2023年08月14日 11:24:23 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：32
| 涂料反应釜自动化配料系统的改造设计与实现 | 2020-02-16 |
| 一、前言 改造前，涂料60m2反应釜树脂配料系统有18台配料设备螺旋防爆电子秤（简称设备）。由于当时设计缺乏醑剂自动化配料系统考虑，导致设备制造厂家多，型号规格五花八门，设备配套不统一，同时设备配料能力较低，备件来源也很困难，尤其随着新上100m2反应罐的投产，两台反应釜生产工艺流程为共用进出料双盐酸自动化配料系统，工艺控制难度大，生产能力成倍增长，而润湿剂自动化配料系统的螺旋防爆电子秤又是原60m2反应釜的配置，所以导致酊剂称重配料系统经常超负荷运行，设备的驱动装置与传动装置等重要部件磨损快，消耗大，设备故障率高，配料控制精度较差，特別是使用的国产二次称重仪表没有总线方式的配置，功能不强，仅能采用4mA～20mA信号传输到PLC控制，转换误差大，严重影响了活性剂自动化配料系统的称重准确性。100m2配色釜是在原60m2调色罐配料能力基础上增加了2台甲醇仓配料设备螺旋防爆电子秤，是实现配料过程分配流量自动控制及一混、二混加液体自动控制的关键设备。改造前存在的主要问题：①分料室两台配料罐落料点与防爆电子地磅用输送螺杆的落料点高度太大（>100mm），导致落料高度对防爆地磅直接产生较大的冲击力，加上防爆电子地磅的有效称重段太小（<60mm），落料高度的冲击力直接影响了物料计量准确性，使高精度的螺旋防爆电子秤在使用中成了一台普通的物料输送螺杆机，造成资源的浪费；②两台分料用的配料设备螺旋防爆电子秤输送流量设计偏小，为满足配料生产只好强行提高防爆电子地磅用螺杆速度，而造成电气控制频繁跳闸，严重影响设备的正常运行；③选用的两台称重输送螺杆机制造工艺粗糙，防爆电子地磅架结构单薄，刚度与稳定性较差，不适应60m2和100m2两台反应釜分料能力的扩大生产（原设计能力分料输送流量仅为550t／h，而目前实际分料输送需求能力分別为750t／h和900t／h）。由于改造前设备设计能力差异较大，造成输送能力不能满负荷满足配料生产需求。 针对60（100）m2反应釜醇溶液配料系统存在的以上问题，结合配料生产发展需求和工艺特点，通过技术方案的比较和配料系统改造及产品选型的反复论证，我们于2005年2月开始对该项目采用的防爆电子地磅体结构改造设计配备与国外新型具有总线制功能的称重仪表相结合，实现了一系列低成本自动化配料改造措施，做到了投资省、见效快、实用性强。 二、改造措施与实践 1. 将100m2反应釜分料室原有的两台配料设备螺旋防爆地磅体结构由原头、尾轮中心距360mm改为3100mm，有效称重段距离不小于1000mm。考虑实际需求的流量，同时将原有的两套防爆地磅用变频调速电机减速机功率由4kW改为5.5kW和7.5kW，并与现有的变频器功率（分别为7.5kVA和1lkVA）相匹配，实现自动调速控制的效果。 2. 根据两台反应釜分料能力的增大，改造设计中在刻意增强100m2反应釜分料室两台新防爆电子地磅的结构强度和机械性能的同时，加大了防爆电子地磅用螺杆的宽度，由原800mm改为1200mm，厚度10mm，确保防爆地磅用螺杆物料输送不撒料，以提高其配料精度和使用寿命。 3. 氨溶液称重配料系统为保证防爆电子地磅体设备安装高度和配料罐给料落料位置正确，经过精确计算，在确定配料设备螺旋防爆电子秤输送流量和同一混合罐放料能力比例匹配的同时，对60m2反应釜生石灰仓、精粉仓下料斗秤和100m2反应釜分料室的两个甲醇仓配料罐给料槽口位置及设备的安装部位进行工艺改造，达到了提高其计量准确、配料控制精度好、防止物料悬空和保证物料均匀稳定的目的。 4. 所有的配料设备螺旋防爆电子秤改造设计为整机式结构，取消了原有的蜗轮蜗杆二级传动装置，统一采用*的国内生产的单级直联轴装式驱动装置。并尽量利用原有防爆电子地磅体安装基础（或安装支架）和混合罐空间位置进行新防爆电子地磅结构设计，不但节省了大笔工艺设备改造费用，而且加快了这些设备改造安装的施工进度。 5. 根据涂料ERP项目配料数据上网需求，这次改造选用了的带MOD-BUS PLUS总线制的MW696型称重终端。通过对原程序的改进和修改，直接通过数字通讯与PLC交换数据，完成数据通讯和采集，不但消除了由原模拟量数据通道转换带来的误差，而且提高了配料控制精度，实现了配料数据上网配料功能。 6. 涂剂计量配料系统采用现场总线方式采集称重数据与称重设定，克服了传统4mA～20mA信号传输距离短、抗力差、数据转换误差大、施工不方便、必须采用成本高的模拟量采集模块等缺点。通过现场总线通讯方式，比较充分地利用了二次称重显示器的智能化功能，除采集与远程设定外，还可以由工作站完成一系列指令，即根据称重显示器反馈的称重完成信号确定料批重量，根据称重显示器反馈的错误码实现远程触发、上位PID计算及故障报警，可轻松完成清零去皮强制累积等功能。着色剂自动化配料系统软件设计上做到了信号的冗余采集，即来自不锈钢称重模块的信号一路由4mA～20mA通用模拟显模块采集，做为总线采集的冗余，一路通过现场总线采集。这样，即使防爆电子地磅称重显示器上模拟量通道损坏，或者总线接口脱落与损坏，芳香水剂自动化配料系统都能正常运行。在变频器频率给定上也做了冗余设计，既可通过PLC中编写的PID控制程序模块输出频率给定值由HMI画面进行远程设定，又可由防爆电子地磅称重显示器内带的PID通过其输出端子对变频器频率给定输入端子传送4mA～20mA信号。 三、甘油剂自动配料系统改造应用效果 1. 芳香剂称量配料系统通过我们科学合理的技术改进实践，改造后的60（100）m2调胶罐助溶剂配料系统螺旋防爆电子秤型号统一、规格明晰、结构紧凑、外观新颖、性能*、安装省时、维修简捷、操作方便。投运使用一年来的实践证明，潜溶剂自动化配料系统称重准确，配料控制效果好，单机称重准确度由改造前的±2.0%提高到±0.5%，二甲亚砜自动化配料系统累计控制误差由改造前的4.5%减少到1.0%以内，改造后的130（180）增溶剂m2反应罐聚乙二醇自动配料系统与国內外同类配料系统相比（如防爆电子地磅体结构、自动化配料系统控制、功能特点、维护操作、技术指标、性能价格比等）达到了液体平。 2.该糖浆剂自动化配料系统采用低成本自动化配料改造，在改造设计中大胆选用国外进口的*智能型称重控制器，淘汰了比较落后的老式国产二次称重显示器，原自动控制配置改用MODBUS PLUS总线制方式与现有的QUENTUM PLC进行直接数据交换，完成数据采集与PLC指令下达，助溶剂自动化配料系统硬件*合理。应用软件设计。数据采集模型与控制功能模块化优化组合，乙酸乙酯自动化配料系统逻辑控制、顺序控制、联锁控制、单机回路控制和重油自动化配料系统主程序控制联网，并连锁了自动配料设备与人身安全措施，创新性地设计了节能环保程序模块，人机界面，信息共享，其自动控制技术的全面性和*性达到液体平。该自动化配料系统采用的星形以太网拓扑结构，通信网络TCP／IP五层模型，联结三个工作站，既可对130（180）m2混合釜配料工艺流程进行实时监控和远程监控，又可实现人机界面和在线设定、在线参数整定，进一步完善了配料生产过程的统一调度指挥和岗位规范操作的*生产配料模式。 3. 技术经济指标根据改造前后涂料配料厂三烧车间有关生产统计资料和数据分析情况比较： （1）按配料准确度每提高1.0%对配料涂料成品率贡献0.5%，改造后的2005年生产入炉配料涂料349.34万吨，配料准确度比改造前的2004年提高了3.0%，则配料涂料产量提高了5.24万吨；（2）配料涂料精度稳定率2005年为92.01%，比公司目标计划提高了2.01%，比改造前的2004年提高了2.27%；（3）配料涂料平均转鼓强度由改造前的75%提高到改造后的76.13%，同时筛分指数比原来有较大改善，-5mm粒度级含量也明显降低；（4）配料涂料合格率2005年为93.85%，比公司目标计划提高1.85%，比改造前的2004年提高2.29%。 所以，该福尔马林自动化配料系统改造后的2005年配料生产的技术经济指标也达到了国内同类*液体平，实践证明，改造是成功的。 四、自动化配料系统原理与控制方式 称重配料系统改造后80（100）m2混合罐各种原料（如溶剂、甲醇、乙醇、助剂等）通过配料系统反应釜称重检测取得各原料流量反馈值的电压信号由称重模块信号输送至称重控制器现场总线送至PLC进行处理，与上位机设定值进行比较，由PLC完成PI运算，设定相关变频器的输出频率；两种PI运算经控制柜上的硬接线转换开关进行选择（也可通过上位机HMI画面上的软转換开关选择PLC—PI运算输出或称重显示器PI运算输出）。配料螺旋防爆电子秤中测速编码器（传感器）是用来测量螺杆运输原料速度的，通过被动轮的转动距离转换成螺杆上原料运行速度的脉冲信号送到称重控制器，然后进行调节运算，实现自动控制流量大小的要求。自动化配料系统工作方式有三种：一种是手动给料，即通过外部电位器给变频器一个模拟电压，以调节电动机的运行速度；第二种是自动给料，即通过称重控制器键盘，任意给定所需给料量并通过给料量大小变化自动调整变频器频率（电动机的运行速度）；第三种是上位机远程给定，由PLC通过模拟量模块采集二次称重显示器输出的4mA～20mA信号，或者经MB+现场总线方式完成PLC数据采集，这时给料设定就可由上位机HMI画面来完成。三个工作站与PLC通过以太网相连并接人公司局域网，可靠完成配科数据采集、通讯及信息共享，并且具有与涂料ERP数据上网的生产配料功能。 | |
