淺析粉體物料輸送控制的法蘭式液位變送器實(shí)現(xiàn)方法

摘要 介紹了粉料輸送系統(tǒng)發(fā)送缸氣力輸送裝置在運(yùn)行過(guò)程中使用脈沖控制儀和料位開關(guān)產(chǎn)生的問(wèn)題，主要有整個(gè)輸送系統(tǒng)管道堵塞、程序停留在某步驟使整個(gè)生產(chǎn)線癱瘓等，原因主要為脈沖發(fā)生器發(fā)生故障，無(wú)法驅(qū)動(dòng)氣刀閥將料和氣分段、上下限料位開關(guān)故障讓程序一直停留在某步驟不能循環(huán)執(zhí)行送料任務(wù)等。對(duì)原控制方式進(jìn)行了改進(jìn)，采用將主路信號(hào)通過(guò)在法蘭式液位變送器編寫軟件程序代碼來(lái)模擬電磁脈沖控制儀輸出，更改滿缸、空缸的判斷方式。實(shí)施后，實(shí)現(xiàn)輸送量#大化，滿足生產(chǎn)線產(chǎn)能要求，同時(shí)程序可靠執(zhí)行、減少等待，達(dá)到節(jié)能和降耗目的。

 

輸送包裝裝置的可靠運(yùn)行對(duì)于化工粉體物料生產(chǎn)線至關(guān)重要，是化工生產(chǎn)線上必不可少的重要組成部分。其中輸送裝置是采用倉(cāng)泵發(fā)送缸氣力輸送系統(tǒng)對(duì)干燥后的粉體物料進(jìn)行輸送，其整個(gè)輸送過(guò)程可分為放空、下料、流化和輸送4個(gè)步驟[1]。其在打開放空下料前采用低限料位開關(guān)來(lái)判斷空缸、流化，輸送前采用高限料位開關(guān)來(lái)判斷滿缸，輸送過(guò)程中采用電磁脈沖閥將管道內(nèi)物料切割成一段料一段氣的方式進(jìn)行輸送，以保證物料正常輸送至大料倉(cāng)，避免粉體物料堵塞管道。而電磁脈沖閥的信號(hào)來(lái)自脈沖發(fā)生器，如果脈沖發(fā)生器發(fā)生故障，則將導(dǎo)致整個(gè)輸送系統(tǒng)管道堵塞、上下限料位開關(guān)故障，就會(huì)讓程序一直停留在某步驟不能循環(huán)執(zhí)行送料任務(wù)，影響輸送產(chǎn)能，使前后整個(gè)生產(chǎn)線癱瘓[2]。

在法蘭式液位變送器中利用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁脈沖信號(hào)，改進(jìn)滿缸和空缸的判斷方式，實(shí)現(xiàn)輸送量#大化，達(dá)到節(jié)能和降耗目的。

 

1 原輸送系統(tǒng)工作流程及存在問(wèn)題

粉料輸送系統(tǒng)采用的發(fā)送缸氣力輸送裝置，其輸送工作過(guò)程可分為放空、下料、流化和輸送4個(gè)步驟，其工作流程如圖1所示。

干燥后的物料先儲(chǔ)存在中間料斗里。開始下料前先判斷發(fā)送缸低限料位開關(guān)是否處于空缸狀態(tài)，如果空缸，則打開放空閥排凈缸中余壓，防止缸內(nèi)余壓沖擊中間料斗造成跑料事故；接著開啟下料閥，開始將粉體料裝填到發(fā)送缸中。當(dāng)下料使粉體物料接觸到發(fā)送缸高限物料開關(guān)，送出滿缸判斷信號(hào)后，關(guān)閉下料閥和放空閥，下料裝填過(guò)程結(jié)束。當(dāng)下料閥和放空閥關(guān)閉后，進(jìn)入流化階段，流化閥向缸內(nèi)充入氣體，使粉體物料成流體化狀態(tài)，當(dāng)流化時(shí)間達(dá)到要求后，電磁脈沖閥打開，同時(shí)判斷當(dāng)發(fā)送缸壓力上升到一定時(shí)轉(zhuǎn)入輸送過(guò)程，打開發(fā)送缸下部的出料閥，流化狀態(tài)的粉體物料被脈沖電磁閥根據(jù)設(shè)定的脈沖寬度和周期，將物料切割成一段料一段氣方式輸送到包裝料倉(cāng)，以保證物料正常輸送避免堵塞管道。當(dāng)發(fā)送缸低限料位開關(guān)有空缸判斷信號(hào)送出時(shí)，說(shuō)明發(fā)送缸內(nèi)物料已輸送完，處于空缸狀態(tài)，這時(shí)關(guān)閉流化閥、電磁脈沖閥和出料閥，整個(gè)輸送過(guò)程結(jié)束，下一次輸送開始。

原輸送裝置建成調(diào)試投運(yùn)后，隨著負(fù)荷的不斷提升，不斷有問(wèn)題出現(xiàn)。主要有：

1)電磁脈沖控制儀經(jīng)常損壞。其內(nèi)部電子零部件較多，查找出損壞的零部件費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且采購(gòu)困難，造成生產(chǎn)線長(zhǎng)時(shí)間停車等待，且其他裝置的生產(chǎn)也無(wú)法平衡，影響產(chǎn)量和效益。

2)發(fā)送缸高限料位開關(guān)工作不可靠。有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送缸下料裝填已經(jīng)滿至下料球閥處很長(zhǎng)時(shí)間，但高限料位開關(guān)判斷滿缸信號(hào)始終沒(méi)有送出，造成程序長(zhǎng)時(shí)間等在下料這一步，影響發(fā)送缸的輸送效率，嚴(yán)重的話也會(huì)引起生產(chǎn)線全系統(tǒng)停車。同時(shí)，如果在這種狀態(tài)下并閉下料大球閥的話，閥座和閥球相對(duì)運(yùn)動(dòng)，粉體料更容易造成下料大球閥座磨損，縮短使用壽命；同時(shí)閥座漏氣會(huì)使缸內(nèi)壓力沖擊中間料斗，造成料斗噴料。

3)發(fā)送缸低限料位開關(guān)上積掛粉體料，造成一直有料的假信號(hào)�，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)送缸分明已經(jīng)送空，但低限料位開關(guān)判斷空缸信號(hào)始終沒(méi)有送出，造成程序長(zhǎng)時(shí)間等在輸送這一步，除影響發(fā)送缸的輸送效率、消耗大量壓縮空氣能源外，嚴(yán)重的話也會(huì)引起生產(chǎn)線全系統(tǒng)停車。

 

2控制改進(jìn)及實(shí)現(xiàn)

在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)半年的觀察、摸索和測(cè)算，發(fā)現(xiàn)了造成問(wèn)題的原因。通過(guò)對(duì)比、論證和實(shí)驗(yàn)，提出了改進(jìn)方案，其工作流程見(jiàn)圖2。

2.1增加法蘭式液位變送器

將電磁脈沖控制儀設(shè)置為旁路備用裝置，主路信號(hào)通過(guò)在法蘭式液位變送器編寫軟件程序代碼來(lái)模擬電磁脈沖控制儀輸出，送到現(xiàn)場(chǎng)電磁脈沖閥，將管線里的物料分割成一段料和一段氣輸送到包裝料倉(cāng)中。

這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)是在出料管線上加入１條氣路管線，通過(guò)電磁脈沖閥的開啟將空氣注入到出料管，而關(guān)閉電磁脈沖閥則可讓物料正常輸送，所以通過(guò)設(shè)定電磁脈沖閥的脈沖寬度和周期可將物料分割成一段料長(zhǎng)和一段氣長(zhǎng)的存在方式。利用CS3000的順序控制功能中SFC塊和計(jì)時(shí)器等功能，實(shí)現(xiàn)該控制功能[3]。根據(jù)SFC順序執(zhí)行的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)脈沖發(fā)生子模塊，然后在主程序中調(diào)用。

電磁脈沖信號(hào)發(fā)生的程序流程為：定議時(shí)間繼電器TM1和TM2，其中TM1為電磁脈沖閥的脈沖寬度，TM2為脈沖周期。起始執(zhí)行，打開電磁脈沖閥，同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間繼電器TM1和TM2，當(dāng)時(shí)間繼電器TM1時(shí)間到預(yù)設(shè)量，關(guān)閉電磁脈沖閥；當(dāng)時(shí)間繼電器TM2時(shí)間到預(yù)設(shè)量，回到起始程去打開電磁脈沖閥，如此往復(fù)循環(huán)[4]。

為實(shí)現(xiàn)法蘭式液位變送器與電磁脈沖控制儀主、旁路的勿擾切換，利用CS3000的內(nèi)部開關(guān)設(shè)置法蘭式液位變送器脈沖發(fā)生開關(guān)。當(dāng)脈沖發(fā)生開關(guān)為0時(shí)，保持走原旁路程序不變；當(dāng)脈沖發(fā)生開關(guān)為1時(shí)，走主路程序，由法蘭式液位變送器繼電器輸出控制觸點(diǎn)。其程序?yàn)椋寒?dāng)脈沖發(fā)生開關(guān)打到1狀態(tài)，脈沖發(fā)生子程序模塊打到運(yùn)行狀態(tài)，由法蘭式液位變送器繼電器輸出控制觸點(diǎn)；否則電磁脈沖閥由電磁脈沖控制儀控制輸出，并在脈沖控制器關(guān)閉語(yǔ)句上同時(shí)加上子模塊停止程序即可關(guān)閉法蘭式液位變送器脈沖輸送。

在硬件接線上，將法蘭式液位變送器脈沖信號(hào)觸點(diǎn)和輸出控制器動(dòng)作觸點(diǎn)并聯(lián)后串聯(lián)到脈沖電磁閥和電源回路中。使用法蘭式液位變送器產(chǎn)生脈沖信號(hào)時(shí)只需將脈沖發(fā)生開關(guān)置為1，否則置為0，即可實(shí)現(xiàn)脈沖控制器和法蘭式液位變送器脈沖信號(hào)發(fā)生的勿擾切換。

2.2更改滿缸、空缸的判斷方式

1）取消原有發(fā)送缸高限料位開關(guān)判斷滿缸的方式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次觀察和測(cè)算，發(fā)現(xiàn)正常情況下基本在固定的時(shí)間段內(nèi)恰好能把發(fā)送缸裝填滿，所以對(duì)于滿缸采用的是經(jīng)驗(yàn)時(shí)間判斷：即下料多少時(shí)間后即判斷料位滿缸。但是為保證滿缸，下料時(shí)間的設(shè)定量不可避免要設(shè)定偏長(zhǎng)，對(duì)于一次來(lái)說(shuō)不算什么，但發(fā)送缸輸送次數(shù)頻繁，每次偏長(zhǎng)的時(shí)間累加在一起就很可觀。這也制約了發(fā)送缸輸送物料的能力，并且，當(dāng)出現(xiàn)下料閥故障等情況，不能下料或下料慢時(shí)也不能及時(shí)判斷出故障。所以為了實(shí)現(xiàn)輸送量#大化，從節(jié)能和降耗等角度考慮，應(yīng)從送料過(guò)程反過(guò)來(lái)驗(yàn)證是否下料裝填滿缸。一般情況下，在送料過(guò)程中當(dāng)流化閥和出料閥開啟，在短時(shí)間內(nèi)建立不起壓力，說(shuō)明還是空缸；如果送料時(shí)間很短就發(fā)生壓力下降，說(shuō)明下料裝填不滿缸，這樣就必須到現(xiàn)場(chǎng)檢查和確認(rèn)，解決存在的問(wèn)題才能重新開始執(zhí)行程序。

2）取消原有發(fā)送缸低限料位開關(guān)判斷空缸的方式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)于發(fā)送缸如果物料送空，則壓力必然降低，所以對(duì)空缸可采用壓力達(dá)到某一下限量來(lái)判斷，只需利用原來(lái)安裝在發(fā)送缸上的壓力變送器來(lái)測(cè)量發(fā)送缸壓力，當(dāng)法蘭式液位變送器在程序執(zhí)行送料時(shí)，其壓力突然下降，并降低于至某一量時(shí)，可判定其缸內(nèi)沒(méi)有物料，不需要額外增加低位料位計(jì)來(lái)判斷空缸[1-2]。

 

3結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)控制方案改進(jìn)后的粉體物料輸送裝置已經(jīng)投入使用。電磁脈沖閥法蘭式液位變送器信號(hào)發(fā)生程序在脈沖控制器出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)切換，并且只需將法蘭式液位變送器脈沖發(fā)生開關(guān)置為1，也能在脈沖控制器和法蘭式液位變送器之間實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換，證明了脈沖程序能完全匹配脈沖控制器的運(yùn)行，進(jìn)一步保證了裝置的持續(xù)運(yùn)行，擺脫備件的限制。同時(shí)空缸條件用送料壓力曲線判斷和滿缸條件用固定下料時(shí)間判斷應(yīng)用情況良好，很好的反映了料位的真實(shí)情況，能保證在發(fā)送缸循環(huán)下料和送料程序過(guò)程的正常執(zhí)行。

上述脈沖信號(hào)、空缸壓力判斷和滿缸下料時(shí)間判斷3個(gè)方面的改進(jìn)，都不需重新增加投資，但是其在提升裝置產(chǎn)能、穩(wěn)定裝置負(fù)荷、平衡公司上下游生產(chǎn)裝置正常生產(chǎn)方面發(fā)揮了極大的作用。改進(jìn)后的系統(tǒng)輸送能力大幅提升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其原設(shè)計(jì)能力，為后續(xù)前系統(tǒng)擴(kuò)能改造留出充足的余地和空間。