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AI-808在催化劑廠完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造中的應(yīng)用
2012-10-15 13:40:48 來源:張兄華AI-808在催化劑廠完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造中的應(yīng)用
濟(jì)南金鐘電子衡器股份有限公司 作者:張兄華摘要:本文主要介紹AI-808和變頻技術(shù)在催化劑廠完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造中的應(yīng)用,并說明系統(tǒng)*優(yōu)控制及*優(yōu)控制參數(shù)的計算。系統(tǒng)運(yùn)行情況較好,值得推廣使用。
1、引言 齊魯石化催化劑廠在完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造前的生產(chǎn)工藝過程是:先從輸送管道向攪拌罐投入一定量的高嶺土,再投入一定量的分散劑,經(jīng)過2.2小時反應(yīng)后,再依次加入其他7種物料,這樣做存在以下問題:(1)由于反應(yīng)時間較長,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。(2)由于計量設(shè)備落后,人為影響因素較重,投入分散劑量不能很好控制,投入過多,生產(chǎn)成本大大提高,造成浪費(fèi),投入過少,影響產(chǎn)品質(zhì)量,產(chǎn)品不合格率提高,造成大量的廢品。 (3)由于物料的特殊化學(xué)性質(zhì),腐蝕性及粉塵污染較嚴(yán)重,嚴(yán)重影響工人的身體健康。
近幾年來,工業(yè)過程自動化程度越來越高及人們對環(huán)保意識的增強(qiáng),變頻調(diào)節(jié)技術(shù)以其優(yōu)異的性能,在國內(nèi)外得以廣泛應(yīng)用,特別是隨著中國加入WTO以后,石化行業(yè)的競爭更加日趨激烈,并對產(chǎn)品的質(zhì)量提出更高的要求。針對原生產(chǎn)工藝過程中存在的問題,經(jīng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)商量決定對催化劑生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造,保留其它7臺儲料罐不變,主要對高嶺土、鋁石及分散劑打漿進(jìn)行改造,改造方案為:(1)高嶺土打漿與儲備2套;(2)鋁石打漿與儲備1套;(3)分散劑打漿與儲備1套。文中重點(diǎn)介紹變頻調(diào)速的雙閉環(huán)控制及綠色設(shè)計的應(yīng)用。2、調(diào)速控制單元的組成及工作原理
變頻調(diào)速控制單元主要由DCS、PLC、配料皮帶秤、星型給料機(jī)、變頻器、AI-808調(diào)節(jié)器、流量計、電氣轉(zhuǎn)換閥等組成。其工藝流程見圖1所示:
2、2調(diào)速控制單元的工作原理
變頻調(diào)速控制回路構(gòu)成雙閉環(huán)回路,見圖2:*路閉環(huán)回路主要由電子皮帶秤、電腦積算器、變頻器、AI-808調(diào)節(jié)器、星型給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)等組成。變頻器選用臺達(dá)VFD015A43B,它主要用于控制星型給料機(jī)給料,配料皮帶秤檢測流經(jīng)輸送機(jī)上的物料,并將信號傳送給電腦積算器,由電腦積算器發(fā)4~20mA的模擬信號給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器發(fā)出兩路4~20mA的模擬信號,一路傳送給DCS系統(tǒng),將其乘以系數(shù)K,作為第二個閉環(huán)回路的目標(biāo)值;另一路傳送給變頻器,通過調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)變頻器的V/F值,來調(diào)節(jié)星型給料機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而保證流經(jīng)皮帶輸送機(jī)的高嶺土比較均勻,目的是產(chǎn)生較穩(wěn)定和準(zhǔn)確的流量;第二路閉環(huán)控制是根據(jù)*路傳送的量來調(diào)節(jié)分散劑的量,使分散劑的量跟隨高嶺土的量發(fā)生變化,一方面保證調(diào)節(jié)閥正常工作,另一方面又能保證高嶺土和分散劑按一定比例混合,保證配比的準(zhǔn)確性,從而保證混合料的質(zhì)量,提高系統(tǒng)的可靠性。
2、3 AI-808調(diào)節(jié)器
AI-808調(diào)節(jié)器的特點(diǎn): 國產(chǎn)較先進(jìn)的儀表,內(nèi)部采用了高性能的ASIC芯片和模塊化硬件設(shè)計,在輸入、輸出信號上均采用了數(shù)字校正技術(shù),以消除穩(wěn)定性較差的可調(diào)電阻所帶來的誤差;通過自動調(diào)零技術(shù)的應(yīng)用可長期使用而不會產(chǎn)生零點(diǎn)漂移,測量數(shù)字精確穩(wěn)定;具有多種輸入、輸出規(guī)格和報警方式設(shè)置。不僅具備手動/自動無擾動切換操作功能,還具備手動自整定和顯示輸出值等,以及用作伺服放大器直接控制閥門位置的比例輸出,電源可在85-264VAC(50-60HZ)寬范圍內(nèi)波動,在強(qiáng)干擾的環(huán)境下也能保證測量的精度和工作的穩(wěn)定性。
目前國內(nèi)外生產(chǎn)調(diào)節(jié)器的產(chǎn)家較多,我們通過比較,選用廈門宇電公司的AI-808調(diào)節(jié)器,主要是基于以下幾點(diǎn)原因:(1)產(chǎn)品的性價比高;(2)產(chǎn)品的可靠性高,穩(wěn)定性好;(3)售后服務(wù)及時;(4)800免費(fèi)電話。實(shí)踐也已經(jīng)證明了我們當(dāng)初的選擇是正確的。
2、4*優(yōu)控制及控制系數(shù)的計算與設(shè)置智能溫控儀 廈門宇電http://610000.com.cn
生產(chǎn)過程是個復(fù)雜的動態(tài)過程,生產(chǎn)過程中的某一時刻的某一環(huán)節(jié)似乎是不可控的,因而造成生產(chǎn)被動或增加勞動強(qiáng)度。*優(yōu)控制不僅要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程相對靜態(tài)時的*優(yōu),而且要求從一個工況轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪还r時也要自動起到*優(yōu),即達(dá)到動態(tài)*優(yōu)控制。所謂動態(tài)*優(yōu)控制就是要找出起控制作用的參數(shù)的一個或一組參數(shù),使要控制的目標(biāo)參數(shù)的函數(shù)在滿足約束條件下*優(yōu)。
要想達(dá)到*優(yōu)控制,關(guān)鍵是要確定合適的控制系數(shù),那么怎樣對PID調(diào)節(jié)器的控制系數(shù)進(jìn)行計算與設(shè)置呢?
在自動控制系統(tǒng)中,首先應(yīng)把流量大小轉(zhuǎn)化成計量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號,建立信號之間的聯(lián)系,該系統(tǒng)中是將流量信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流信號,即4~20mA模擬電流,該電流的大小與流量大小成正比,這樣,顯然應(yīng)先把生產(chǎn)工藝上流量比值K折算成DCS內(nèi)部的比值系數(shù)K',才能進(jìn)行比值設(shè)定,由圖2可知:
I1=Q1/Q1max×I ⑴
I2=Q2/Q2max×I ⑵
式中:I1為高嶺土流量對應(yīng)的電流; I2為分散劑流量對應(yīng)的電流
Q1為高嶺土對應(yīng)的流量; Q2為分散劑對應(yīng)的流量
Q1max為高嶺土設(shè)置的*大流量;Q2max為分散劑設(shè)置的*大流量
I為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(20mADC)
設(shè):K'= I1'/I1 ⑶
K'為比值器的控制系數(shù),要使系統(tǒng)達(dá)到*優(yōu)控制,即系統(tǒng)處于動態(tài)平衡狀態(tài),須使
I1'=I2 ⑷
又設(shè):K=Q2/Q1 ⑸
K為生產(chǎn)工藝要求的比值,由⑴~⑸式可得:
K'=K×Q1max/Q2max ⑹
由⑹式可知:K'與測量儀表的設(shè)置量程值有關(guān),而與生產(chǎn)負(fù)荷Q1、Q2的大小無關(guān)。其次,根據(jù)生產(chǎn)過程中的情況進(jìn)行計算來確定控制系數(shù),例如該系統(tǒng)中高嶺土的輸送能力為6t/h,分散劑的輸送量為1.2t/h?傻茫篕'=K×1.2/6=K/5=0.2K。當(dāng)K=0.2時,K'=0.04;當(dāng)K=0.5時,K'=0.1;當(dāng)K=1時, K'=0.2,K'值是根據(jù)生產(chǎn)工藝需要,通過上位機(jī)對DCS系統(tǒng)內(nèi)部2#PID進(jìn)行設(shè)置。
2、5控制趨勢曲線
要達(dá)到系統(tǒng)工藝改造的目的,必須要求分散劑能夠很好地跟隨高嶺土的變化而變化,同時要求高嶺土的給料量能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。盡管現(xiàn)場影響因素較多,但通過廣大人員的密切配合,*終將系統(tǒng)調(diào)試成功,系統(tǒng)控制趨勢曲線見圖3示:3、綠色設(shè)計與制造
4、工藝改造中存在問題及解決 5、當(dāng)前應(yīng)用效果 6、結(jié)束語 圖一:工藝流程圖
該系統(tǒng)自2002年7月在齊魯石化已經(jīng)成功運(yùn)行近4年時間,運(yùn)行可靠,操作方便,具有很強(qiáng)的抗干擾性,大大提高了企業(yè)生產(chǎn)效率,得到齊魯石化公司領(lǐng)導(dǎo)的好評,也成為我公司的樣板工程,一方面歸功于設(shè)計及器件選擇合理,用戶對設(shè)備的很好應(yīng)用,另一方面與AI-808調(diào)節(jié)器的可靠的質(zhì)量是分不開的。 圖二:系統(tǒng)原理圖圖三:控制趨勢曲線圖作者簡介:張兄華 高級工程師,主要從事自動化控制和過程控制,現(xiàn)在省部級以上雜志發(fā)表科技論文30余篇。本人先后在合鋼、新鋼等焦化廠,催化劑廠等化工行業(yè)及其它行業(yè)多次使用過AI-808調(diào)節(jié)器,現(xiàn)場使用效果良好。智能溫控儀 廈門宇電http://610000.com.cn
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