天津海晶聚合有限公司在聚合工藝中所使用的冷卻料倉(cāng)直徑2 400 mm, 全高5 087 mm, 自重3.6 t, 容積為20 m³, 罐體材質(zhì)0Cr18Ni9, 罐內(nèi)通入循環(huán)氮?dú)? 主要功能為PA6切片冷卻以及保護(hù)貯藏。

冷卻料倉(cāng)主要設(shè)備及管線簡(jiǎn)圖如圖1所示。

冷卻塔:承接干燥塔下料的高溫切片, 輔以冷卻循環(huán)氮?dú)鈱?duì)干燥的切片進(jìn)行降溫, 起到冷卻物料防止切片氧化的作用。

粉塵過(guò)濾器:內(nèi)部設(shè)有濾網(wǎng), 過(guò)濾冷卻氮?dú)庠谘h(huán)過(guò)程中夾雜的各類(lèi)雜質(zhì), 起到凈化氮?dú)馐蛊溲h(huán)使用的作用。

換熱器 (A、B) :管殼式換熱器, 通過(guò)冷卻循環(huán)水對(duì)循環(huán)氮?dú)膺M(jìn)行降溫, 從而使循環(huán)氮?dú)馀c高溫切片持續(xù)換熱, 達(dá)到切片降溫的作用。

氮?dú)庋h(huán)風(fēng)機(jī) (A、B) :氮?dú)庋h(huán)風(fēng)機(jī)流量3 360 m³/h, 全壓10 000 Pa, 電機(jī)功率30 kW, 轉(zhuǎn)速2 900 r/min。

旋轉(zhuǎn)出料機(jī):通過(guò)旋轉(zhuǎn)出料閥將合格的冷卻切片輸送到產(chǎn)品的下一道工序。

導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì):蘇州華陸HLRD311智能型導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì), 接觸式測(cè)量, 與被測(cè)介質(zhì)的物理特性變化無(wú)關(guān), 耐溫達(dá)150℃, 耐壓達(dá)40 bar (4×10⁶Pa) ^{[1] 李寧.導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)的選用[J].中國(guó)信息化, 2013 (12) :13-15.">[1]}。

冷卻料倉(cāng)作為聚合工藝中冷卻工序的反應(yīng)釜, 即是切片降溫反應(yīng)罐體, 又是切片保護(hù)儲(chǔ)藏容器^{[2]潘宇明.PA6聚合設(shè)備及工藝調(diào)優(yōu)再探[J].山東紡織技術(shù), 1998 (2) :35-36.">[2]}。因此冷卻料倉(cāng)的物位計(jì)不僅有料位連鎖的作用, 還具備PA6切片盤(pán)存計(jì)量功能。但由于一些客觀原因, 物位計(jì)監(jiān)控曲線出現(xiàn)了大幅度的鋸齒波形, 測(cè)量數(shù)值大幅度跳動(dòng), 已無(wú)法做到準(zhǔn)確計(jì)量, 日常生產(chǎn)中物位只能通過(guò)罐體視鏡進(jìn)行參照物的估計(jì)判定, 嚴(yán)重影響了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定, 并且無(wú)法做到產(chǎn)品的產(chǎn)量估算, 為日常生產(chǎn)以及月末盤(pán)存帶來(lái)了極其不利的影響。

通過(guò)曲線分析, 我們發(fā)現(xiàn)物位計(jì)的曲線波動(dòng)很可能是由于探測(cè)桿彎曲觸壁造成的。由于罐體較高, 探測(cè)桿長(zhǎng)度較長(zhǎng), 桿頭處無(wú)固定, 探測(cè)桿在罐內(nèi)存在較大的晃動(dòng)幅度, 尤其是低料位時(shí)隨著物料的下料沖擊, 探測(cè)桿在罐內(nèi)搖擺不定, 十分不利于有效測(cè)量。另外, 物位計(jì)的安裝位置選擇不當(dāng), 致使探桿與罐壁距離十分接近, 當(dāng)探桿頭被覆蓋后, 物料下料不斷沖擊桿體導(dǎo)致探桿彎曲變型, 桿體間歇性觸壁, 也是物位計(jì)監(jiān)控曲線大幅度鋸齒波形產(chǎn)生的原因。因此制定了三條改進(jìn)措施以助于解決物位計(jì)的問(wèn)題:改變物位計(jì)的安裝位置, 盡可能的使探桿遠(yuǎn)離罐壁;固定物位計(jì)的底部桿頭, 大幅減小探桿在罐內(nèi)的晃動(dòng)幅度;重新設(shè)定物位計(jì)的技術(shù)參數(shù), 完成料位整定, 達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量。

**步:利用罐體原有的一個(gè)預(yù)留口, 通過(guò)加工一個(gè)定制的安裝法蘭, 完成了物位計(jì)的移位工作, 其示意圖如圖2所示。

通過(guò)雷達(dá)物位計(jì)的移位安裝, 使得物位計(jì)探桿與罐壁的距離加大, 有效避免了桿體彎曲觸壁, 從而保證了料位的正常測(cè)量。由于原先雷達(dá)物位計(jì)與循環(huán)氮?dú)獾倪M(jìn)風(fēng)口距離很近, 大量氮?dú)獯祾哂谔綏U上也容易導(dǎo)致探桿形變, 移位后這一隱患也得以排除。

**步:為雷達(dá)物位計(jì)的尾部桿頭制作了一個(gè)固定支架, 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

雷達(dá)物位計(jì)尾部桿頭的固定支架由3部分組成, 分別為外部不銹鋼管、空芯絕緣嵌套以及不銹鋼支架。不銹鋼管采用材質(zhì)304, 規(guī)格φ25×3的鋼管?？招窘^緣嵌套選用聚醚醚酮 (PEEK) 材質(zhì), 聚醚醚酮 (PEEK) 樹(shù)脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料, 具有較高的熔點(diǎn) (334℃) , 連續(xù)使用溫度為260℃;機(jī)械性能優(yōu)異, 具有良好的韌性和剛性, 它具備與合金材料媲美的對(duì)交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性;并且自潤(rùn)滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃;耐剝離性、耐磨性以及*絕緣穩(wěn)定性使其可以上乘地應(yīng)用于PA6切片冷卻工藝這一特殊工況^{[3]田愛(ài)國(guó), 郭強(qiáng).聚醚醚酮及其復(fù)合材料的特性與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].工程塑料應(yīng)用, 2002, 30 (2) :22-23.">[3]}。通過(guò)機(jī)械加工將PEEK棒體嵌套于不銹鋼管內(nèi), 中間加工出φ16的空槽以便插入物位計(jì)的桿頭。*后利用304材質(zhì)的不銹鋼板切割、加工、焊接成三角支架, 起到固定支架的作用。

第三步:對(duì)雷達(dá)物位計(jì)的儀表進(jìn)行重新設(shè)定, 在功能“探頭末端”選項(xiàng)中將free (懸空) 修改為tie down isol. (連接到絕緣物) , 并且完成物位計(jì)的掃描自學(xué)習(xí)功能, 至此雷達(dá)物位計(jì)的改造調(diào)試過(guò)程完畢^{[4]張文萍, 張魯蘭, 王彬, 等.雷達(dá)物位計(jì)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用探討[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化, 2010 (9) :73-75.">[4]}。探頭末端的選項(xiàng)修改圖如圖4所示。

通過(guò)改進(jìn), 克服了冷卻料倉(cāng)雷達(dá)物位計(jì)探桿過(guò)長(zhǎng)容易彎曲的故障隱患, 規(guī)避了循環(huán)氮?dú)鈱?duì)探桿持續(xù)施力所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn), 并且增加了探桿與罐壁之間的距離, 顯著提高了物位計(jì)的抗*力, 使得物位計(jì)量的準(zhǔn)確性大為提高, 為生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)量控制和物料盤(pán)存提供了有力保障。

改造前, 在控制輸出不變的情況下, 物位計(jì)的計(jì)量顯示從54.4%~91.4%呈鋸齒波形跳動(dòng), 無(wú)法進(jìn)行料位控制, 也無(wú)法完成物料的準(zhǔn)確計(jì)量。改造前料位波形如圖5所示。

改造后, 在控制輸出不變的情況下, 物位計(jì)的計(jì)量顯示一直保持在94.9%, 呈直線波形, 料位控制穩(wěn)定有效。改造后料位波形如圖6所示。

對(duì)比改造前后的結(jié)果可以看出, 改造前物位計(jì)無(wú)法完成計(jì)量工作, 改造后計(jì)量結(jié)果穩(wěn)定可靠, 波形曲線保持平穩(wěn), 保證了冷卻工藝的正常運(yùn)行。

綜上所述, 通過(guò)設(shè)備的安裝改造雷達(dá)物位計(jì)克服了諸多外界因素的影響, 增強(qiáng)了自身的計(jì)量精度, 為生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定控制以及準(zhǔn)確計(jì)量提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證已經(jīng)確定針對(duì)導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)選型過(guò)程中, 因探桿過(guò)長(zhǎng)造成的計(jì)量不準(zhǔn)影響可以通過(guò)后期改造予以修正。通過(guò)加裝固定支架的形式, 能夠有效地解決雷達(dá)物位計(jì)探桿過(guò)長(zhǎng)、懸空不穩(wěn)所造成的各類(lèi)錯(cuò)誤數(shù)據(jù), 為桿式雷達(dá)物位計(jì)故障排除提供了一項(xiàng)行之有效的改造方案, 為進(jìn)一步提升雷達(dá)物位計(jì)的抗*力以及計(jì)量準(zhǔn)確性提供了指導(dǎo)性的建議。