Schenck质量秤在聚丙烯装置中的应用

2017-11-01赵一先毛向君

化工自动化及仪表 2017年4期

关键词：进料标定传感器

赵一先毛向君

(1.中国石油兰州石化设备维修公司；2.兰州寰球工程公司)

Schenck质量秤在聚丙烯装置中的应用

赵一先1毛向君2

(1.中国石油兰州石化设备维修公司；2.兰州寰球工程公司)

总结了Schenck质量秤在聚丙烯装置实际应用中出现故障的原因，并给出了相应的解决办法和质量秤的校验步骤。

质量秤故障解决校验

Schenck质量秤是一种具有连续计量功能且精度较高的称量设备，适用于各种环境的散料给料控制，在选煤、冶金、石化和火车/卡车精确称量快速装车系统中应用广泛。某年产11万吨聚丙烯(PP)装置就采用Schenck质量秤来控制PP进料，笔者以粉料秤Z-503为例说明Schenck质量秤在投运过程中的故障现象与相应的解决办法，以及Schenck质量秤的校验步骤。

1 Schenck质量秤

PP装置粉料秤Z-503主要由系统电源模块、系统模块、输入输出模块、机器控制站、数据采集模块、传输模块和变频单元组成，大致分为检测、控制和调节3个单元。

检测单元由数据采集模块和数据传输模块组成。数据采集模块将由两个称重传感器和一个测速探头所检测到的数据通过数据传输模块送到控制单元。

电源模块是供给控制器电源的器件，电源模块把外部的供电电压转变成系统所需的5V和24V两种电源电压，5V为卡件供电，24V为控制输出供电。

系统模块是Z-503称重系统的核心部件(即CPU)，称重程序存储在存储卡上。

I/O模块是称重控制器与过程控制现场设备之间的连接部件，可以接收和输出模拟信号/数字信号。

机器控制站控制实际生产，过程数据和质量秤数据显示在其上，可以操作并检查现行操作状态，维护时用来检查组态、设定参数，并可通过它更改组态和参数。

调节单元(即变频单元)接收I/O卡件输出的速度控制信号并通过调节电机的转速来控制进料量。

Schenck质量秤Z-503自带软件，软件版本FMD 1000-01。用户可根据具体工艺通过机器控制站进行组态与操作。

2 质量秤的工作和控制原理

Schenck质量秤采用科氏力力矩法测量原理，如图1所示，微粒在以角速度ω转动的系统中受到离心力FZ和摩擦力FR的作用，还受到垂直于其运动方向的惯性力FC的作用，通过测量FC即可得到微粒质量m。

图1 科氏力力矩法测量原理

PP物料由直流调速控制的双螺杆推动到测量料斗，然后落在测量轮上，并由测量轮带动从导流槽抛出，测量轮电机通过杠杆和预压紧弹簧将扭矩信号传送到两个载荷传感器，载荷传感器将力矩信号转换成电压信号，经数据采集模块转换为数字信息；同时，测量轮速度由测速探头采集，也通过数据采集模块转换后送入系统微处理器，通过扭矩和转速信号计算出当前流速，用它与设定值之差来修正变频驱动单元的频率，进而通过调节双螺杆输送电机的转速来实现稳定的进料(图2)。

图2 Schenck质量秤的控制原理框图

3 质量秤故障原因与解决办法

在实际生产中，质量秤Z-503出现最多的故障现象是其测量值在1 000kg上下波动，有时波动范围会更大，但正常情况下波动不到50kg。当波动过大时进料就会不稳，导致下游造粒机扭矩联锁停车。引起Z-503波动的因素较多，笔者在实际工作中总结的该类故障原因的判断与解决办法如下：

a. 首先检查测量轮和料斗内壁之间是否有块料，因为测量轮与料斗壁间隙较小，在正常进料时不会受影响，当上游有块料时，就会卡在测量轮与料斗之间，测量轮在转动过程中会与内壁刮擦，导致扭矩不稳，秤体波动。大部分的秤体波动都是由块料卡涩导致的。将秤体与料斗之间的块料除去，即可解决问题。

b. 检查没有块料后，手动盘车检查测量轮的轴承是否完好，质量秤的检测信号是通过机械传动和杠杆传递扭矩信号的，当摩擦系数变化时测量误差也加大。测量轮轴承不完好直接会影响到测量精度。当手动盘车发现阻力较大时更换测量轮轴承即可。

c. 检查传感器的固定有无松动，在传感器处于自由状态时检查顶丝与传感器两端的距离是否对等。秤在工作时两传感器同时采集数据信号取平均值后运算传输，当传感器固定不稳或两个传感器与顶丝的距离不相等时会出现一个传感器受力较大，两传感器采集的数据不同，从而造成测量波动的现象。传感器处于自由状态时调整传感器位置将两个传感器的受力调整均匀，问题得以解决。

d. 当传感器和轴承都无问题时，将仪表控制与电气控制分开，以变频驱动单元的速度输入端子为界将信号分为两部分，端子之前为仪表控制部分，之后为电气控制部分。仪表与电气相关联的信号有释放、急停、故障和速度设定4组信号，释放为仪表DO信号控制电机的开停，急停和故障为电气送仪表的信号。在这里主要关注速度设定这组信号，通过检查速度设定信号和电气变频单元的输出电压可以判断故障是在仪表控制部分还是在电气控制执行部分，即将万用表串进速度设定信号，用另一个万用表检查变频器的输出电压，开Z-503时注意观察当设定改变时电流的变化状况和变频器的输出电压情况，波动在先者为主要检查对象。如果故障在仪表部分则检查系统模块和I/O模块是否正常，如不正常即更换；如果故障在电气部分需要检查变频单元，如有问题更换相应部件。

4 质量秤的校验

Schenck质量秤的标定有两种方法：即砝码标定法和物料标定法，在此笔者主要介绍物料标定法的详细流程。

首先进行程序清零，在标定功能下修改预进料ON为OFF(即关预进料电机)，然后开Z-503(即开测量轮电机)，最后在标定功能下清零。需要注意的是：在程序清零时测量轮一直要处于开状态，即动态标零。实现量程标定，首先清除累计量Z1或记录进料前的Z1累计值，启动秤并输入设定值Z(按工艺条件设定为7 000kg/h)，一小时后记录累计进料量Z2，实际下料量F=Z2-Z1，并与设定值Z进行对比，最后修改量程校正系数P03.05(校正系数P03.05(新)=P03.05(旧)×F/Z=1.1000×6.8÷7.0=1.0785)。