稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)在石蠟成型裝置中的應(yīng)用研究

姬長(zhǎng)委

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶 163711）

中石油、中石化的煉化企業(yè)以生產(chǎn)加工蠟板為主，其國(guó)際通用計(jì)量方式為5kg/塊、10 塊/袋、50kg/袋。貨物抽檢，若每袋低于50kg，視為不合格品；若每袋高于50kg，高出部分不計(jì)入總重量。因此，蠟板重量精度直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)的核心部分采用了稱重式注蠟系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備原理簡(jiǎn)單、注蠟精度高、受外界影響因素小、穩(wěn)定性好、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，新技術(shù)為生產(chǎn)企業(yè)帶來的是能耗降低，成本降低，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益得到顯著提升。

1 稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)的生產(chǎn)流程

液態(tài)蠟來自工藝管道，溫度58 ～86℃；經(jīng)過溫水換熱對(duì)蠟液進(jìn)行冷卻，蠟液的溫度降到70℃后，通過稱重控制閥進(jìn)入注蠟器；控制系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)稱量的方式將液蠟按照5kg的重量注入石蠟連續(xù)成型機(jī)的蠟盤組；蠟盤組通過主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，由鏈條帶入冷室，液態(tài)蠟逐漸的凝固；冷室中的蠟盤組在軌道上循環(huán)一周后，液態(tài)蠟?zāi)坛尚蜑橄灠澹幌灡P組到達(dá)卸蠟的位置，通過卸蠟裝置蠟板脫離蠟盤，卸到輸送皮帶上；輸送皮帶將蠟塊輸送到包裝線進(jìn)行包裝。

2 稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)的技術(shù)研究

稱重式注蠟技術(shù)，液蠟通過稱重控制閥注入注蠟器，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)液蠟重量，控制閥體開閉量使液蠟重量達(dá)到設(shè)定值，再注入蠟盤。溫度、密度變化，對(duì)注蠟精度沒有影響。注蠟重量在線稱量，精度調(diào)整過程簡(jiǎn)單、直觀、周期短。根據(jù)實(shí)時(shí)的注蠟重量，可在線智能優(yōu)化注蠟參數(shù)，通過系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)了注蠟精度±1‰，平均包裝精度0.6‰的高精度連續(xù)生產(chǎn)。該注蠟控制系統(tǒng)具有完善的報(bào)警保護(hù)、顯示功能，可以設(shè)定停機(jī)蠟油管線套管自動(dòng)加熱時(shí)間，設(shè)定停機(jī)后澆注缸排蠟閥自動(dòng)開啟，避免注蠟缸內(nèi)液蠟?zāi)獭?/p>

3 稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)的注蠟系統(tǒng)，經(jīng)過某石化公司制蠟車間的實(shí)際應(yīng)用，與原有石蠟連續(xù)成型機(jī)的注蠟系統(tǒng)相比，在注蠟原理上進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。原有石蠟成型機(jī)注蠟系統(tǒng)的注蠟重量，通過體積測(cè)量的方式，間接計(jì)算獲得，液蠟密度、溫度的變化對(duì)注蠟精度都會(huì)產(chǎn)生很大影響。稱重式注蠟系統(tǒng)的注蠟重量，通過傳感器測(cè)量重量的方式，直接獲得，注蠟精度不受液蠟密度、溫度等條件的影響，減少了實(shí)際生產(chǎn)的干擾因素，對(duì)設(shè)備高效、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。

稱重式注蠟系統(tǒng)機(jī)械部分由稱重控制閥、氣缸、鏈接器、支架、稱重傳感器、注蠟 器、彈簧、密封裝置、擾流罩等組成，如圖1 所示。其中稱重控制閥由支架、多位執(zhí) 行器、鏈接器、閥體、擾流器構(gòu)成，如圖2 所示。

圖1 稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)注蠟系統(tǒng)

圖2 稱重式控制閥

設(shè)計(jì)研發(fā)了專用的稱重控制閥。閥體控制單元分為大閥門（大流量）和小閥門（小流量）兩個(gè)機(jī)構(gòu)。稱重過程中，需要大閥門快速的將液蠟注入注蠟器的稱量罐體中，然后通過小閥門進(jìn)行精細(xì)的流量補(bǔ)償，最終實(shí)現(xiàn)注蠟精度的準(zhǔn)確控制。閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用費(fèi)斯托和SMC 等進(jìn)口元器件，提高閥門的可靠性，來保證閥門機(jī)械動(dòng)作的重復(fù)精度。

注蠟器中設(shè)計(jì)研發(fā)了液體穩(wěn)流裝置。液體穩(wěn)流裝置可以最大限度地減少了液體動(dòng)態(tài)時(shí)對(duì)稱重傳感器的沖擊干擾。設(shè)計(jì)研發(fā)了擾流器。在稱重控制閥的出口加裝了擾流器，減少液蠟通過稱重控制閥到達(dá)注蠟器時(shí)對(duì)稱量罐體的沖擊和對(duì)稱量系統(tǒng)的干擾。

出口擾流裝置。注蠟器的出口加裝了防飛濺的擾流裝置，有效地防止了液蠟注入蠟盤過程中造成的液蠟損失。

注蠟器獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。稱重測(cè)量時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與罐體分離；稱量結(jié)束后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與罐體保持連接，稱量罐體的液蠟注入蠟盤中。再進(jìn)行稱量時(shí)又回到分離的狀態(tài)，如此循環(huán)動(dòng)作。

注蠟重量自動(dòng)調(diào)整技術(shù)，注蠟重量自動(dòng)調(diào)整技術(shù)的目標(biāo)是液蠟注入蠟盤中的最終重量保持在設(shè)定值5kg，精度保持在±1‰。VL 為注蠟重量；（即最終重量）VS 為注蠟器自身的重量；（可以在傳感器校準(zhǔn)的時(shí)候?qū)⑵渥鳛槠ぶ厝コ￢I 為實(shí)時(shí)稱量的重量；VT 為剩余重量；（注蠟結(jié)束后，注蠟器由于液蠟掛壁或者其他物體存留在上面，使得注蠟器有剩余重量）在實(shí)際的生產(chǎn)過程中VT 的值會(huì)有緩慢變化?？刂葡到y(tǒng)為了保證每次最終的注蠟重量VL 恒定，在每次注蠟的時(shí)候都會(huì)通過VT+VL=VI 實(shí)時(shí)計(jì)算控制VI 的重量，自動(dòng)的調(diào)整注蠟閥門開啟和關(guān)斷的時(shí)機(jī)，通過控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的自動(dòng)調(diào)整達(dá)到VL 的重復(fù)精度，在稱量5kg 蠟液的情況下達(dá)到±5g。系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整過程采用了閉環(huán)控制，參數(shù)的調(diào)整通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行整定，整定后的系統(tǒng)在外界條件變化時(shí)，可以通過2 ～3 組的注蠟過程后自動(dòng)調(diào)整到系統(tǒng)的控制精度，具備了很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。根據(jù)生產(chǎn)工況的要求，蠟板重量的實(shí)測(cè)值為4996 ～5006g, 即精度要求為±5g（±1‰）。系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)6 個(gè)工位的注蠟重量，計(jì)算后的平均值，范圍在4997 ～5003g，平均注蠟精度達(dá)到±3g（±0.6‰）。

拉力報(bào)警系統(tǒng)。原有的石蠟成型機(jī)，保護(hù)手段單一，當(dāng)拉力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障時(shí)，無法對(duì)石蠟成型機(jī)實(shí)施保護(hù)；當(dāng)石蠟成型機(jī)發(fā)生蠟盤掉軌時(shí)，拉力報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不到，只能拉力增大后才可能被發(fā)現(xiàn)；無法根據(jù)拉力數(shù)據(jù)變化分析石蠟成型機(jī)可能存在的故障點(diǎn)。稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)的拉力系統(tǒng)，是將拉緊裝置與主鏈條設(shè)置在同一中心線上，消除了橫向應(yīng)力，使該裝置滑動(dòng)自如，有效地避免了蠟盤卡死故障。

圖3 稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)拉力監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖

通過完善的預(yù)警功能，最大程度地減少了設(shè)備無計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，確保生產(chǎn)計(jì)劃順利實(shí)施，為設(shè)備連續(xù)運(yùn)行提供保障。

圖4 為原有石蠟成型機(jī)拉力監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)上述對(duì)比分析，稱重式石蠟連續(xù)成型機(jī)，原理簡(jiǎn)單、注蠟精度高、受外界影響因素小、穩(wěn)定性好、自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)高精度連續(xù)生產(chǎn)。