Schenck質量秤在聚丙烯裝置中的應用

趙一先 毛向君

(1.中國石油蘭州石化設備維修公司；2.蘭州寰球工程公司)

Schenck質量秤在聚丙烯裝置中的應用

趙一先1毛向君2

(1.中國石油蘭州石化設備維修公司；2.蘭州寰球工程公司)

總結了Schenck質量秤在聚丙烯裝置實際應用中出現故障的原因，并給出了相應的解決辦法和質量秤的校驗步驟。

質量秤 故障解決 校驗

Schenck質量秤是一種具有連續(xù)計量功能且精度較高的稱量設備，適用于各種環(huán)境的散料給料控制，在選煤、冶金、石化和火車/卡車精確稱量快速裝車系統中應用廣泛。某年產11萬噸聚丙烯(PP)裝置就采用Schenck質量秤來控制PP進料，筆者以粉料秤Z-503為例說明Schenck質量秤在投運過程中的故障現象與相應的解決辦法，以及Schenck質量秤的校驗步驟。

1 Schenck質量秤

PP裝置粉料秤Z-503主要由系統電源模塊、系統模塊、輸入輸出模塊、機器控制站、數據采集模塊、傳輸模塊和變頻單元組成，大致分為檢測、控制和調節(jié)3個單元。

檢測單元由數據采集模塊和數據傳輸模塊組成。數據采集模塊將由兩個稱重傳感器和一個測速探頭所檢測到的數據通過數據傳輸模塊送到控制單元。

電源模塊是供給控制器電源的器件，電源模塊把外部的供電電壓轉變成系統所需的5V和24V兩種電源電壓，5V為卡件供電，24V為控制輸出供電。

系統模塊是Z-503稱重系統的核心部件(即CPU)，稱重程序存儲在存儲卡上。

I/O模塊是稱重控制器與過程控制現場設備之間的連接部件，可以接收和輸出模擬信號/數字信號。

機器控制站控制實際生產，過程數據和質量秤數據顯示在其上，可以操作并檢查現行操作狀態(tài)，維護時用來檢查組態(tài)、設定參數，并可通過它更改組態(tài)和參數。

調節(jié)單元(即變頻單元)接收I/O卡件輸出的速度控制信號并通過調節(jié)電機的轉速來控制進料量。

Schenck質量秤Z-503自帶軟件，軟件版本FMD 1000-01。用戶可根據具體工藝通過機器控制站進行組態(tài)與操作。

2 質量秤的工作和控制原理

Schenck質量秤采用科氏力力矩法測量原理，如圖1所示，微粒在以角速度ω轉動的系統中受到離心力FZ和摩擦力FR的作用，還受到垂直于其運動方向的慣性力FC的作用，通過測量FC即可得到微粒質量m。

圖1 科氏力力矩法測量原理

PP物料由直流調速控制的雙螺桿推動到測量料斗，然后落在測量輪上，并由測量輪帶動從導流槽拋出，測量輪電機通過杠桿和預壓緊彈簧將扭矩信號傳送到兩個載荷傳感器，載荷傳感器將力矩信號轉換成電壓信號，經數據采集模塊轉換為數字信息；同時，測量輪速度由測速探頭采集，也通過數據采集模塊轉換后送入系統微處理器，通過扭矩和轉速信號計算出當前流速，用它與設定值之差來修正變頻驅動單元的頻率，進而通過調節(jié)雙螺桿輸送電機的轉速來實現穩(wěn)定的進料(圖2)。

圖2 Schenck質量秤的控制原理框圖

3 質量秤故障原因與解決辦法

在實際生產中，質量秤Z-503出現最多的故障現象是其測量值在1 000kg上下波動，有時波動范圍會更大，但正常情況下波動不到50kg。當波動過大時進料就會不穩(wěn)，導致下游造粒機扭矩聯鎖停車。引起Z-503波動的因素較多，筆者在實際工作中總結的該類故障原因的判斷與解決辦法如下：

a. 首先檢查測量輪和料斗內壁之間是否有塊料，因為測量輪與料斗壁間隙較小，在正常進料時不會受影響，當上游有塊料時，就會卡在測量輪與料斗之間，測量輪在轉動過程中會與內壁刮擦，導致扭矩不穩(wěn)，秤體波動。大部分的秤體波動都是由塊料卡澀導致的。將秤體與料斗之間的塊料除去，即可解決問題。

b. 檢查沒有塊料后，手動盤車檢查測量輪的軸承是否完好，質量秤的檢測信號是通過機械傳動和杠桿傳遞扭矩信號的，當摩擦系數變化時測量誤差也加大。測量輪軸承不完好直接會影響到測量精度。當手動盤車發(fā)現阻力較大時更換測量輪軸承即可。

c. 檢查傳感器的固定有無松動，在傳感器處于自由狀態(tài)時檢查頂絲與傳感器兩端的距離是否對等。秤在工作時兩傳感器同時采集數據信號取平均值后運算傳輸，當傳感器固定不穩(wěn)或兩個傳感器與頂絲的距離不相等時會出現一個傳感器受力較大，兩傳感器采集的數據不同，從而造成測量波動的現象。傳感器處于自由狀態(tài)時調整傳感器位置將兩個傳感器的受力調整均勻，問題得以解決。

d. 當傳感器和軸承都無問題時，將儀表控制與電氣控制分開，以變頻驅動單元的速度輸入端子為界將信號分為兩部分，端子之前為儀表控制部分，之后為電氣控制部分。儀表與電氣相關聯的信號有釋放、急停、故障和速度設定4組信號，釋放為儀表DO信號控制電機的開停，急停和故障為電氣送儀表的信號。在這里主要關注速度設定這組信號，通過檢查速度設定信號和電氣變頻單元的輸出電壓可以判斷故障是在儀表控制部分還是在電氣控制執(zhí)行部分，即將萬用表串進速度設定信號，用另一個萬用表檢查變頻器的輸出電壓，開Z-503時注意觀察當設定改變時電流的變化狀況和變頻器的輸出電壓情況，波動在先者為主要檢查對象。如果故障在儀表部分則檢查系統模塊和I/O模塊是否正常，如不正常即更換；如果故障在電氣部分需要檢查變頻單元，如有問題更換相應部件。

4 質量秤的校驗

Schenck質量秤的標定有兩種方法：即砝碼標定法和物料標定法，在此筆者主要介紹物料標定法的詳細流程。

首先進行程序清零，在標定功能下修改預進料ON為OFF(即關預進料電機)，然后開Z-503(即開測量輪電機)，最后在標定功能下清零。需要注意的是：在程序清零時測量輪一直要處于開狀態(tài)，即動態(tài)標零。實現量程標定，首先清除累計量Z1或記錄進料前的Z1累計值，啟動秤并輸入設定值Z(按工藝條件設定為7 000kg/h)，一小時后記錄累計進料量Z2，實際下料量F=Z2-Z1，并與設定值Z進行對比，最后修改量程校正系數P03.05(校正系數P03.05(新)=P03.05(舊)×F/Z=1.1000×6.8÷7.0=1.0785)。

5 結束語

在幫助維保工作人員深入了解Schenck質量秤的硬件組成、軟件組態(tài)和控制原理的同時，筆者詳細地總結了日常工作中Schenck質量秤的常見故障現象和相應的解決辦法，并給出Schenck質量秤的核準方法和流程，對于提高PP裝置進料的精度和穩(wěn)定性，提高整個生產裝置的安全和平穩(wěn)運行具有重要意義。

TH715

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1000-3932(2017)04-0422-02

2016-01-09，

2017-01-02)

趙一先(1977-)，工程師，從事石油煉油和化工裝置儀表的維護工作，yixian_99@126.com。