聚乙烯添加劑給料系統(tǒng)使用淺談

許兆權(quán)，徐 陽(yáng)，張志強(qiáng)

（1.中國(guó)石油吉林石化公司乙烯廠，吉林吉林 132022；2.中國(guó)石油吉林石化公司合成樹脂廠，吉林吉林 132022）

0 前言

某工廠聚乙烯生產(chǎn)流程如下：反應(yīng)單元生產(chǎn)出來(lái)的粉料，經(jīng)干燥單元充分干燥后，送至給料系統(tǒng)；給料系統(tǒng)按照設(shè)定的主物料及各添加劑的配比進(jìn)行稱重，并將匯集的物料送至造粒單元；造粒單元生產(chǎn)的顏色和形狀均滿足要求的固態(tài)粒料，最終由風(fēng)送單元送至包裝線，產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

添加劑給料系統(tǒng)位于造粒單元上游，是聚乙烯生產(chǎn)流程的重要組成部分。稱重的準(zhǔn)確性是給料系統(tǒng)的關(guān)鍵，只有合適的物料配比、準(zhǔn)確的稱量給料，才能改善產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量，否則將影響產(chǎn)品使用壽命，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 添加劑給料系統(tǒng)概述

一套添加劑給料系統(tǒng)由工廠控制站、質(zhì)量流量計(jì)、失重秤3大部分組成。工廠控制站設(shè)于控制室，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的下料量情況，操作人員可以通過(guò)操作界面輸入各個(gè)添加劑秤的配比值，調(diào)用趨勢(shì)、報(bào)警信息等。控制站還配有緊急停車軟開關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)異常故障可以緊急停車。

從勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系統(tǒng)來(lái)看，具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的物體所受到的慣性力分為2個(gè)：一個(gè)為慣性離心力，另一個(gè)即科里奧利力?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)采用科里奧利力測(cè)量原理來(lái)獲取流量（圖1）：在流量計(jì)內(nèi)，測(cè)量輪恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入流量計(jì)的物料在葉片的作用下加速達(dá)到測(cè)量輪的角速度；物料的加速運(yùn)動(dòng)作用于測(cè)量輪的扭矩，與物料的流量相關(guān)；扭矩經(jīng)測(cè)量并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此測(cè)量與物料的物理性能，如流動(dòng)特性、濕度和溫度等無(wú)關(guān)，與物料和測(cè)量輪的摩擦、物料流速變化也無(wú)關(guān)。

圖1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)工作原理

失重秤是對(duì)連續(xù)式給入的固體散狀物料進(jìn)行測(cè)量，包括振動(dòng)給料器、給料斗和延伸給料斗和稱重模塊，采用體積法或失重法給料方式。采用失重給料方式時(shí)，給料速度取決于單位時(shí)間內(nèi)的重量減少?？刂破鲗?shí)際給料速度與設(shè)置值比較后，進(jìn)而調(diào)節(jié)給料螺旋的速度。失重法的測(cè)量原理如圖2所示。

為便于用戶操作，給料系統(tǒng)還配有1個(gè)便攜式的手操器，稱之為DISOCONT。它是包括1個(gè)系統(tǒng)單元和若干可選擴(kuò)展單元模塊化的電子系統(tǒng)，只要將其與現(xiàn)場(chǎng)控制器相連，就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制。給料系統(tǒng)的控制站出現(xiàn)故障時(shí)，如異常關(guān)機(jī)或通信中斷，都將使質(zhì)量流量計(jì)停止運(yùn)行，最終導(dǎo)致造粒機(jī)組由于入口壓力報(bào)警而停車，影響生產(chǎn)。此時(shí)，如果將手操器與質(zhì)量流量計(jì)相連，并在現(xiàn)場(chǎng)輸入預(yù)進(jìn)料數(shù)量，就可以將給料模式切換至就地控制，繼續(xù)給料，避免下游機(jī)組由于物料切斷而停車。

圖2 失重法測(cè)量原理

2 給料系統(tǒng)的使用與維護(hù)

2.1 控制站的使用

給料系統(tǒng)的質(zhì)量流量計(jì)和失重秤，下料情況受系統(tǒng)的邏輯控制，平時(shí)也不需要停風(fēng)、停電等操作，因此操作人員只要每天按時(shí)巡檢、清理周圍散落的物料即可。操作人員每天在界面輸入進(jìn)料總量，并且要針對(duì)物料的性質(zhì)，合理安排各個(gè)添加劑秤的配比。需要注意的是，采用失重法計(jì)量時(shí)進(jìn)料總量的給定值不能超過(guò)量程的2倍，否則將導(dǎo)致給料系統(tǒng)停車。

儀表專業(yè)人員要熟練掌握此控制站的7個(gè)主要功能。

（1）在菜單中選擇體積法或失重法。采用失重法時(shí)，系統(tǒng)對(duì)下料量的線性要求比較高，如果物料出現(xiàn)塊狀或絮狀物，或者下料螺桿故障，均會(huì)造成下料量劇烈波動(dòng)，和預(yù)先設(shè)定的配比值出現(xiàn)偏差。偏差大于系統(tǒng)默認(rèn)值5%時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信息HI05（即控制偏差報(bào)警），下料終止，添加劑秤停止運(yùn)行。

（2）在控制室操作添加劑秤上方的插板閥。但是，添加劑秤料斗里沒(méi)有物料時(shí)不允許打開插板閥。正常生產(chǎn)中，物料小于料斗容積20%時(shí)插板閥自動(dòng)打開，給添加劑秤料斗進(jìn)料，達(dá)到70%時(shí)插板閥自動(dòng)關(guān)閉。如果插板閥無(wú)法全關(guān)，或人為干預(yù)打開時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致料斗內(nèi)物料大于量程范圍，觸發(fā)報(bào)警信息HI08（即料斗攪拌報(bào)警），此添加劑秤停止運(yùn)行。

（3）添加劑秤和上方的插板閥之間的邏輯關(guān)系是可以選擇的。在設(shè)備調(diào)試或者檢修時(shí)，如果不希望插板閥隨著料斗內(nèi)物料數(shù)量的多少而開關(guān)，可以在菜單欄中屏蔽邏輯。

（4）用手操器DISCONT在現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制某一臺(tái)秤給料時(shí)，工廠控制站只負(fù)責(zé)監(jiān)控，不進(jìn)行任何操作（除了緊急停車按鈕），可以選擇自動(dòng)模式。

（5）設(shè)置選項(xiàng)里有一些常用的組態(tài)窗口，如設(shè)定質(zhì)量流量計(jì)和添加劑秤的量程、修改登陸密碼、組態(tài)趨勢(shì)點(diǎn)等。還可以通過(guò)設(shè)置給料系統(tǒng)的單位、小數(shù)點(diǎn)位數(shù)，以適合各類工況需求。

（6）可以修改給料系統(tǒng)的一些關(guān)鍵參數(shù)，如響應(yīng)時(shí)間、PID參數(shù)（PID是比例、積分、微分的簡(jiǎn)稱）、報(bào)警聯(lián)鎖數(shù)值等。但是，只有在添加劑秤停止工作時(shí)才能設(shè)定組態(tài)參數(shù)。設(shè)定期間，秤系統(tǒng)之間的通訊無(wú)法連接，因此一旦需要在線調(diào)整參數(shù)，一定要將手操器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連，否則重啟時(shí)給料系統(tǒng)將停止運(yùn)行。另外，工廠控制站的界面也是添加劑秤的控制界面，無(wú)法調(diào)用組態(tài)軟件Easy Serve。

調(diào)用軟件時(shí)需要使用另一種功能：點(diǎn)擊菜單的操作系統(tǒng)，在對(duì)話框中點(diǎn)擊右側(cè)的DCMaster as Windows Shell功能塊。之后電腦會(huì)自行重新啟動(dòng)，然后就可以進(jìn)入組態(tài)界面。進(jìn)行此項(xiàng)調(diào)整時(shí)一定要注意：①調(diào)整前要將手操器與現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)連接；②強(qiáng)制重啟系統(tǒng)將無(wú)法進(jìn)行組態(tài)；③不要選擇退出程序的功能，否則給料系統(tǒng)將停止運(yùn)行。

（7）查看添加劑秤給料系統(tǒng)的報(bào)警信息，可以單擊Event功能塊，更久遠(yuǎn)的報(bào)警信息可在Operating System功能塊的Eventlog查看。

2.2 給料系統(tǒng)邏輯及報(bào)警信息介紹

啟動(dòng)給料系統(tǒng)，系統(tǒng)默認(rèn)先啟動(dòng)質(zhì)量流量計(jì)，5 s后自動(dòng)啟動(dòng)添加劑秤。停止給料系統(tǒng)，系統(tǒng)默認(rèn)先停止添加劑秤，5 s后停止質(zhì)量流量計(jì)。

給料系統(tǒng)里共有4種報(bào)警信息，分別是Alarm，Warning1，Warning2和 Ignore。其中，Highlighted Flashing表示 Alarm，Groups and scales cut off；High lighted 表示 Warning1；出現(xiàn)Warning2時(shí)顯示正常，Ignore無(wú)顯示。如果系統(tǒng)觸發(fā)Alarm報(bào)警，相應(yīng)設(shè)備將停止運(yùn)行。對(duì)一些經(jīng)常出現(xiàn)的監(jiān)視類的報(bào)警提示信息，在不影響正常生產(chǎn)的前提下，可以選擇觸發(fā)類型。

導(dǎo)致系統(tǒng)停車的常見(jiàn)的報(bào)警信息及故障原因如表1所示。

2.3 添加劑秤的校驗(yàn)

校驗(yàn)前要保持現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)和添加劑秤持續(xù)下料。

先在DISCONT主菜單中選擇Display Filters，先后將I-Dis-play，I-Serial Output設(shè)為30 s，觀察下料量變化情況。

表1 導(dǎo)致停車的常見(jiàn)報(bào)警信息及故障原因

再在主菜單中選擇Controller，調(diào)節(jié)P-Component KP和IComponent TN兩個(gè)參數(shù)，觀察下料量的變化情況。

最后校驗(yàn)Bypass。在主菜單中選Calibrating Function→Vol.Discharge Adaption，實(shí)際值穩(wěn)定后按回車，默認(rèn)設(shè)定值為10 mA。

校驗(yàn)時(shí)還應(yīng)注意，可以設(shè)定多個(gè)值進(jìn)行校驗(yàn)，但設(shè)定值不能小于正常流量值的10%。在重新啟動(dòng)添加劑秤前，還要先清除報(bào)警信息（按CLREVT），否則無(wú)法啟動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

作為聚乙烯裝置一個(gè)成套的獨(dú)立單元，添加劑給料系統(tǒng)既影響產(chǎn)品產(chǎn)量又影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此，不僅要做好該系統(tǒng)的日常維護(hù)工作，更有必要深入了解系統(tǒng)的原理、功能及邏輯動(dòng)作。