趙一先 毛向君

(1.中國石油蘭州石化設(shè)備維修公司；2.蘭州寰球工程公司)

Schenck質(zhì)量秤在聚丙烯裝置中的應(yīng)用

趙一先1毛向君2

(1.中國石油蘭州石化設(shè)備維修公司；2.蘭州寰球工程公司)

總結(jié)了Schenck質(zhì)量秤在聚丙烯裝置實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)故障的原因，并給出了相應(yīng)的解決辦法和質(zhì)量秤的校驗(yàn)步驟。

質(zhì)量秤 故障解決 校驗(yàn)

Schenck質(zhì)量秤是一種具有連續(xù)計(jì)量功能且精度較高的稱量設(shè)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(tǒng)中應(yīng)用廣泛。某年產(chǎn)11萬噸聚丙烯(PP)裝置就采用Schenck質(zhì)量秤來控制PP進(jìn)料，筆者以粉料秤Z-503為例說明Schenck質(zhì)量秤在投運(yùn)過程中的故障現(xiàn)象與相應(yīng)的解決辦法，以及Schenck質(zhì)量秤的校驗(yàn)步驟。

1 Schenck質(zhì)量秤

PP裝置粉料秤Z-503主要由系統(tǒng)電源模塊、系統(tǒng)模塊、輸入輸出模塊、機(jī)器控制站、數(shù)據(jù)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(diào)節(jié)3個(gè)單元。

檢測單元由數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊將由兩個(gè)稱重傳感器和一個(gè)測速探頭所檢測到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)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(zhuǎn)變成系統(tǒng)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(tǒng)模塊是Z-503稱重系統(tǒng)的核心部件(即CPU)，稱重程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡上。

I/O模塊是稱重控制器與過程控制現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件，可以接收和輸出模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)。

機(jī)器控制站控制實(shí)際生產(chǎn)，過程數(shù)據(jù)和質(zhì)量秤數(shù)據(jù)顯示在其上，可以操作并檢查現(xiàn)行操作狀態(tài)，維護(hù)時(shí)用來檢查組態(tài)、設(shè)定參數(shù)，并可通過它更改組態(tài)和參數(shù)。

調(diào)節(jié)單元(即變頻單元)接收I/O卡件輸出的速度控制信號(hào)并通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制進(jìn)料量。

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

2 質(zhì)量秤的工作和控制原理

Schenck質(zhì)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(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)中受到離心力FZ和摩擦力FR的作用，還受到垂直于其運(yùn)動(dòng)方向的慣性力FC的作用，通過測量FC即可得到微粒質(zhì)量m。

圖1 科氏力力矩法測量原理

PP物料由直流調(diào)速控制的雙螺桿推動(dòng)到測量料斗，然后落在測量輪上，并由測量輪帶動(dòng)從導(dǎo)流槽拋出，測量輪電機(jī)通過杠桿和預(yù)壓緊彈簧將扭矩信號(hào)傳送到兩個(gè)載荷傳感器，載荷傳感器將力矩信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息；同時(shí)，測量輪速度由測速探頭采集，也通過數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換后送入系統(tǒng)微處理器，通過扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算出當(dāng)前流速，用它與設(shè)定值之差來修正變頻驅(qū)動(dòng)單元的頻率，進(jìn)而通過調(diào)節(jié)雙螺桿輸送電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的進(jìn)料(圖2)。

圖2 Schenck質(zhì)量秤的控制原理框圖

3 質(zhì)量秤故障原因與解決辦法

在實(shí)際生產(chǎn)中，質(zhì)量秤Z-503出現(xiàn)最多的故障現(xiàn)象是其測量值在1 000kg上下波動(dòng)，有時(shí)波動(dòng)范圍會(huì)更大，但正常情況下波動(dòng)不到50kg。當(dāng)波動(dòng)過大時(shí)進(jìn)料就會(huì)不穩(wěn)，導(dǎo)致下游造粒機(jī)扭矩聯(lián)鎖停車。引起Z-503波動(dòng)的因素較多，筆者在實(shí)際工作中總結(jié)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(nèi)壁之間是否有塊料，因?yàn)闇y量輪與料斗壁間隙較小，在正常進(jìn)料時(shí)不會(huì)受影響，當(dāng)上游有塊料時(shí)，就會(huì)卡在測量輪與料斗之間，測量輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)與內(nèi)壁刮擦，導(dǎo)致扭矩不穩(wěn)，秤體波動(dòng)。大部分的秤體波動(dòng)都是由塊料卡澀導(dǎo)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(dòng)盤車檢查測量輪的軸承是否完好，質(zhì)量秤的檢測信號(hào)是通過機(jī)械傳動(dòng)和杠桿傳遞扭矩信號(hào)的，當(dāng)摩擦系數(shù)變化時(shí)測量誤差也加大。測量輪軸承不完好直接會(huì)影響到測量精度。當(dāng)手動(dòng)盤車發(fā)現(xiàn)阻力較大時(shí)更換測量輪軸承即可。

c. 檢查傳感器的固定有無松動(dòng)，在傳感器處于自由狀態(tài)時(shí)檢查頂絲與傳感器兩端的距離是否對等。秤在工作時(shí)兩傳感器同時(shí)采集數(shù)據(jù)信號(hào)取平均值后運(yùn)算傳輸，當(dāng)傳感器固定不穩(wěn)或兩個(gè)傳感器與頂絲的距離不相等時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)傳感器受力較大，兩傳感器采集的數(shù)據(jù)不同，從而造成測量波動(dòng)的現(xiàn)象。傳感器處于自由狀態(tài)時(shí)調(diào)整傳感器位置將兩個(gè)傳感器的受力調(diào)整均勻，問題得以解決。

d. 當(dāng)傳感器和軸承都無問題時(shí)，將儀表控制與電氣控制分開，以變頻驅(qū)動(dòng)單元的速度輸入端子為界將信號(hào)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(guān)聯(lián)的信號(hào)有釋放、急停、故障和速度設(shè)定4組信號(hào)，釋放為儀表DO信號(hào)控制電機(jī)的開停，急停和故障為電氣送儀表的信號(hào)。在這里主要關(guān)注速度設(shè)定這組信號(hào)，通過檢查速度設(shè)定信號(hào)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(jìn)速度設(shè)定信號(hào)，用另一個(gè)萬用表檢查變頻器的輸出電壓，開Z-503時(shí)注意觀察當(dāng)設(shè)定改變時(shí)電流的變化狀況和變頻器的輸出電壓情況，波動(dòng)在先者為主要檢查對象。如果故障在儀表部分則檢查系統(tǒng)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(yīng)部件。

4 質(zhì)量秤的校驗(yàn)

Schenck質(zhì)量秤的標(biāo)定有兩種方法：即砝碼標(biāo)定法和物料標(biāo)定法，在此筆者主要介紹物料標(biāo)定法的詳細(xì)流程。

首先進(jìn)行程序清零，在標(biāo)定功能下修改預(yù)進(jìn)料ON為OFF(即關(guān)預(yù)進(jìn)料電機(jī))，然后開Z-503(即開測量輪電機(jī))，最后在標(biāo)定功能下清零。需要注意的是：在程序清零時(shí)測量輪一直要處于開狀態(tài)，即動(dòng)態(tài)標(biāo)零。實(shí)現(xiàn)量程標(biāo)定，首先清除累計(jì)量Z1或記錄進(jìn)料前的Z1累計(jì)值，啟動(dòng)秤并輸入設(shè)定值Z(按工藝條件設(shè)定為7 000kg/h)，一小時(shí)后記錄累計(jì)進(jìn)料量Z2，實(shí)際下料量F=Z2-Z1，并與設(shè)定值Z進(jìn)行對比，最后修改量程校正系數(shù)P03.05(校正系數(shù)P03.05(新)=P03.05(舊)×F/Z=1.1000×6.8÷7.0=1.0785)。

5 結(jié)束語

在幫助維保工作人員深入了解Schenck質(zhì)量秤的硬件組成、軟件組態(tài)和控制原理的同時(shí)，筆者詳細(xì)地總結(jié)了日常工作中Schenck質(zhì)量秤的常見故障現(xiàn)象和相應(yīng)的解決辦法，并給出Schenck質(zhì)量秤的核準(zhǔn)方法和流程，對于提高PP裝置進(jìn)料的精度和穩(wěn)定性，提高整個(gè)生產(chǎn)裝置的安全和平穩(wěn)運(yùn)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(hù)工作，yixian_99@126.com。