分體式料斗秤可行性分析

丁傳海,裴 霖,李愷祺

(中國(guó)石油吉林石化公司 電儀中心,吉林 吉林 132021)

料斗秤門(mén)設(shè)計(jì)不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求,檢測(cè)元件多、故障率高,造成故障后處理難度大,影響產(chǎn)品質(zhì)量,將料斗秤門(mén)由一體式改為分體式結(jié)構(gòu),改造后運(yùn)行程序簡(jiǎn)單,保證了稱重精度,也減少故障處理時(shí)間。

1 秤體結(jié)構(gòu)與順序控制

1.1 主秤結(jié)構(gòu)及控制原理

主秤是承載膠料的設(shè)備,它將系統(tǒng)送過(guò)來(lái)膠粒的重量通過(guò)控制器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量[1]。詳細(xì)過(guò)程為：通過(guò)固定在四周的稱重傳感器將重量值由模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量傳輸?shù)酵欣郌-701C稱重控制器上,F-701C稱重控制器再傳輸?shù)絇LC上,PLC根據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)粗給料閥、精給料閥、秤門(mén)的控制[2]。秤體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 料斗秤的付秤與主秤結(jié)構(gòu)

如圖2所示為秤體氣缸及檢測(cè)元件,開(kāi)始稱重前,稱重箱放料門(mén)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài),閉合位置由磁環(huán)開(kāi)關(guān)SQ1檢測(cè)(PLC地址號(hào)I5.4為ON),并且粗流、精流閥都處于失電狀態(tài),給料門(mén)處于關(guān)閉位置。在自動(dòng)控制時(shí),F-701C反饋PLC重量為零的信號(hào),PLC控制粗給料閥門(mén)YV17開(kāi)啟,直到重量接近設(shè)定值時(shí),關(guān)閉粗給料閥門(mén),開(kāi)啟精給料閥門(mén)YV14,直至主秤稱重達(dá)到設(shè)定值,關(guān)閉精給料閥門(mén),延時(shí)落料過(guò)程,再開(kāi)啟排料門(mén)YV15、YV16,完成一次稱重過(guò)程[3]。

圖2 秤體氣缸及檢測(cè)元件

粗流信號(hào)(PLC輸入地址號(hào)I5.0)：開(kāi)始稱重時(shí),稱重控制器傳至PLC的粗流和精流信號(hào)都為ON,粗流閥(PLC輸出地址號(hào)Q13.6)、精流閥(PLC輸出地址號(hào)Q13.4)同時(shí)得電,氣缸桿縮回,驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作,帶動(dòng)給料門(mén)完全打開(kāi),物料快速進(jìn)入稱重料斗,部分控制程序截圖見(jiàn)圖3[4]。

圖3 粗給料閥PLC控制程序

精流信號(hào)(PLC輸入地址號(hào)I5.1)：I5.1由F701C輸出信號(hào),程序如圖4所示,當(dāng)I5.1得電后,精給料閥得電,閥門(mén)開(kāi)啟,并在設(shè)計(jì)上沒(méi)有自保程序,達(dá)到稱重的要求,I5.1失電精給料閥門(mén)關(guān)閉[5]。

圖4 精給料閥PLC控制程序

1.2 付秤結(jié)構(gòu)及控制原理

付秤稱重計(jì)量部分,現(xiàn)場(chǎng)使用的是梅特勒-托利多IND131稱重顯示控制器[6]。付秤除具備稱重功能外,排料階段還能暫時(shí)儲(chǔ)存上游設(shè)備輸送來(lái)的膠料。在主秤上方,由固定在框架上的付稱傳感器鏈接稱體,通過(guò)傳感器將重量信號(hào)傳輸?shù)絀ND131稱重顯示控制器,也將超重信號(hào)送至料斗稱控制柜,發(fā)出警報(bào)通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員[7]。

2 設(shè)計(jì)缺陷及改進(jìn)方法

2.1 秤體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

由于設(shè)計(jì)不合理,秤體結(jié)構(gòu)沒(méi)有考慮到檢修清理工作的便捷性及檢修成本,以及電氣稱重功能重復(fù)設(shè)計(jì),造成其功能無(wú)實(shí)際意義,付秤稱重功能部分可以簡(jiǎn)化,綜合各種因素可以考慮做以下改進(jìn)。

2.2 改進(jìn)方法

2.2.1 拆除付秤上的2個(gè)傳感器及其附件

拆除傳感器及其附件,可以簡(jiǎn)化秤體機(jī)械結(jié)構(gòu)。同時(shí),可以節(jié)約高價(jià)格傳感器和稱重顯示控制器采購(gòu)成本,簡(jiǎn)化電氣過(guò)程控制,便于檢修和日常維護(hù)[8]。

2.2.2 加裝檢測(cè)堵膠報(bào)警用的料位開(kāi)關(guān)替代稱重傳感器超重報(bào)警職能

料位開(kāi)關(guān)是測(cè)量用的儀表設(shè)備,測(cè)量固體料位高低的元器件。這次改造選用其中一種音叉料位開(kāi)關(guān)。音叉開(kāi)關(guān)原理是一對(duì)壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)反饋信號(hào),當(dāng)音叉被固體顆粒浸沒(méi)時(shí)振動(dòng)頻率和振幅將發(fā)生變化,由元件內(nèi)的電路板將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量,參與系統(tǒng)控制。

2.2.3 將進(jìn)料斗改造成分體式的結(jié)構(gòu),可左右兩側(cè)分開(kāi)

分體的粗、精給料門(mén)安裝在新增的4個(gè)相互平行的滑道上,粗、精給料門(mén)可以通過(guò)氣缸帶動(dòng)其運(yùn)行,正常運(yùn)行時(shí)閉合,分開(kāi)后便于檢修清理。分體的給料門(mén)可考慮用氣缸驅(qū)動(dòng)或采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),改造后的付秤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5所示[9]。

圖5 改造后的付秤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3 結(jié) 論

通過(guò)上述改進(jìn)措施,可以減少停車(chē)檢修時(shí)間,現(xiàn)場(chǎng)控制柜安裝人機(jī)界面,操作直觀[10]。一條生產(chǎn)線每月可減少因堵膠停車(chē)1 h以上,全年減少停車(chē)時(shí)間12 h。以其中一種牌號(hào)產(chǎn)品為例,每噸產(chǎn)品平均售價(jià)2.4萬(wàn)元,成本1.4萬(wàn)元,利潤(rùn)1萬(wàn)元,每小時(shí)生產(chǎn)2.5噸,年可創(chuàng)收12*1*2.5=30萬(wàn)元。如果是多條生產(chǎn)線改造,年可創(chuàng)效將更加可觀。

利用自動(dòng)控制及力學(xué)原理,對(duì)料斗秤分體式的技術(shù)改造,可以提高工作效率,同時(shí)確保改造項(xiàng)目的投資達(dá)到預(yù)期的效果,一般投入使用后當(dāng)年內(nèi)既可收回投資成本,同時(shí)改造后又能及時(shí)快速清理堵塞在料斗內(nèi)的膠料,大大減輕清膠工作量,避免長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失,企業(yè)生產(chǎn)及檢修成本也隨之降低,間接增加產(chǎn)品利潤(rùn)。