董耀斌
中電投寧夏能源鋁業(yè)青鑫炭素有限公司,中國·寧夏 青銅峽 751603
筆者所在公司是專業(yè)生產(chǎn)鋁用陰極炭素制品的企業(yè),在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,配料秤尤為重要,主要是對不同粒度的原料進行稱重計量,現(xiàn)場有各粒級料倉21個,配料秤5臺,其中一個料倉為收塵粉料倉,其余料倉為粒子倉,每4個料倉對應一臺配料秤。公司配料系統(tǒng)已使用十四年有余,單個稱重傳感器稱重能力為1000KG,每臺配料秤使用三個稱重傳感器,單臺配料秤的稱重能力為3000KG[1]。
現(xiàn)有配料秤傳感器安裝方式為支撐式(如圖1所示),傳感器底部與支撐座固定環(huán)為面接觸,傳感器支撐座下部覆有一層橡膠緩沖墊。設(shè)備在運行中,因現(xiàn)場設(shè)備振動、配料稱自身下料中的振動及安裝精度等原因,傳感器支撐座和支撐座接觸面會進入大小不一的物料,引起傳感器發(fā)生偏斜,導致同一配料秤的3個傳感器受力不均勻,在設(shè)備振動的影響下,稱重數(shù)值不斷波動,無法準確對配料秤物料進行稱量,維修人員在處理后,運行較短時間后,又發(fā)生類似的問題,不僅給維修人員增加工作量,而且無法保證原料的準確 稱重[2]。
圖1 安裝方式
筆者所在公司原有配料秤稱重傳感器輸出信號為0-20mV信號,經(jīng)長輸電纜后接入控制柜內(nèi)變送器,變送器轉(zhuǎn)換后輸出為0-20mA信號,再傳送至PLC控制系統(tǒng)中,如圖2為其信號傳輸原理圖。
圖2 信號傳輸原理圖
首先,實際中0-20mA和0-20mV信號存在斷線檢修盲區(qū),若信號線路存在斷路,環(huán)路電流將變?yōu)?mA,維修人員較難排查出是斷線還是空秤情況;圖中料秤稱重傳感器輸出信號在經(jīng)過長距離傳輸過程中,因線損等原因,信號有明顯衰減。
其次,在長距離傳輸過程中稱重信號受外部高電壓、磁場和設(shè)備振動等干擾,輸入柜內(nèi)變送器的稱重信號有明顯波動,測量數(shù)據(jù)不準確。
最后,多個稱重傳感器的輸出信號并聯(lián)至一個變送器,變送器采集信號為極值(最大值),未進行平均核算,使得稱重數(shù)值不準確,稱重重量和實際重量相差較大,對產(chǎn)品的配方精度產(chǎn)生重大影響[3]。
配料秤傳感器支撐座原有支撐方式為面接觸,生產(chǎn)中因配料秤和現(xiàn)場設(shè)備的振動,使傳感器支撐座底部容易進入大小不一的物料,造成傳感器偏斜,傳感器受力不均勻,最終導致配料秤計量稱在計量過程中數(shù)字跳動較大;本項改造主要研究、解決傳感器支撐座和支撐座固定環(huán)的接觸方式:一是減少物料進入傳感器底座內(nèi)部,二是保證稱重傳感器始終能垂直安裝。實際改造將傳感器支撐座和支撐座固定環(huán)的接觸方式改進為球面點接觸(如圖3所示),使稱重傳感器的受力能集中到一點;而且在配料秤的壓力下,傳感器可自動找正,始終保持垂直安裝。改造后,既避免了傳感器支撐座和支撐座固定環(huán)底部進料的問題,又確保了傳感器始終能豎直安裝?,F(xiàn)場傳感器支撐座采用直徑為30mm的鋼球,支撐座固定環(huán)采用半圓環(huán),球體和半圓環(huán)底部為點接觸,在配料秤的重力下,可以有效阻止物料進入;而且球面可使得傳感器和底座自動校直,防止傳感器發(fā)生偏斜,可保證配料秤的三個傳感器受力均勻,數(shù)字不再跳動。
圖3 改造示意圖
具體改進方法:
①稱重信號不再使用0-20mV、0-20mA
②在配料秤機旁安裝稱重控制儀,將3路稱重傳信號輸出的0-20mV稱重信號分別輸進控制儀內(nèi)部(現(xiàn)場采用的是梅特勒-托利多AJB-015稱重控制儀),控制儀進行內(nèi)部取平均值后,輸出4-20mA信號經(jīng)屏蔽電纜后輸入PLC控制系統(tǒng)中[4]。
梅特勒-托利多AJB-015稱重控制儀集成多組輸入信號處理單元,可對輸入的稱重信號分別進行過濾,然后取均值,可以保證稱重信號的準確性(如圖4所示)。此外,稱重信號就地轉(zhuǎn)換后,再采用屏蔽電纜傳輸,可有效屏蔽稱重信號傳輸過程中強電磁場的干擾,確保信號在傳輸過程中穩(wěn)定性。
圖4 稱重信號的改變方式
該系統(tǒng)改造后已運行一年有余,實踐證明該系統(tǒng)改造后運行準確、可靠,徹底解決了鋁用陰極炭素配料秤生產(chǎn)過程中稱重信號易受外界因素干擾、數(shù)值波動大的情況。另外,改造也提高了配料秤稱重精度,確保原料配比的準確度,為公司安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ),提供了保障。