某集团公司1.5万t/a三聚氰胺装置自2000年4月投产以来,由于成品包装机组中智能称重控制系统设计缺陷和系统软件性能稳定性差,曾多次发生称重控制PLC联锁,电子秤不下料,包装合格率低等故障,虽经外方专家多次检修、调试,但收效甚微。该机组的频繁停机,不但损耗了大量包装用料,增加了检修费用,而且给整个三聚氰胺装置长周期稳定生产带来了重大隐患。
1、问题分析
经分析影响整个称重控制系统失控的原因主要有以下几个方面:(1)称重控制系统软件算法不合理,不能对称重误差自动跟踪修正;(2)小螺杆转速过快,控制细下料作用未发挥;(3)物料在粉仓中压力、温度、堆密度等外在因素。
2、控制系统改造方案
原电子秤由PLC控制系统和专用称重处理器构成,根据现场称重实际情况,利用原有PLC控制系统,用国产西安某公司MF2001NT智能称重处理器取代原称重处理器,改用智能修正算法,亦即根据前次称重结果,自动修正下料量,使所得结果更接近设计值,同时,在异型包装时(如1t量包装)可按40袋完成,并且记忆每袋实际称量值,使累计误差得以补偿,同时加接细下料电机变频调速系统,以达到下料量平稳、准确。在机械结构上料仓与电子秤设计泄压口,便于释放压力和降低温度,根据实际情况调整下料螺杆,减小气缸阻尼,消除控制和执行机构动作时滞。
2.1改进软件算法自动修正误差
对称重系统的改造,主要利用了当前重量与最终设定重量的比较计算,自动修正称重中物料落差量,逐位逼近计算来实现称重精确度。
PLC发出称重信号,关闭电子秤底门,自动除皮重,然后启动粗细下料电机,打开下料挡板,同时大小螺杆输料,当达到预设定重量(15kg)时,关闭粗下料电机,由细下料电机控制小螺杆下料,当达到或接近最终重量(25kg)时,关闭下料挡板,给PLC发出称重完成信号,若当前重量不符要求:①在工艺要求的误差范围内,记录当前重量与设定的最终重量差值,把这个差值与下一次称量中,关闭下料挡板后的落下余料相加,来逐步逼近设定的最终重量;②若严重超差,称重报警,然后手动强制放料。若符合要求,PLC控制夹袋、下料、抽气过程,整个称重过程结束。
2.2变频调速系统控制小螺杆细下料量
随着变频技术发展成熟,变频调速已成为电机调速系统首选,在改造中采用了开环控制方式,由PLC来控制小螺杆的开/停,变频器用来变频降低小螺杆电机转速,由下料后包装的合格率来手动设定变频器频率,根据实际测算,在频率降到25Hz,转速为345r/min时,下料平稳精确,明显改善了小螺杆转速过快造成的误差。
2.3设计加装泄压口,改变物料物理性状
为了减少料仓与电子秤压力与温度变化,在密闭的料仓顶部开凿了4个直径10cm的圆孔,安装过滤网,使料仓压力释放,温度降低,堆密度由0.8kg/dm3降低为0.74kg/dm3,而且三聚氰胺粉尘不易溢出,有效缓解了由此造成的物料流速过快的问题。
3改造效果
在2002年6月,我们依照上述方案对原称重控制系统进行了改造,投资少,成效高,包装合格率由72%上升到改造后的98%,达到了预期目标,适应了高负荷、长周期的生。实践证明,利用国内成熟的控制方案来修正国外设备中技术缺陷,扬长避短,不仅可行,而且效果显著。

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