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電容料位開關的設置及控制程序的應用

來源: 作者: 發布日期:2020-10-14 10:41:37

 摘 要:在水泥包裝設備與水泥輸送設備之間,會設置一個中間倉做為緩沖,以防止包裝設備的產能與輸送設備的輸送能力不匹配。本文所討論的是,安裝料位開關的中間倉料位控制模式在實際應用時,因有輸送設備的輸送能力與中間倉的容量匹配問題,以及操作員的操作問題,需通過實際調試達到驗證效果,從而掌握一些與料位開關配置相關的開關標定、設置和控制程序的調整。

 
在阿聯酋日產萬噸水泥生產線 ABMC 項目包裝車間的調試過程中,水泥包裝機的料倉配置在每臺包裝機的正上方,每個料倉裝有三個 E+H 鋼索式電容料位開關控制料位。
 
三個料位開關代表了三個控制位置,分別為低料位、高料位和高高料位。低料位時進料,高料位時關水泥庫下料閥,高高料位是為防止物料溢出的急停料位。高高料位開關動作時,從水泥庫下料閥門、空氣斜槽、皮帶輸送、提升機等一直到料倉上的振動篩全部停止工作。下面介紹幾個實際調試過程中遇到的問題和解決方法。
 
1 料位標定
調試工程師在調試過程中需頻繁上料,因此急需運行自動上料設備。起初采用了一種倉體外標定的方法,標定中間倉的料位開關。調試工程師裝了半桶水泥,在倉外用桶中水泥接觸料位開關的探頭,標定了調試中用到的一個倉的三個開關,但運行后頻繁發生水泥溢出和上料跟不上包裝速度的問題。隨后,調試工程師根據料位開關的測量和報警原理,又進行了倉內水泥實物標定。觀察到水泥剛剛接觸探頭時,觸按相應按鍵做空標或滿標,標定后現場運行觀察,開關均能在接觸水泥時正常動作。
 
2 參數設置
2.1 高報和低報的設置
在實物標定后,時而會發生上料不及時的情況,原因是高高料位開關動作時,輸送設備會全部停止,自動上料程序終止。崗位工要求重新標定。現場觀察發現,水泥庫距離包裝機中間倉較遠,受高料位開關鋼索長度和中間倉倉徑所限,即使把高料位開關調至非常低,在高料位開關動作后,下料閥門關閉,輸送設備上存有的大量余料仍會全部進入中間倉內。水泥高度與高高料位仍然很接近,而高高料位接近倉頂,沒有足夠余量向上調整。為實現設備的穩定運行,應盡量增大高料位與高高料位之間的距離,因此,我們調整了料位開關的高報與低報設置。
 
E+H射頻導納料位開關在探頭被覆蓋時動作為高報,不覆蓋時動作為低報。常規用法是在高料位時設置高報(覆蓋探頭),而低料位時設置低報(即不覆蓋),從而增加控制行程,合理利用倉容量,進而減少設備啟動次數和設備損耗。這次包裝中間倉調試將高料位設置為低報,在未覆蓋時報警動作,從而實現提前 200mm 高料位報警,為高高料位多留出一些空間;低料位設置為高報,在探頭未露出時動作,從而實現提前 200mm 上料,保證及時供料。這種情況是因為料倉容量較小或者直徑較大等原因,造成各報警位置之間無法拉開距離,是一種不常見情況,利用開關高低報設置,微調報警行程,實際運行效果較好。
 
2.2 測量原理說明
在分析開關的動作原理時,我們在說明書中發現了一個問題。在英文版的說明書測量原理一項中,原文是:The limit switch switches when the capac⁃itance Cs specified during calibration is reached. 中文說明書翻譯為“在標定過程中,當電容值達到設定值Cs時,限位開關便會動作”。而眾所周知,電容式射頻導納料位開關是對固體物料的物位變化所引起的探頭與罐壁間的電容值變化進行限位測量和控制。而所謂空標和滿標的標定操作,實際是為了設置輸送設備的啟停點,也就是限位開關的動作值。所以這句英文的翻譯應該是“當電容值達到在標定過程中設定的值Cs時,限位開關動作”。射頻導納料位開關功能與測試系統設計說明見圖1。
 
3 DCS程序修改
在設備運行一段時間后,出現高料位時設備不停機的不尋常情況,造成高高料位動作,全部輸送設備帶料停機。經檢查,高料位開關動作靈敏,沒有問題,問題出現在設備剛剛開啟的時候。檢查程序后發現,程序設計為系統在檢測到高料位下降沿時,停止水泥庫下料閥門。而當包裝設備停機時,如果中間倉正好達到滿料狀態,此時高料位開關動作輸出,系統檢測到高料位開關信號下降沿,關斷下料閥,此時生產停止,因而設備停機。但在下一次設備開機時,由于中間倉正處于高料位,料位開關繼電器輸出已經處于0狀態,信號不會出現下降沿,系統檢測不到信號下降沿,所以庫下下料閥開啟,造成溢料。去掉DCS程序中高料位信號的下降沿脈沖后,在項目交付使用數月后的運行中,再未出過溢料情況。
料位開關功能與測試系統設計說明
測量原理:電容式限位檢測的測量原理是:固體物料的料位高低變化導致探頭被覆蓋區域大小發生變化,從而導致電容值發生變化。探頭與罐壁(導電材料制成)構成一個電容。探頭處于空氣中時(見圖1a),測量到的是一個小數值的初始電容值。當罐體中有物料注入時,電容值將隨探頭被物料所覆蓋區域面積的增加而相應地增大(圖1b、圖1c)。
 
在標定過程中,當電容達到設定值CS時,限位開關便會動作。此外,帶屏蔽段的探頭能消除介質粘附以及過程連接處冷凝對測量的影響。具有自動粘附補償功能的探頭可對探頭在過程連接處的介質粘附進行補償。
 
4 結語
(1)料位開關的標定是設定報警值的過程,應盡量采用更接近實際運行情況的實物標定,以保證報警值的準確性。
(2)料位開關的設置,為控制行程可以做適當微調。
(3)高料位的停機控制過程和通常的停止信號一樣,不適合采用下降沿或上升沿脈沖命令來控制。
 
由于料位開關設置或者 DCS 程序運用不當,造成水泥溢出問題頻繁發生,三樓中間倉進料口所在樓面經常溢滿水泥,有時甚至從振動篩到提升機全部堵死,重新啟動設備需要耗費大量人力和時間,崗位工人工作量非常大。同時,低料位開關動作不及時,上料速度跟不上包裝速度的情況嚴重影響包裝產量。所以,一方面在設計上應考慮中間倉容量易于控制,另一方面中控操作人員應根據包裝機運行實際所需的輸送量,控制下料閥門數量和開度。
 
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