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                配料電子皮帶秤在高溫氧化鋁生產工藝中的應用

                發布時間:2019-04-12  來源:  作者: 查看:

                配料電子皮帶秤在高溫氧化鋁生產工藝中的應用

                1、概述

                低鐵、低硅、高白原晶等超細氫氧化鋁系列產品,是從生產過程中直接分離出來的,它的粒徑在0.8-1.0μm之間,具有均勻、單晶的結晶形態。超細物料的烘干,在超細產品的生產中是道非常重要的一道工序。產品烘干的品質直接決定產品的質量、售價與市場。這就要求烘干溫度和物料量成一定的比例關系。在該系統中配料電子皮帶秤起到舉足輕重的作用。

                2、系統工藝過程和結構組成

                2.1系統工藝過程

                超細氫氧化鋁和硼酸分別來自原料車間的主皮帶和料倉,然后分別通過配料電子皮帶秤和定量給料機按照配方混合給料,混合物料通過螺旋給料機送入高溫回轉窯進行燒結,再經過冷卻筒冷卻,生成高溫氧化鋁,最后經過定量包裝秤包裝成成品入庫、銷售。

                2.2系統結構組成

                系統主要對硼酸和氫氧化鋁這兩種物料進行配比,主要由原料車間主皮帶、定量給料機(配料電子皮帶秤)、硼酸定量給料機、螺旋給料機、高溫回轉窯、冷卻筒、成品包裝秤和1臺工業控制微型計算機及組態軟件等組成。其中定量給料機主要由儀表控制柜(內嵌稱重顯示控制器和智能調節器等)、變頻器柜組成。其結構組成如圖1所示。

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                圖1系統結構組成圖

                2.3配料電子皮帶秤

                配料電子皮帶秤實際上是一臺皮帶輸送機,在輸送機中間內嵌電子皮帶秤。主要是由輸送機架、驅動電機、主從動滾筒、裙邊皮帶、內外清掃器和防跑偏裝置等組成。

                3、控制系統工作原理

                系統運行時,下料控制主要是通過配料電子皮帶秤對輸送的物料進行計量,由控制儀表接收稱重信號和速度信號,經處理后轉化為累計值和瞬時流量,并將累計值、瞬時流量信號由RS-485口傳送給工業控制機(上位機)、以4~20mA模擬電流信號傳送PID調節器,調節器將該信號與DCS送來的設定值進行比較運算后,將4~20mA的模擬信號送給變頻器,再由變頻器去調節輸送機的轉速,當流量增大時,降低輸送機的轉速,反之提高輸送機的轉速,從而使得輸送物料的流量和階段累計量均保持在設定的范圍內,和回轉窯的溫度保持同步,進而得到可靠的產品質量。

                閉環控制系統結構框圖如圖2所示:

                02.png

                圖2閉環控制系統結構框圖

                4、系統配置方案及其實施

                4.1上位機單元

                上位機采用研華IPC-610工控機,采用SIEMENS組態軟件。它能與稱重控制儀表和智能調節器進行通訊:讀取數據,發送數據;并與PLC進行的通訊:讀取I/O狀態,發送I/O指令;具有報警、故障查詢及打印功能;組態畫面真實反映實時狀態;工程設定及配方輸入多樣,適應工況能力較強;軟件設有不同的訪問權限,可讓不同權限的人操作不同的內容。

                4.2下位機單元

                下位機單元主要是由稱重控制儀表、智能調節器、可編程控制器和變頻器等組成。

                4.2.1稱重控制儀表

                稱重控制儀表是配料電子皮帶秤的核心部件,準確度等級為0.05%,接受來自秤體上的重量信號和速度信號,并計算出瞬時流量和累計量,可顯示累重、瞬時流量、皮帶速度、皮重、報警信號內容等。并通過4~20mA線性模擬電流輸出將瞬時流量信號傳送給智能調節器。

                4.2.2智能調節器

                智能調節器精度0.2級,采用模糊調節算法,能適應大滯后對象,超調小,易確定參數。具備手動自整定和顯示輸出值等功能;具有無超調、高精度控制、參數確定簡單等特點;具有自學習系統的特性,當自整定完成后,即使初次控制時效果較差,第二次使用時也能獲得非常精確的控制。

                4.2.3可編程控制器

                可編程控制器選用SIEMENS公司生產的S7-300型PLC,電源307-1KA01-0AAC一塊,CPU315-2AG10-0AB0一塊,網絡適配卡CP343-1一塊,數字輸入模塊321-1BH02-0AA0十塊,數字輸出模塊322-1BH01-0AB0四塊,模擬量模塊SSM331-TKF02-0AB0八塊。編程軟件為WINCC組態軟件等。

                4.2.4變頻器選用富士公司生產的FRN3.7G11S-4CX型。

                5、工藝改造中存在問題及解決

                5.1DCS采集的數據存在問題及解決

                由于DCS主要采集4~20mA模擬電流信號,模擬電流存在自身的缺陷,特別是采集的4~20m流量信號通過調節器進行變送后造成的誤差更大,同時由于調節器內部采用2路4~20mA模塊,相互之間干擾較嚴重,傳送到DCS的信號發現明顯失蹤。后來對設計進行考慮,通過試驗發現有兩種方式可以解決:其一:更換PID內部4~20mA模塊,采用光電隔離型模塊,并對系統的接地加以處理。其二:直接采集電腦稱重控制儀表的模擬信號,但是稱重控制儀表的接口只有一個,后來對稱重控制儀表的模擬輸出進行改造,使其準確的將一路4~20mA模擬接口同時送給調節器和DCS,既保證調節器正常調節,又滿足DCS準確采集流過輸送機的物料。

                5.2調節變化頻率過快

                調節器調節過程中,系統出現嚴重的超調現象,系統振蕩較嚴重,配料電子皮帶秤(定量給料機)時停時轉,調節頻率變化過快,不能正常工作,容易損壞。其原因主要是:DCS給定數據變化較頻繁,現場振動現象較嚴重、稱重控制儀表和調節器內部參數設置不合適。根據現場情況逐個進行排除,從而保證系統正常工作。

                6、當前應用效果

                系統自去年11月份投入運行,從運行狀況來看,使用效果較好,具體表現在以下幾方面:

                6.1生產效率大大提高

                由于設備采用先進的自動化控制技術,可直接對生產工藝進行監控操作,除每月定期維護外,滿足24小時連續工作,大大提高生產效率。

                6.2系統可靠性大大提高

                由于系統采用DCS集散控制系統,PLC、變頻器等均采用進口器件,并經過嚴格篩選,系統工作幾個月時間內一直運行穩定。

                6.3綠色設計和人性化設計得到充分體現

                進入二十一世紀后,隨著生活水平的提高,人們對環保意識明顯增強,綠色設計技術作為一門新興課題正在各行各業快速應用。正是由于該系統充分利用綠色設計這一先進思想,使得系統投入運行后取得許多事前人們意想不到的效果。

                6.4產品質量和合格率明顯提高

                應生產工藝需要,通過DCS系統設定好參數后,生產過程嚴格采用自動控制,避免了人為因素的干擾,從而大大地提高了產品的質量和合格率。

                6.5工藝控制平穩、穩定

                系統工藝改造的目的是要求實現回轉窯的溫度能夠很好地跟硼酸與氫氧化鋁混合料的變化而變化,同時要求硼酸與氫氧化鋁混合料的給料量能穩定在一定的范圍內。盡管現場影響因素較多,但通過與用戶的密切配合,最終將系統調試成功,從圖3控制趨勢曲線中清楚地看到,系統控制精度在±1%范圍內,并能平穩地工作。

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                圖3控制系統趨勢曲線

                6.6節能效果顯著

                系統中用于變頻調節,電機平均功率均為3.7kw,2套設備全部工作時功率為7.4kw,實際工作中,功率在55~65%之間,節約大量的能源。

                文章來源:中國衡器網

                作者:張兄華

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