切粒机控制方案

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系统采用 DCS 控制 。这种类似一对一的控制 方式的特点是 : 一台熔体齿轮泵对应一台切粒机 。 熔体齿轮泵是一种容积泵 ,泵的转速与泵送量基本 成正比 。通过控制齿轮泵的转速即可控制切粒机的 转速 ,中间影响因素少 ,控制方案简单易行 。
1 控制方案的变化
从 20 世纪 90 年代开始 ,PET 装置的反应机理 ,
h) 最大处理能力为 648 t/ d ,也能满足生产负荷。 (3) 3 台以上切粒机同时停较长时间时 ,根据
实际情况作降负荷处理 。所以在一般情况下 ,5 台 切粒机的配置是能够满足生产需要的 。 3. 2 正常生产时的控制 正常生产时 ,5 台切粒机的合转速作为 SRC18010 的测量值 ,SRC18010 正常生产时打在串级控制方式 上 ,从而使切粒机转速能跟随负荷变化 ,SRC18010 的 输出给 5 台切粒机的转速控制系统 ,作为单台切粒机 的转速给定。5 台切粒机的转速控制系统分别设有 转速分配系数 K12K5 ,生产一段时间后 ,工艺人员根 据每台切粒机的粒子大小调整分配系数 K12K5 。2
3 整个系统的工艺控制及操作
3. 1 系统的生产能力 每台切粒机配一套干燥机 、振动筛 ,处理能力也
与切粒机相同 。最大能力为 9 t/ h 。 (1) 1 台切粒机停时 ,其他 4 台切粒机最大处理
能力为 864 t/ d ,满足生产负荷 。 (2) 2 台切粒机停时 ,其他 3 台切粒机短时间(约 1
控制 系统
DCS DCS 或 PLC
图 1 一对一的切粒机控制流程 Fig. 1 Cutter control process of one melt
gear pump vs one cutter
装置设置 2 台最终缩聚釜 ,每台最终缩聚釜对 应 2 台熔体齿轮泵和 2 台 600 型水下切粒机 ,装置 采用顺向控制 。以最终缩聚釜 1 为例 ,缩聚釜 1 的 模拟液位控制熔体齿轮泵 1 和 2 的合转速 ,每台熔 体齿轮泵的转速控制对应切粒机的转速 。正常运行 时 ,每台切粒机以 50 %负荷切粒 ,一台切粒机正常 停止或故障停止时 ,对应的熔体齿轮泵停止运行 ,另 一台自动提速至 100 %负荷 ,满足装置生产要求 。
(2) 在现场单机 PLC 的触摸屏上设有对应支阀 的开/ 关按钮 ,以用来开关对应的支阀 。触摸屏上还 显示六通阀对应支阀的阀位反馈信号 ,以便工艺人 员操作 。同时在触摸屏上设有对应支阀阀位开度的 设定区 ,工艺人员可以直接设定所需的阀位开度值 , 来控制对应支阀的阀位开度 ;
(3) 在系统 PLC 的上位机上不能手动开关支 阀阀位 ,只显示阀门开/ 关的阀位信号 、开度值 ;
上述条件都满足时 ,操作人员在现场单机 PLC 触摸屏上按下按钮 ,启动板合 。切粒机即可进行正 常切粒 ;当上述有任何一个信号不满足时则切粒机 联锁启动板 ,启动板打向排废位置 。 2. 4 系统间的相关点信号 各系统之间的相关信号见表 2 ,3 ,4 。
表 2 切粒机送系统 PL C 相关点信号 Ta ble 2 PL C relative point signal of
第 18 卷第 1 期 2005201
Hale Waihona Puke Baidu
聚 酯 工 业 Polyester Industry
Vol . 18 No . 1 Jan. 2005
切粒机控制方案
李 军
(江苏仪征化纤瓶片中心二装置 ,江苏 仪征 211900)
摘要 :在传统的多齿轮泵工艺路线上 ,首先分析了现今常用的六通阀工艺路线 ,针对特殊情况下的工艺特点 ,逐个讨论切粒 机系统每个部分的控制方案 。然后根据实际 ,合理安排现场和控制室的操作权限 ,给出了切实可行的切粒机控制方案 。最 后按此方案给出了工艺操作步骤 。 关键词 :PET ;切粒机 ;控制 中图分类号 :TQ323. 41 ;TQ051. 93 文献标识码 :B 文章编号 :100828261 (2005) 0120054204
六通阀位反馈
AO
切粒转速设定
AO
系统 PLC 故障
DO
切粒机停止
DO
台给料泵的合转速结合比例控制器作为合转速控制 器 SRC18010 的设定值 ,如图 3 所示。
表 4 系统 PL C 送 DCS 相关点信号 Ta ble 4 Relative point signal of PL C
system transfer DCS
表 1 工艺设备的变化表 Ta ble 1 Technique equipment change
单台最 切粒机 名 终缩聚釜 最大处 称 处理能力 理能力
/ (t·d - 1) / (t·h - 1)
20 年前 100
6
现在 600
9
干燥机 形式
离心 干燥机 风干机
熔体分 配形式
熔体 齿轮泵 熔体 多通阀
(2) 该台切粒机恢复正常时 ,切粒机已为手动状 态。执行步骤 : ①启动切粒机 ,手动调节至一转速 (如 正常值的一半) ; ②现场触摸屏上手动开六通阀至 31 %以上 ,满足启动板要求值 ; ③将启动板打至切粒 侧 ,其他 4 台切粒机自动均匀减速 ,观察。 ④将切粒 机打为自动状态 ,阀位升至正常值 ,切粒机转速升至 正常值 ,同时其他 4 台切粒机自动均匀减速至平均 值 ,恢复正常生产。
由于采用 1~2 台熔体齿轮泵对应 5 台切粒机 , 就大大节约了设备投资 。但带来的最大问题就是熔
收稿日期 :2004207223 。 作者简介 :李 军 (19712) ,男 ,江苏泰兴人 ,工程师 ,工学学士 ,从事聚酯装置开发建设工作 。
第1期
李 军 :切粒机控制方案
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体的分配问题 。 切粒机铸带头前设有电动六通阀 18M01. 125 ,
在现场触摸屏画面上设置切粒机转速控制手/ 自动开关 ,工艺操作人员只能在此进行切粒机转速 控制的手/ 自动切换 。开关置于手动位置时 ,切粒机 转速在现场触摸屏上手动调节 ,开关置于自动位置 时 ,切粒机转速由系统 PLC 控制 。
切粒机本机自成体系 ,单机全部模拟量、数字量 由本机 PLC 控制。切粒机控制系统最终将根据外部 联锁条件对切粒机的机箱和启动板实现联锁控制。 切粒机主要运行参数和报警信息均要送系统 PLC。 系统 PLC 对切粒机的数字量和模拟量实现其逻辑连 锁和调节控制功能。在系统 PLC 上可以停切粒机 , 但是不能启动切粒机 。切粒机转速手动时由现场操 作屏本机 PLC 控制 ,自动时由系统 PLC 控制。 2. 3 启动板的联锁条件 ⑴切粒机动刀运行 (已有转速反馈信号) ; ⑵切 粒机的左 、右杆 ; ⑶切割室盖 ; ⑷三股水流量 ; ⑸振动 筛 ; ⑹风干机 ; ⑺六通阀阀位信号 (六通阀阀位信号 值可以暂设定为 30 % ,大于此开度 ,启动板才能被 打置切粒位置) ; ⑻无堵料报警 。
(4) 六通阀打在自动时 ,与切粒机进行联锁 ,切 粒机停则六通阀相应的控制阀关闭 ,另外 4 台切粒 机同时自动提速承担其负荷 ,减少排废 ; 打在手动 时 ,则由现场操作屏上的六通阀启/ 停按钮控制其六 通阀 18 M01. 125 的开/ 关 ;
(5) 六通阀阀位实际操作中 ,建议阀位开度在自 动控制时设 2 个阀位值 。 ①小开度 ; ②正常开度 (50 %~100 %之间的某一个值 ,由生产负荷决定 ,在 系统 PLC 程序中给定) 。开车前需要标定开关时 间 ,制作开度 —时间曲线图表 。阀位开度在手动控 制时 ,可在触摸屏上开至任何开度 ;阀位开度在自动 控制时 ,当启动板在切粒位置时 ,对应支阀的开度自 动置于给定开度 ,该开度可在上位机画面上设定 ,当 启动板在排废位置时 ,对应支阀的开度自动置于设 定的小开度值 。
2. 2 切粒机本体的控制 切粒机具备启动的 2 个条件是 : ①左杆 、右杆同 时满足条件 ; ②切割室盖有信号反馈 。当左杆 、右杆 和切割室盖有任何一个信号不满足时则切粒机联锁 停止 ,启动板同时也打向排废位置 。
切粒机的启动只能在单机 PLC 的现场触摸屏 上执行 ,操作人员按动启切按钮 ,切粒机即可启动 , 在系统 PLC 的上位机画面上不能启动切粒机 ,但可 以停切粒机 。
每台切粒机运行 、故障 DO 切粒机实际切粒的合转速 AO
每台切粒机的启动板
六通阀各支阀的
切粒位 、排废位
DO
阀位反馈信号
AO
2. 5 系统 PL C 的其他控制 (1) 在切粒机的单机 PLC 上设有 3 个干燥机的
转速设定信号 ,当切粒机转速大于或小于某一设定 值时 ,干燥机的转速自动切换至相应的设定值 。
堵料检测 DI 振动筛启停 DI
转速手动开关 DI
转速自动开关 DI
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聚 酯 工 业 第 18 卷
表 3 系统 PL C 送单机 PL C 点信号 Ta ble 3 PL C point signal of PL C system
transfer uniprocessor
图 2 是某 600 t/ d PET 装置切粒机控制部分的 工艺流程 ,主要包括 :最终缩聚釜 、熔体齿轮泵 、熔体 过滤器 、电动六通阀 、切粒机及其风干机 、超长切片 分离器 (振动筛) 和脱盐水系统组成 。控制系统采用 系统 PLC + 单机 PLC 的形式 。
图 2 工艺流程图 Fig. 2 Cutter control process
一般来讲 ,切粒机控制的工艺流程包括 :最终缩 聚釜 、熔体齿轮泵 、熔体过滤器 、切粒机及其配套系 统 。典型的如吉玛 6 万 t/ a 聚酯 (PET) 切片装置 ,工 艺流程如下图 1 。
反应阶段安排虽然没有太大变化 ,但随着新技术 、新 工艺的不断出现 ,PET 装置的设备也有了质的飞跃 。 从表 1 就可以看出在切粒系统范围内的一些变化 。
cutter transfer system
切粒机运行 DI 上盖定位 DI
动刀转速
AI
切粒机故障 DI 上盖锁紧 DI 前罗拉线速 AI
喷淋水
DI 切粒机定位 DI 后罗拉线速 AI
输送水
DI
左杆
DI 六通阀阀位设定 AI
溢流水
DI
右杆
DI
启动板切粒位 DI 干燥机启停 DI
启动板排废位 DI 干燥机风门限位 DI
图 3 控制原理图 Fig. 3 Control principle
3. 3 切粒机的停止和启动操作 (1) 1 台切粒机的正常停止 (如换刀) 时 ,在现场触 摸屏上按切粒机停止按钮 ,启动板打向排废 ,六通阀 对应阀位开始关闭 ,同时其他 4 台切粒机一定时间内 (根据标定图) 自动匀速提升 ,至总转速满足要求 ,将 切粒机打至手动 。
2 系统的控制原则
解决的思路是 :化繁为简 。只将六通阀作 6 通 路简单分配器 ;熔体齿轮泵总转速控制切粒机总转 速 。下面分别叙述各分系统的控制方案 。 2. 1 六通阀的控制 (1) 电动六通阀 18 M01. 125 有 2 种操作方式 , 即手/ 自动方式 。通过设在现场单机操作屏上的手/ 自动切换开关进行切换操作 ;
电动六通阀为一进六出 ,分别对应 5 台切粒机 ,控制 熔体出料 。绝大多数高聚物都属于非牛顿流体中的 假塑性流体 ,PET 熔体也是其中之一 。该流体的流 动曲线是非线性的 ,剪切速率的增加比剪切应力增 加的快 ,并且不存在屈服应力 。其特征是黏度随剪 切速率或剪切应力的增大而降低 ,常称为剪切变稀 的流体[1 ] 。因此在熔体流过截面变化的六通阀时 , 熔体流量并不能精确的和阀的开度线性成正比 。和 原来一对一的熔体的分配相比 ,就不能通过六通阀 的开度控制切粒机的转速 。
(2) 原则上整个系统包括 : 从六通阀到事故料 仓 、中间料仓内所有控制 。因此系统 PLC 还应该包 括脱盐水总管的温度控制 ;脱盐水输送泵的启/ 停显 示 ;脱盐水槽的液位报警 ;脱盐水过滤机的启/ 停显 示等 。
(3) 当系统 PLC 故障时 ,单机 PLC 的切粒机转 速控制开关自动打至手动位置 ,且转速设定值保持 故障前设定值 。
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