自动包装秤经过多年使用后,包装出厂尿素的实际重量离散性大,尿素包装秤的出现的故障频率越来越高,维修成本也逐年递增,称重控制显示器更换很频繁,极大增加了维护人员的工作时间,并且袋重出厂不合格导致企业巨大的损失。出于这些原因，2007年6月决定对3#和4#线包装秤系统进行了改造,改造成功后4#线为小包装尿素至今运行稳定可靠,产品包装合格率达100%。

1原包装秤使用情况

原包装秤是单台双联包装秤,采用双支点结构,称重系统仪表采用双称重模块。双称重模块只能保证称重模块安装位置的平衡,而使用过程中尿素粉尘不可避免地会影响双称重模块的非安装位置的平衡,从而造成称重质量的超差。改造后,采用三点平衡式测量模块,可避免上述不平衡问题,提高和保证了称重质量;称重控制仪表新增了许多控制功能,如自动平衡、自动去皮及自动超差报警等。原下料斗材质是碳钢,而尿素具有很强的腐蚀性,造成下料斗仓门关闭不严和下料斗的腐蚀,尿素粉尘泄漏污染工作环境,给员工的身体健康造成很大影响。

1.1称重系统的组成

称重控制系统是由2块称重模块和1台称重控制仪组成。称重模块是一个拉力传感器,是连接称重料斗和称重控制仪的桥梁。通过称重模块接受到的力转换为电动信号传送至称重控制仪,通过称重控制仪和程序控制器控制粗加料和细加料料门电磁阀、夹袋器电磁阀。

1.2称重系统的主要工作原理

造粒系统来的尿素经大皮带送至分料器小皮带,再进入分料器中,然后从分料器由粗加料、细加料机构控制尿素进入称重料斗。尿素的质量通过称重模块将信号转换成电信号,通过数模转换后,料斗中的尿素质量显示在称重控制仪上,然后控制料斗底门机构电磁阀,将尿素装入编织袋中。称重控制仪是整套包装秤的控制指挥中心,

控制每袋尿素质量的精确度和包装的称重速度。控制仪为称重模块提供电源,并把拉力传感器的信号送至称重控制仪上。袋重信号通过中心控制仪送至控制仪上,通过RS232通信至PLC上进行称重速度控制。

1.3称重系统的主要功能

3#线包装规格为40kg/袋,4#线包装规格为25或40kg/袋。包装速度与该速度下的包装精度呈反比关系,下料速度快,包装秤的精确度就差,误差较大,离散性也大。

由于包装速度与包装精度呈反比关系,除控制仪本身的影响外,关键是调整好细加料的关闭值。而细加料的关闭值除自身因素外,还必须注意细加料门开口处飞料的自动跟踪补偿。称重控制仪除了显示袋重质量外,还有许多显示功能,如用英文或符号、代码显示故障、范围误差、零点误差、质量超差、质量不足、校准误差等信息,一旦运行过程中出现问题,立即报警,显示出故障信息以便处理。

1.4称重控制系统存在的问题

(1)包装精度低

据2001年至2007年运行统计,4条包装线存在着同样的特性,即15袋/min的包装速度虽能满足使用要求,但随着使用时间的推延,离生产实际的要求还有差距,包装精度为(40!0.2)kg时的合格率为99.99%。其根本原因在于称重控制仪产品较老,芯片运算、存贮速度较慢,很难精确控制粗、细加料门的关闭时间。如果粗、细加料门的关闭控制得不好就会出现飞料,而飞料不能准确计算、自动跟踪补偿,从而无法精确地进行补差。从质量显示上看,每袋尿素的质量至少有50g的偏差,再加上细加料门在关闭时间无法实现准确关闭,每袋的称重值又是一个模糊值,零点跟踪校秤就无法正常进行,每袋尿素的质量偏差达!100g。近几年来,包装秤全部处于正偏差工作状态,以包装1000t/d尿素计,尿素产量为300kt/a时,损耗尿素为900t/a。

(2)仪表故障率高

由于包装秤处容易产生尿素粉尘,对电子元件以及引线接点的腐蚀特别严重;另外,现场仪表控制箱在结构上存在缺陷,密封性不佳,使腐蚀现象加剧。曾多次出现由于接触不良而导致控制模块误动作,且发生此类情况不易迅速找出故障原因,从而影响成品装置的正常生产。同时由于粉尘的原因,导致控制准确度得不到满足,且控制模块中的电子元件容易损坏,而备件数量有限,给仪表维护人员的日常维护带来极大不便。

(3)数据统计及管理无法进行

由于采用RS232进行通信,包装袋数在给计算机传输过程中经常失真,特别是在几条线同时工作时,计算机根本无法同时接受和显示数据,更不能进行统计和管理。无法用计算机管理数据,就谈不上分析、处理包装超差质量事故,使仪表的日常维护以及管理不能正常进行。

2称重系统改造及运行情况

2007年7月决定先对成品3#和4#线包装秤进行全面改造,选用敞口袋式净重式双联秤,先后对控制系统进行了测试、改型、元件更换。通过实际包装测试,各项技术指标均满足要求。

2.1称重系统运行情况

3#和4#线包装秤改造后,各类技术指标稳定可靠,运行3个月以来没有出现任何故障。把原来的双称重模块改成三点平衡式称重模块,并在每台秤的称量料斗旁加装上、下2个可自动移动的22.5kg砝码进行跟踪自动校秤。现场控制系统采用双面多功能显示,把每个工作状态通过发光指示灯同时显示在操作盘上。每袋的实际包装质量值累计通过传送模块传送至欧姆龙系列可编程控制器的CPU模块,对称重的数据进行处理,从而反过来实现对包装秤的称重系统的控制。2.2可编程控制器控制的优点

(1)采用应用范围广、技术成熟可靠的欧姆龙系列可编程控制器,使运算和对粗、细下料的处理速度加快,包装速度快且准确,精确度高而无误。改造前,包装速度最快12袋/min,改造后包装速度18袋/min。显示刻度,改造前是50g分辨率,改造后是1g分辨率。所有控制采用集成式,现场控制仪表模块布局设计精致合理,通过高效模拟电路设计以及看门狗防死电路设计,保证了整个定量包装系统可靠稳定运行。采用可编程控制器,将程序固化在CPU模块上,不受电源波动的影响。同时,该系统还具有防雷击、电磁干扰以及不受环境温度的影响等优点。

(2)称量范围扩大。改造前,只有40kg/袋1种称量方式。改造后,具有从25~40kg/袋连续称量功能,可以根据需要选择包装质量,无论选择的包装重量为多少,称量的下料速度都能达到18袋/min,而且累计误差始终接近于零点。由于控制系统采用可编程控制器,运算过程快而准确,对传感器送入的信号能快速及时地运算,并把结果快速传送至粗、细下料电磁阀上进行控制。由于粗、细下料阀能及时关闭,再加上批为零跟踪调整,使每袋质量都控制在零点的!20g范围波动。

补偿(新值)=补偿(旧值)+(平均值误差比例常数),每包装1袋尿素都进行有效测量,并存储该值,再与目标值进行比较,对误差进行累加,从开始到最后都依靠累计偏差进行调整。例如:这一袋称量与目标值比较多几十克,下一袋就减少多出质量的80%,再下一袋又减少80%,这样累计偏差始终调整着每一袋的下料值。该包装秤离散性小,包装都在!20g偏差范围内工作。由于整个累计偏差接近于零点,不管包装多少袋尿素,都不会造成大量尿素的损耗。

(3)在操作盘上,用指示灯同时指示每个动作的工作状态,便于操作工直接观察,更便于维修人员对故障快速排除。料斗两旁加1对校秤砝码,在包装运行过程中能按照设定时间自动进行强行校秤,或可以按校秤键随时校秤,彻底解决了粉尘粘贴料斗和环境温度变化干扰包装精度的问题,使得校秤更加快捷方便。

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