)釜作業(yè)一般都十分繁忙，人工反應(yīng)釜存在效率低、損耗大、以及甲醇灌裝時的揮發(fā)對現(xiàn)場反應(yīng)釜操作人員的身體健康損害等問題。甚至有時人工操作容易疏忽而出顯冒儲料罐事故；更有靜電接地可能不牢固或忘記接靜電夾等，灌裝過程中隨時存在靜電聚集安全隱患。為了克服人工操作、管理帶來的弊端，減少環(huán)境污染，提高儲運管理作業(yè)的效率和化工企業(yè)的整體效益，以適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的需求，迫切需求自動化程度高、安全可靠性好，以便于操作維護的儲運反應(yīng)釜自動化系統(tǒng)。 （1）定量灌裝機組成：根據(jù)甲醇灌裝的技術(shù)要求和物料特性情況，稱重灌裝機采用4套EL-5092BH防爆定值稱重控制器（自動反應(yīng)釜稱重控制器）、高精度防爆質(zhì)量流量計、防爆多功能電液閥以及1套PCS-06開票控制管理系統(tǒng)及配套件等組成。 （2）液體自動灌裝機主要功能：防爆稱重灌裝機主要完成提單開票、換票、自動定量反應(yīng)釜、靜電監(jiān)測及防溢保護，以及聯(lián)鎖控制等功能。為了加強物料發(fā)放管理和控制，選用1套PCS-06計算機控制管理軟件實現(xiàn)開票、提罐一體化工作。 （3）由于現(xiàn)場為防爆區(qū)，為了保證發(fā)放的安全和方便現(xiàn)場管理，整個定量灌裝機設(shè)計成集散型控制方式，并采用輸入密碼發(fā)放的控制管理模式，避免了人為造成的多發(fā)少發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生，做到分散控制、集中管理的現(xiàn)代化罐物發(fā)放管理模式。 單個灌裝罐位現(xiàn)場組成：質(zhì)量流量計1臺（脈沖輸出+模擬量信號輸出，防爆）、EL-5092B（H）隔爆定量稱重控制器1臺（隔爆型，直接安裝于灌裝現(xiàn)場）、隔爆電液閥1臺，靜電接地溢出保護系統(tǒng)1套（包括防爆液位開關(guān)1只、靜電接地開關(guān)1只、安全柵1只），ELS-01隔爆LCD大字符顯示1臺，以及其他專用配套設(shè)備和防爆管等附件組成。 3灌裝系統(tǒng)工作原理： 自動定量反應(yīng)釜控制系統(tǒng)控制原理功能：自動化定量反應(yīng)釜管理系統(tǒng)主要由安裝在現(xiàn)場的EL092B（H）隔爆定值稱重控制器和現(xiàn)場儀表組成，用于對反應(yīng)釜作業(yè)的計量、控制和管理。每一臺定值稱重控制器可控制一個鶴位進行發(fā)料反應(yīng)釜工作。稱重控制器根據(jù)設(shè)定的發(fā)料數(shù)量，自動打開和關(guān)閉相應(yīng)的閥門和輸送泵，同時對管道中的物料流量，以及對反應(yīng)儲料罐的接地、高液位探頭等現(xiàn)場儀表進行檢測，實現(xiàn)自動定量反應(yīng)釜、經(jīng)典接地、溢出自動安全保護。 首先根據(jù)發(fā)料量，在現(xiàn)場隔爆定值稱重控制器上預(yù)設(shè)反應(yīng)釜量（或者輸入提單號碼，發(fā)罐量通過通訊線直接從計算機中調(diào)入），現(xiàn)場條件允許反應(yīng)釜后啟動定值稱重控制器，定值稱重控制器自動打開主線上的電動執(zhí)行機構(gòu)（電液閥和泵），進行反應(yīng)釜；反應(yīng)釜過程中定值稱重控制器實時采集流量信號并顯示累積流量；當(dāng)反應(yīng)釜量達到預(yù)設(shè)反應(yīng)釜量的提前量時，稱重控制器自動關(guān)閉閥門至一定開度，當(dāng)反應(yīng)釜達到預(yù)設(shè)反應(yīng)釜量時，稱重控制器將自動將閥門和電機全部關(guān)閉，結(jié)束灌裝，反應(yīng)釜自動完成無需人工關(guān)泵閥、停泵。 在反應(yīng)釜過程中，如果反應(yīng)儲料罐不接靜電夾閥門打不開，發(fā)不出料；如果反應(yīng)釜過程中，靜電夾接地不良或物料液面到達高液位探頭時為安全起見，無論流量是否達到預(yù)訂量，控制器都將自動關(guān)閉閥門，提醒現(xiàn)場操作人員。 稱重控制器通過自身所帶的通訊接口和管理、上位機相連。和PLC系統(tǒng)的氮氣保護閥門信號相聯(lián)鎖，當(dāng)?shù)獨獍踩ＷoPLC提供一個開關(guān)信號后。稱重控制器自動關(guān)閉當(dāng)前正在進行的灌裝工作并提示現(xiàn)場工作人員。直到安全保護解除，可接著發(fā)罐，或者終止發(fā)罐。 現(xiàn)場配備了隔爆大字符顯示器，與稱重控制器同步顯示實際反應(yīng)釜量便于提罐用戶觀看掌握反應(yīng)釜進程，避免發(fā)生糾紛。 四、儲料罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)： 1儲料罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)控制站硬件 儲料罐區(qū)監(jiān)控使用了計算機控制和管理，儀表使用標(biāo)準(zhǔn)輸出信號和智能通訊，液位計、儲料罐溫檢測，可燃?xì)怏w變送器和流量計、閥開度、閥門調(diào)節(jié)、采用標(biāo)準(zhǔn)4~20mA電流輸出信號，閥門和電機狀態(tài)檢測和控制使用標(biāo)準(zhǔn)的干接點信號，整個信號采集和控制采用西門子S7-300型PLC來實現(xiàn)。 （1）開關(guān)量控制 對于現(xiàn)場的電機控制信號、開關(guān)回訊信號、狀態(tài)信號及報警信號檢測，采用；PLC完成利用組態(tài)軟件I/O驅(qū)動程序負(fù)責(zé)完成PLC數(shù)據(jù)讀寫。 （2）標(biāo)準(zhǔn)2~20mA等信號 各種標(biāo)準(zhǔn)4~20mA信號的溫度、流量、可燃?xì)怏w濃度和RTD信號通過PLC模擬量卡件轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過通信接口傳送到操作站的監(jiān)控軟件中，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、記錄、報警等。 （3）閥門控制調(diào)節(jié) 閥門的自動控制調(diào)節(jié)，基本是單回路PID控制利用PLC的指令進行，而無擾動的切換利用組態(tài)監(jiān)控軟件進行跟蹤，PLC進行相關(guān)的邏輯處理。 2儲料罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)操作軟件 在控制室內(nèi)的兩臺計算機上，都安裝了監(jiān)控管理軟件，如果一臺計算機出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以立即轉(zhuǎn)換到另一臺計算機上繼續(xù)監(jiān)控，本系統(tǒng)采用1個操作站，操作系統(tǒng)采用windows2000，監(jiān)控組態(tài)軟件采用西門子wincc工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件。操作站內(nèi)增加PC通訊和PLC的通訊接口連接，方便數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)工藝的生產(chǎn)要求，監(jiān)控組態(tài)軟件操作畫面的設(shè)計采用主菜單的形式，，在每幅畫面下分別有按鈕進行切換。畫面包括主菜單畫面、動態(tài)流程畫面、操作畫面、報表畫面、儲料罐容量表、報警等。 （1）動態(tài)流程顯示 根據(jù)各閥門和電機的開閉狀態(tài)可以確定管道的流動狀態(tài)和流向。用不同的顏色來表示。由于管道為各種介質(zhì)的公用管道，當(dāng)滿足不同條件時管道顯示不同顏色。 （2）報警處理 除了在報警畫面和實時數(shù)據(jù)庫中組態(tài)過程變量的報警限制和報警圖形對象外，還對各個報警狀態(tài)使用了不同的顏色和閃動處理方式。 （3）報表的處理 報表是利用監(jiān)控組態(tài)軟件的歷史報表工具來進行定制的，內(nèi)部的核算是通過腳本函數(shù)實現(xiàn)的。 （4）容量的處理 由于甲醇儲料罐的計量是通過儲料罐的液位查找儲料罐表來求的儲料罐內(nèi)甲醇的體積和儲量，一般的儲料罐表都是每隔1毫米對應(yīng)一個體積值，當(dāng)組態(tài)軟件得到儲料罐的液位值后，將它換算成液位高度，然后就直接從容積表中讀出與液位值對應(yīng)的體積。 （5）流量的累積 流量的累積在實時數(shù)據(jù)庫中用累積點來實現(xiàn)的。 （6）氮氣安全保護的PID控制 氮氣安全保護采用PID控制，其基本單回路PID控制利用PLC的PID指令進行，而無憂動的切換利用組態(tài)監(jiān)控軟件進行跟蹤，PLC進行相關(guān)的邏輯處理。 五、結(jié)束語 儲料罐區(qū)運行一年多來，運行效果良好，基本上滿足生產(chǎn)操作和管理，大大提高儲料罐區(qū)發(fā)罐質(zhì)量，系統(tǒng)維護量不大，大多是人為故障，基本上可簡單處理即可解決。發(fā)罐系統(tǒng)滿足公司和客戶的要求，為公司和客戶創(chuàng)造和諧友好的關(guān)系作出了貢獻。 | |
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