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| 涂料反應(yīng)釜自動化配料系統(tǒng)的改造設(shè)計與實現(xiàn) | 2020-02-16 |
| 一、前言 改造前，涂料60m2反應(yīng)釜樹脂配料系統(tǒng)有18臺配料設(shè)備螺旋防爆電子秤（簡稱設(shè)備）。由于當(dāng)時設(shè)計缺乏醑劑自動化配料系統(tǒng)考慮，導(dǎo)致設(shè)備制造廠家多，型號規(guī)格五花八門，設(shè)備配套不統(tǒng)一，同時設(shè)備配料能力較低，備件來源也很困難，尤其隨著新上100m2反應(yīng)罐的投產(chǎn)，兩臺反應(yīng)釜生產(chǎn)工藝流程為共用進出料雙鹽酸自動化配料系統(tǒng)，工藝控制難度大，生產(chǎn)能力成倍增長，而潤濕劑自動化配料系統(tǒng)的螺旋防爆電子秤又是原60m2反應(yīng)釜的配置，所以導(dǎo)致酊劑稱重配料系統(tǒng)經(jīng)常超負荷運行，設(shè)備的驅(qū)動裝置與傳動裝置等重要部件磨損快，消耗大，設(shè)備故障率高，配料控制精度較差，特別是使用的國產(chǎn)二次稱重儀表沒有總線方式的配置，功能不強，僅能采用4mA～20mA信號傳輸?shù)絇LC控制，轉(zhuǎn)換誤差大，嚴重影響了活性劑自動化配料系統(tǒng)的稱重準(zhǔn)確性。100m2配色釜是在原60m2調(diào)色罐配料能力基礎(chǔ)上增加了2臺甲醇倉配料設(shè)備螺旋防爆電子秤，是實現(xiàn)配料過程分配流量自動控制及一混、二混加液體自動控制的關(guān)鍵設(shè)備。改造前存在的主要問題：①分料室兩臺配料罐落料點與防爆電子地磅用輸送螺桿的落料點高度太大（>100mm），導(dǎo)致落料高度對防爆地磅直接產(chǎn)生較大的沖擊力，加上防爆電子地磅的有效稱重段太小（<60mm），落料高度的沖擊力直接影響了物料計量準(zhǔn)確性，使高精度的螺旋防爆電子秤在使用中成了一臺普通的物料輸送螺桿機，造成資源的浪費；②兩臺分料用的配料設(shè)備螺旋防爆電子秤輸送流量設(shè)計偏小，為滿足配料生產(chǎn)只好強行提高防爆電子地磅用螺桿速度，而造成電氣控制頻繁跳閘，嚴重影響設(shè)備的正常運行；③選用的兩臺稱重輸送螺桿機制造工藝粗糙，防爆電子地磅架結(jié)構(gòu)單薄，剛度與穩(wěn)定性較差，不適應(yīng)60m2和100m2兩臺反應(yīng)釜分料能力的擴大生產(chǎn)（原設(shè)計能力分料輸送流量僅為550t／h，而目前實際分料輸送需求能力分別為750t／h和900t／h）。由于改造前設(shè)備設(shè)計能力差異較大，造成輸送能力不能滿負荷滿足配料生產(chǎn)需求。 針對60（100）m2反應(yīng)釜醇溶液配料系統(tǒng)存在的以上問題，結(jié)合配料生產(chǎn)發(fā)展需求和工藝特點，通過技術(shù)方案的比較和配料系統(tǒng)改造及產(chǎn)品選型的反復(fù)論證，我們于2005年2月開始對該項目采用的防爆電子地磅體結(jié)構(gòu)改造設(shè)計配備與國外新型具有總線制功能的稱重儀表相結(jié)合，實現(xiàn)了一系列低成本自動化配料改造措施，做到了投資省、見效快、實用性強。 二、改造措施與實踐 1. 將100m2反應(yīng)釜分料室原有的兩臺配料設(shè)備螺旋防爆地磅體結(jié)構(gòu)由原頭、尾輪中心距360mm改為3100mm，有效稱重段距離不小于1000mm?？紤]實際需求的流量，同時將原有的兩套防爆地磅用變頻調(diào)速電機減速機功率由4kW改為5.5kW和7.5kW，并與現(xiàn)有的變頻器功率（分別為7.5kVA和1lkVA）相匹配，實現(xiàn)自動調(diào)速控制的效果。 2. 根據(jù)兩臺反應(yīng)釜分料能力的增大，改造設(shè)計中在刻意增強100m2反應(yīng)釜分料室兩臺新防爆電子地磅的結(jié)構(gòu)強度和機械性能的同時，加大了防爆電子地磅用螺桿的寬度，由原800mm改為1200mm，厚度10mm，確保防爆地磅用螺桿物料輸送不撒料，以提高其配料精度和使用壽命。 3. 氨溶液稱重配料系統(tǒng)為保證防爆電子地磅體設(shè)備安裝高度和配料罐給料落料位置正確，經(jīng)過精確計算，在確定配料設(shè)備螺旋防爆電子秤輸送流量和同一混合罐放料能力比例匹配的同時，對60m2反應(yīng)釜生石灰倉、精粉倉下料斗秤和100m2反應(yīng)釜分料室的兩個甲醇倉配料罐給料槽口位置及設(shè)備的安裝部位進行工藝改造，達到了提高其計量準(zhǔn)確、配料控制精度好、防止物料懸空和保證物料均勻穩(wěn)定的目的。 4. 所有的配料設(shè)備螺旋防爆電子秤改造設(shè)計為整機式結(jié)構(gòu)，取消了原有的蝸輪蝸桿二級傳動裝置，統(tǒng)一采用的國內(nèi)生產(chǎn)的單級直聯(lián)軸裝式驅(qū)動裝置。并盡量利用原有防爆電子地磅體安裝基礎(chǔ)（或安裝支架）和混合罐空間位置進行新防爆電子地磅結(jié)構(gòu)設(shè)計，不但節(jié)省了大筆工藝設(shè)備改造費用，而且加快了這些設(shè)備改造安裝的施工進度。 5. 根據(jù)涂料ERP項目配料數(shù)據(jù)上網(wǎng)需求，這次改造選用了的帶MOD-BUS PLUS總線制的MW696型稱重終端。通過對原程序的改進和修改，直接通過數(shù)字通訊與PLC交換數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)通訊和采集，不但消除了由原模擬量數(shù)據(jù)通道轉(zhuǎn)換帶來的誤差，而且提高了配料控制精度，實現(xiàn)了配料數(shù)據(jù)上網(wǎng)配料功能。 6. 涂劑計量配料系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線方式采集稱重數(shù)據(jù)與稱重設(shè)定，克服了傳統(tǒng)4mA～20mA信號傳輸距離短、抗干擾能力差、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差大、施工不方便、必須采用成本高的模擬量采集模塊等缺點。通過現(xiàn)場總線通訊方式，比較充分地利用了二次稱重顯示器的智能化功能，除采集與遠程設(shè)定外，還可以由工作站完成一系列指令，即根據(jù)稱重顯示器反饋的稱重完成信號確定料批重量，根據(jù)稱重顯示器反饋的錯誤碼實現(xiàn)遠程觸發(fā)、上位PID計算及故障報警，可輕松完成清零去皮強制累積等功能。著色劑自動化配料系統(tǒng)軟件設(shè)計上做到了信號的冗余采集，即來自不銹鋼稱重模塊的信號一路由4mA～20mA通用模擬顯模塊采集，做為總線采集的冗余，一路通過現(xiàn)場總線采集。這樣，即使防爆電子地磅稱重顯示器上模擬量通道損壞，或者總線接口脫落與損壞，芳香水劑自動化配料系統(tǒng)都能正常運行。在變頻器頻率給定上也做了冗余設(shè)計，既可通過PLC中編寫的PID控制程序模塊輸出頻率給定值由HMI畫面進行遠程設(shè)定，又可由防爆電子地磅稱重顯示器內(nèi)帶的PID通過其輸出端子對變頻器頻率給定輸入端子傳送4mA～20mA信號。 三、甘油劑自動配料系統(tǒng)改造應(yīng)用效果 1. 芳香劑稱量配料系統(tǒng)通過我們科學(xué)合理的技術(shù)改進實踐，改造后的60（100）m2調(diào)膠罐助溶劑配料系統(tǒng)螺旋防爆電子秤型號統(tǒng)一、規(guī)格明晰、結(jié)構(gòu)緊湊、外觀新穎、性能、安裝省時、維修簡捷、操作方便。投運使用一年來的實踐證明，潛溶劑自動化配料系統(tǒng)稱重準(zhǔn)確，配料控制效果好，單機稱重準(zhǔn)確度由改造前的±2.0%提高到±0.5%，二甲亞砜自動化配料系統(tǒng)累計控制誤差由改造前的4.5%減少到1.0%以內(nèi)，改造后的130（180）增溶劑m2反應(yīng)罐聚乙二醇自動配料系統(tǒng)與國內(nèi)外同類配料系統(tǒng)相比（如防爆電子地磅體結(jié)構(gòu)、自動化配料系統(tǒng)控制、功能特點、維護操作、技術(shù)指標(biāo)、性能價格比等）達到了液體平。 2.該糖漿劑自動化配料系統(tǒng)采用低成本自動化配料改造，在改造設(shè)計中大膽選用國外進口的智能型稱重控制器，淘汰了比較落后的老式國產(chǎn)二次稱重顯示器，原自動控制配置改用MODBUS PLUS總線制方式與現(xiàn)有的QUENTUM PLC進行直接數(shù)據(jù)交換，完成數(shù)據(jù)采集與PLC指令下達，助溶劑自動化配料系統(tǒng)硬件合理。應(yīng)用軟件設(shè)計。數(shù)據(jù)采集模型與控制功能模塊化優(yōu)化組合，乙酸乙酯自動化配料系統(tǒng)邏輯控制、順序控制、聯(lián)鎖控制、單機回路控制和重油自動化配料系統(tǒng)主程序控制聯(lián)網(wǎng)，并連鎖了自動配料設(shè)備與人身安全措施，創(chuàng)新性地設(shè)計了節(jié)能環(huán)保程序模塊，人機界面，信息共享，其自動控制技術(shù)的全面性和性達到液體平。該自動化配料系統(tǒng)采用的星形以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，通信網(wǎng)絡(luò)TCP／IP五層模型，聯(lián)結(jié)三個工作站，既可對130（180）m2混合釜配料工藝流程進行實時監(jiān)控和遠程監(jiān)控，又可實現(xiàn)人機界面和在線設(shè)定、在線參數(shù)整定，進一步完善了配料生產(chǎn)過程的統(tǒng)一調(diào)度指揮和崗位規(guī)范操作的生產(chǎn)配料模式。 3. 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)根據(jù)改造前后涂料配料廠三燒車間有關(guān)生產(chǎn)統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)分析情況比較： （1）按配料準(zhǔn)確度每提高1.0%對配料涂料成品率貢獻0.5%，改造后的2005年生產(chǎn)入爐配料涂料349.34萬噸，配料準(zhǔn)確度比改造前的2004年提高了3.0%，則配料涂料產(chǎn)量提高了5.24萬噸；（2）配料涂料精度穩(wěn)定率2005年為92.01%，比公司目標(biāo)計劃提高了2.01%，比改造前的2004年提高了2.27%；（3）配料涂料平均轉(zhuǎn)鼓強度由改造前的75%提高到改造后的76.13%，同時篩分指數(shù)比原來有較大改善，-5mm粒度級含量也明顯降低；（4）配料涂料合格率2005年為93.85%，比公司目標(biāo)計劃提高1.85%，比改造前的2004年提高2.29%。 所以，該福爾馬林自動化配料系統(tǒng)改造后的2005年配料生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)也達到了國內(nèi)同類液體平，實踐證明，改造是成功的。 四、自動化配料系統(tǒng)原理與控制方式 稱重配料系統(tǒng)改造后80（100）m2混合罐各種原料（如溶劑、甲醇、乙醇、助劑等）通過配料系統(tǒng)反應(yīng)釜稱重檢測取得各原料流量反饋值的電壓信號由稱重模塊信號輸送至稱重控制器現(xiàn)場總線送至PLC進行處理，與上位機設(shè)定值進行比較，由PLC完成PI運算，設(shè)定相關(guān)變頻器的輸出頻率；兩種PI運算經(jīng)控制柜上的硬接線轉(zhuǎn)換開關(guān)進行選擇（也可通過上位機HMI畫面上的軟轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇PLC—PI運算輸出或稱重顯示器PI運算輸出）。配料螺旋防爆電子秤中測速編碼器（傳感器）是用來測量螺桿運輸原料速度的，通過被動輪的轉(zhuǎn)動距離轉(zhuǎn)換成螺桿上原料運行速度的脈沖信號送到稱重控制器，然后進行調(diào)節(jié)運算，實現(xiàn)自動控制流量大小的要求。自動化配料系統(tǒng)工作方式有三種：一種是手動給料，即通過外部電位器給變頻器一個模擬電壓，以調(diào)節(jié)電動機的運行速度；第二種是自動給料，即通過稱重控制器鍵盤，任意給定所需給料量并通過給料量大小變化自動調(diào)整變頻器頻率（電動機的運行速度）；第三種是上位機遠程給定，由PLC通過模擬量模塊采集二次稱重顯示器輸出的4mA～20mA信號，或者經(jīng)MB+現(xiàn)場總線方式完成PLC數(shù)據(jù)采集，這時給料設(shè)定就可由上位機HMI畫面來完成。三個工作站與PLC通過以太網(wǎng)相連并接人公司局域網(wǎng)，可靠完成配科數(shù)據(jù)采集、通訊及信息共享，并且具有與涂料ERP數(shù)據(jù)上網(wǎng)的生產(chǎn)配料功能。 | |
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