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自動包裝秤經(jīng)過多年使用后,包裝出廠尿素的實際重量離散性大,尿素包裝秤的出現(xiàn)的故障頻率越來越高,維修成本也逐年遞增,稱重控制顯示器更換很頻繁,極大增加了維護人員的工作時間,并且袋重出廠不合格導致企業(yè)巨大的損失。出于這些原因，2007年6月決定對3#和4#線包裝秤系統(tǒng)進行了改造,改造成功后4#線為小包裝尿素至今運行穩(wěn)定可靠,產(chǎn)品包裝合格率達100%。

1原包裝秤使用情況

原包裝秤是單臺雙聯(lián)包裝秤,采用雙支點結(jié)構(gòu),稱重系統(tǒng)儀表采用雙稱重模塊。雙稱重模塊只能保證稱重模塊安裝位置的平衡,而使用過程中尿素粉塵不可避免地會影響雙稱重模塊的非安裝位置的平衡,從而造成稱重質(zhì)量的超差。改造后,采用三點平衡式測量模塊,可避免上述不平衡問題,提高和保證了稱重質(zhì)量;稱重控制儀表新增了許多控制功能,如自動平衡、自動去皮及自動超差報警等。原下料斗材質(zhì)是碳鋼,而尿素具有很強的腐蝕性,造成下料斗倉門關(guān)閉不嚴和下料斗的腐蝕,尿素粉塵泄漏污染工作環(huán)境,給員工的身體健康造成很大影響。

1.1稱重系統(tǒng)的組成

稱重控制系統(tǒng)是由2塊稱重模塊和1臺稱重控制儀組成。稱重模塊是一個拉力傳感器,是連接稱重料斗和稱重控制儀的橋梁。通過稱重模塊接受到的力轉(zhuǎn)換為電動信號傳送至稱重控制儀,通過稱重控制儀和程序控制器控制粗加料和細加料料門電磁閥、夾袋器電磁閥。

1.2稱重系統(tǒng)的主要工作原理

造粒系統(tǒng)來的尿素經(jīng)大皮帶送至分料器小皮帶,再進入分料器中,然后從分料器由粗加料、細加料機構(gòu)控制尿素進入稱重料斗。尿素的質(zhì)量通過稱重模塊將信號轉(zhuǎn)換成電信號,通過數(shù)模轉(zhuǎn)換后,料斗中的尿素質(zhì)量顯示在稱重控制儀上,然后控制料斗底門機構(gòu)電磁閥,將尿素裝入編織袋中。稱重控制儀是整套包裝秤的控制指揮中心,

控制每袋尿素質(zhì)量的精確度和包裝的稱重速度?？刂苾x為稱重模塊提供電源,并把拉力傳感器的信號送至稱重控制儀上。袋重信號通過中心控制儀送至控制儀上,通過RS232通信至PLC上進行稱重速度控制。

1.3稱重系統(tǒng)的主要功能

3#線包裝規(guī)格為40kg/袋,4#線包裝規(guī)格為25或40kg/袋。包裝速度與該速度下的包裝精度呈反比關(guān)系,下料速度快,包裝秤的精確度就差,誤差較大,離散性也大。

由于包裝速度與包裝精度呈反比關(guān)系,除控制儀本身的影響外,關(guān)鍵是調(diào)整好細加料的關(guān)閉值。而細加料的關(guān)閉值除自身因素外,還必須注意細加料門開口處飛料的自動跟蹤補償。稱重控制儀除了顯示袋重質(zhì)量外,還有許多顯示功能,如用英文或符號、代碼顯示故障、范圍誤差、零點誤差、質(zhì)量超差、質(zhì)量不足、校準誤差等信息,一旦運行過程中出現(xiàn)問題,立即報警,顯示出故障信息以便處理。

1.4稱重控制系統(tǒng)存在的問題

(1)包裝精度低

據(jù)2001年至2007年運行統(tǒng)計,4條包裝線存在著同樣的特性,即15袋/min的包裝速度雖能滿足使用要求,但隨著使用時間的推延,離生產(chǎn)實際的要求還有差距,包裝精度為(40!0.2)kg時的合格率為99.99%。其根本原因在于稱重控制儀產(chǎn)品較老,芯片運算、存貯速度較慢,很難精確控制粗、細加料門的關(guān)閉時間。如果粗、細加料門的關(guān)閉控制得不好就會出現(xiàn)飛料,而飛料不能準確計算、自動跟蹤補償,從而無法精確地進行補差。從質(zhì)量顯示上看,每袋尿素的質(zhì)量至少有50g的偏差,再加上細加料門在關(guān)閉時間無法實現(xiàn)準確關(guān)閉,每袋的稱重值又是一個模糊值,零點跟蹤校秤就無法正常進行,每袋尿素的質(zhì)量偏差達!100g。近幾年來,包裝秤全部處于正偏差工作狀態(tài),以包裝1000t/d尿素計,尿素產(chǎn)量為300kt/a時,損耗尿素為900t/a。

(2)儀表故障率高

由于包裝秤處容易產(chǎn)生尿素粉塵,對電子元件以及引線接點的腐蝕特別嚴重;另外,現(xiàn)場儀表控制箱在結(jié)構(gòu)上存在缺陷,密封性不佳,使腐蝕現(xiàn)象加劇。曾多次出現(xiàn)由于接觸不良而導致控制模塊誤動作,且發(fā)生此類情況不易迅速找出故障原因,從而影響成品裝置的正常生產(chǎn)。同時由于粉塵的原因,導致控制準確度得不到滿足,且控制模塊中的電子元件容易損壞,而備件數(shù)量有限,給儀表維護人員的日常維護帶來極大不便。

(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計及管理無法進行

由于采用RS232進行通信,包裝袋數(shù)在給計算機傳輸過程中經(jīng)常失真,特別是在幾條線同時工作時,計算機根本無法同時接受和顯示數(shù)據(jù),更不能進行統(tǒng)計和管理。無法用計算機管理數(shù)據(jù),就談不上分析、處理包裝超差質(zhì)量事故,使儀表的日常維護以及管理不能正常進行。

2稱重系統(tǒng)改造及運行情況

2007年7月決定先對成品3#和4#線包裝秤進行全面改造,選用敞口袋式凈重式雙聯(lián)秤,先后對控制系統(tǒng)進行了測試、改型、元件更換。通過實際包裝測試,各項技術(shù)指標均滿足要求。

2.1稱重系統(tǒng)運行情況

3#和4#線包裝秤改造后,各類技術(shù)指標穩(wěn)定可靠,運行3個月以來沒有出現(xiàn)任何故障。把原來的雙稱重模塊改成三點平衡式稱重模塊,并在每臺秤的稱量料斗旁加裝上、下2個可自動移動的22.5kg砝碼進行跟蹤自動校秤?，F(xiàn)場控制系統(tǒng)采用雙面多功能顯示,把每個工作狀態(tài)通過發(fā)光指示燈同時顯示在操作盤上。每袋的實際包裝質(zhì)量值累計通過傳送模塊傳送至歐姆龍系列可編程控制器的CPU模塊,對稱重的數(shù)據(jù)進行處理,從而反過來實現(xiàn)對包裝秤的稱重系統(tǒng)的控制。2.2可編程控制器控制的優(yōu)點

(1)采用應用范圍廣、技術(shù)成熟可靠的歐姆龍系列可編程控制器,使運算和對粗、細下料的處理速度加快,包裝速度快且準確,精確度高而無誤。改造前,包裝速度最快12袋/min,改造后包裝速度18袋/min。顯示刻度,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,現(xiàn)場控制儀表模塊布局設計精致合理,通過高效模擬電路設計以及看門狗防死電路設計,保證了整個定量包裝系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行。采用可編程控制器,將程序固化在CPU模塊上,不受電源波動的影響。同時,該系統(tǒng)還具有防雷擊、電磁干擾以及不受環(huán)境溫度的影響等優(yōu)點。

(2)稱量范圍擴大。改造前,只有40kg/袋1種稱量方式。改造后,具有從25~40kg/袋連續(xù)稱量功能,可以根據(jù)需要選擇包裝質(zhì)量,無論選擇的包裝重量為多少,稱量的下料速度都能達到18袋/min,而且累計誤差始終接近于零點。由于控制系統(tǒng)采用可編程控制器,運算過程快而準確,對傳感器送入的信號能快速及時地運算,并把結(jié)果快速傳送至粗、細下料電磁閥上進行控制。由于粗、細下料閥能及時關(guān)閉,再加上批為零跟蹤調(diào)整,使每袋質(zhì)量都控制在零點的!20g范圍波動。

補償(新值)=補償(舊值)+(平均值誤差比例常數(shù)),每包裝1袋尿素都進行有效測量,并存儲該值,再與目標值進行比較,對誤差進行累加,從開始到最后都依靠累計偏差進行調(diào)整。例如:這一袋稱量與目標值比較多幾十克,下一袋就減少多出質(zhì)量的80%,再下一袋又減少80%,這樣累計偏差始終調(diào)整著每一袋的下料值。該包裝秤離散性小,包裝都在!20g偏差范圍內(nèi)工作。由于整個累計偏差接近于零點,不管包裝多少袋尿素,都不會造成大量尿素的損耗。

(3)在操作盤上,用指示燈同時指示每個動作的工作狀態(tài),便于操作工直接觀察,更便于維修人員對故障快速排除。料斗兩旁加1對校秤砝碼,在包裝運行過程中能按照設定時間自動進行強行校秤,或可以按校秤鍵隨時校秤,徹底解決了粉塵粘貼料斗和環(huán)境溫度變化干擾包裝精度的問題,使得校秤更加快捷方便。

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