聚合工藝?yán)鋮s料倉物位計改造方案與實(shí)施 ，介紹了聚合工藝中冷卻料倉的作用以及相關(guān)的設(shè)備用途, 分析了冷卻料倉物位計在使用過程中存在的問題以及對日常生產(chǎn)統(tǒng)計帶來的不利影響。針對出現(xiàn)的問題開展系統(tǒng)分析, 確定了物位計位置變更以及制作安裝固定支架的改造方案, 調(diào)研分析物料工況, 合理完成設(shè)備選型, 完成設(shè)備安裝調(diào)試并取得了良好的效果, 為導(dǎo)波雷達(dá)物位計探桿過長所造成的計量問題提供了有效的解決方案, 提高了物位計的抗*力以及計量準(zhǔn)確度。
天津海晶聚合有限公司在聚合工藝中所使用的冷卻料倉直徑2 400 mm, 全高5 087 mm, 自重3.6 t, 容積為20 m3, 罐體材質(zhì)0Cr18Ni9, 罐內(nèi)通入循環(huán)氮?dú)? 主要功能為PA6切片冷卻以及保護(hù)貯藏。
1 冷卻料倉物位計簡介
冷卻料倉主要設(shè)備及管線簡圖如圖1所示。
冷卻塔:承接干燥塔下料的高溫切片, 輔以冷卻循環(huán)氮?dú)鈱Ω稍锏那衅M(jìn)行降溫, 起到冷卻物料防止切片氧化的作用。
圖1 冷卻料倉主要設(shè)備及管線簡圖
粉塵過濾器:內(nèi)部設(shè)有濾網(wǎng), 過濾冷卻氮?dú)庠谘h(huán)過程中夾雜的各類雜質(zhì), 起到凈化氮?dú)馐蛊溲h(huán)使用的作用。
換熱器 (A、B) :管殼式換熱器, 通過冷卻循環(huán)水對循環(huán)氮?dú)膺M(jìn)行降溫, 從而使循環(huán)氮?dú)馀c高溫切片持續(xù)換熱, 達(dá)到切片降溫的作用。
氮?dú)庋h(huán)風(fēng)機(jī) (A、B) :氮?dú)庋h(huán)風(fēng)機(jī)流量3 360 m3/h, 全壓10 000 Pa, 電機(jī)功率30 kW, 轉(zhuǎn)速2 900 r/min。
旋轉(zhuǎn)出料機(jī):通過旋轉(zhuǎn)出料閥將合格的冷卻切片輸送到產(chǎn)品的下一道工序。
導(dǎo)波雷達(dá)物位計:蘇州華陸HLRD311智能型導(dǎo)波雷達(dá)物位計, 接觸式測量, 與被測介質(zhì)的物理特性變化無關(guān), 耐溫達(dá)150℃, 耐壓達(dá)40 bar (4×106Pa) [1] 李寧.導(dǎo)波雷達(dá)物位計的選用[J].中國信息化, 2013 (12) :13-15.">[1]。
2 冷卻料倉物位計使用中存在的問題
冷卻料倉作為聚合工藝中冷卻工序的反應(yīng)釜, 即是切片降溫反應(yīng)罐體, 又是切片保護(hù)儲藏容器[2]潘宇明.PA6聚合設(shè)備及工藝調(diào)優(yōu)再探[J].山東紡織技術(shù), 1998 (2) :35-36.">[2]。因此冷卻料倉的物位計不僅有料位連鎖的作用, 還具備PA6切片盤存計量功能。但由于一些客觀原因, 物位計監(jiān)控曲線出現(xiàn)了大幅度的鋸齒波形, 測量數(shù)值大幅度跳動, 已無法做到準(zhǔn)確計量, 日常生產(chǎn)中物位只能通過罐體視鏡進(jìn)行參照物的估計判定, 嚴(yán)重影響了生產(chǎn)過程的連續(xù)穩(wěn)定, 并且無法做到產(chǎn)品的產(chǎn)量估算, 為日常生產(chǎn)以及月末盤存帶來了極其不利的影響。
3 物位計問題分析以及改進(jìn)措施
通過曲線分析, 我們發(fā)現(xiàn)物位計的曲線波動很可能是由于探測桿彎曲觸壁造成的。由于罐體較高, 探測桿長度較長, 桿頭處無固定, 探測桿在罐內(nèi)存在較大的晃動幅度, 尤其是低料位時隨著物料的下料沖擊, 探測桿在罐內(nèi)搖擺不定, 十分不利于有效測量。另外, 物位計的安裝位置選擇不當(dāng), 致使探桿與罐壁距離十分接近, 當(dāng)探桿頭被覆蓋后, 物料下料不斷沖擊桿體導(dǎo)致探桿彎曲變型, 桿體間歇性觸壁, 也是物位計監(jiān)控曲線大幅度鋸齒波形產(chǎn)生的原因。因此制定了三條改進(jìn)措施以助于解決物位計的問題:改變物位計的安裝位置, 盡可能的使探桿遠(yuǎn)離罐壁;固定物位計的底部桿頭, 大幅減小探桿在罐內(nèi)的晃動幅度;重新設(shè)定物位計的技術(shù)參數(shù), 完成料位整定, 達(dá)到準(zhǔn)確計量。
4 物位計改造方案的實(shí)現(xiàn)
**步:利用罐體原有的一個預(yù)留口, 通過加工一個定制的安裝法蘭, 完成了物位計的移位工作, 其示意圖如圖2所示。
圖2 物位計的移位示意圖
通過雷達(dá)物位計的移位安裝, 使得物位計探桿與罐壁的距離加大, 有效避免了桿體彎曲觸壁, 從而保證了料位的正常測量。由于原先雷達(dá)物位計與循環(huán)氮?dú)獾倪M(jìn)風(fēng)口距離很近, 大量氮?dú)獯祾哂谔綏U上也容易導(dǎo)致探桿形變, 移位后這一隱患也得以排除。
**步:為雷達(dá)物位計的尾部桿頭制作了一個固定支架, 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。
圖3 固定支架結(jié)構(gòu)示意圖
雷達(dá)物位計尾部桿頭的固定支架由3部分組成, 分別為外部不銹鋼管、空芯絕緣嵌套以及不銹鋼支架。不銹鋼管采用材質(zhì)304, 規(guī)格φ25×3的鋼管?？招窘^緣嵌套選用聚醚醚酮 (PEEK) 材質(zhì), 聚醚醚酮 (PEEK) 樹脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料, 具有較高的熔點(diǎn) (334℃) , 連續(xù)使用溫度為260℃;機(jī)械性能優(yōu)異, 具有良好的韌性和剛性, 它具備與合金材料媲美的對交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性;并且自潤滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃;耐剝離性、耐磨性以及*絕緣穩(wěn)定性使其可以上乘地應(yīng)用于PA6切片冷卻工藝這一特殊工況[3]田愛國, 郭強(qiáng).聚醚醚酮及其復(fù)合材料的特性與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].工程塑料應(yīng)用, 2002, 30 (2) :22-23.">[3]。通過機(jī)械加工將PEEK棒體嵌套于不銹鋼管內(nèi), 中間加工出φ16的空槽以便插入物位計的桿頭。*后利用304材質(zhì)的不銹鋼板切割、加工、焊接成三角支架, 起到固定支架的作用。
第三步:對雷達(dá)物位計的儀表進(jìn)行重新設(shè)定, 在功能“探頭末端”選項中將free (懸空) 修改為tie down isol. (連接到絕緣物) , 并且完成物位計的掃描自學(xué)習(xí)功能, 至此雷達(dá)物位計的改造調(diào)試過程完畢[4]張文萍, 張魯蘭, 王彬, 等.雷達(dá)物位計在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用探討[J].可編程控制器與工廠自動化, 2010 (9) :73-75.">[4]。探頭末端的選項修改圖如圖4所示。
圖4 功能“探頭末端”選項圖
通過改進(jìn), 克服了冷卻料倉雷達(dá)物位計探桿過長容易彎曲的故障隱患, 規(guī)避了循環(huán)氮?dú)鈱μ綏U持續(xù)施力所帶來的風(fēng)險, 并且增加了探桿與罐壁之間的距離, 顯著提高了物位計的抗*力, 使得物位計量的準(zhǔn)確性大為提高, 為生產(chǎn)過程中的計量控制和物料盤存提供了有力保障。
5 改造后的計量效果
改造前, 在控制輸出不變的情況下, 物位計的計量顯示從54.4%~91.4%呈鋸齒波形跳動, 無法進(jìn)行料位控制, 也無法完成物料的準(zhǔn)確計量。改造前料位波形如圖5所示。
改造后, 在控制輸出不變的情況下, 物位計的計量顯示一直保持在94.9%, 呈直線波形, 料位控制穩(wěn)定有效。改造后料位波形如圖6所示。
圖5 改造前冷卻料倉物料波形圖
圖6 改造后冷卻料倉物料波形圖
對比改造前后的結(jié)果可以看出, 改造前物位計無法完成計量工作, 改造后計量結(jié)果穩(wěn)定可靠, 波形曲線保持平穩(wěn), 保證了冷卻工藝的正常運(yùn)行。
6 結(jié)語
綜上所述, 通過設(shè)備的安裝改造雷達(dá)物位計克服了諸多外界因素的影響, 增強(qiáng)了自身的計量精度, 為生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定控制以及準(zhǔn)確計量提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。經(jīng)過驗證已經(jīng)確定針對導(dǎo)波雷達(dá)物位計選型過程中, 因探桿過長造成的計量不準(zhǔn)影響可以通過后期改造予以修正。通過加裝固定支架的形式, 能夠有效地解決雷達(dá)物位計探桿過長、懸空不穩(wěn)所造成的各類錯誤數(shù)據(jù), 為桿式雷達(dá)物位計故障排除提供了一項行之有效的改造方案, 為進(jìn)一步提升雷達(dá)物位計的抗*力以及計量準(zhǔn)確性提供了指導(dǎo)性的建議。
