淺析粉體物料輸送控制的法蘭式液位變送器實現方法

摘要 介紹了粉料輸送系統發送缸氣力輸送裝置在運行過程中使用脈沖控制儀和料位開關產生的問題，主要有整個輸送系統管道堵塞、程序停留在某步驟使整個生產線癱瘓等，原因主要為脈沖發生器發生故障，無法驅動氣刀閥將料和氣分段、上下限料位開關故障讓程序一直停留在某步驟不能循環執行送料任務等。對原控制方式進行了改進，采用將主路信號通過在法蘭式液位變送器編寫軟件程序代碼來模擬電磁脈沖控制儀輸出，更改滿缸、空缸的判斷方式。實施后，實現輸送量#大化，滿足生產線產能要求，同時程序可靠執行、減少等待，達到節能和降耗目的。

 

輸送包裝裝置的可靠運行對于化工粉體物料生產線至關重要，是化工生產線上必不可少的重要組成部分。其中輸送裝置是采用倉泵發送缸氣力輸送系統對干燥后的粉體物料進行輸送，其整個輸送過程可分為放空、下料、流化和輸送4個步驟[1]。其在打開放空下料前采用低限料位開關來判斷空缸、流化，輸送前采用高限料位開關來判斷滿缸，輸送過程中采用電磁脈沖閥將管道內物料切割成一段料一段氣的方式進行輸送，以保證物料正常輸送至大料倉，避免粉體物料堵塞管道。而電磁脈沖閥的信號來自脈沖發生器，如果脈沖發生器發生故障，則將導致整個輸送系統管道堵塞、上下限料位開關故障，就會讓程序一直停留在某步驟不能循環執行送料任務，影響輸送產能，使前后整個生產線癱瘓[2]。

在法蘭式液位變送器中利用軟件編程來實現電磁脈沖信號，改進滿缸和空缸的判斷方式，實現輸送量#大化，達到節能和降耗目的。

 

1 原輸送系統工作流程及存在問題

粉料輸送系統采用的發送缸氣力輸送裝置，其輸送工作過程可分為放空、下料、流化和輸送4個步驟，其工作流程如圖1所示。

干燥后的物料先儲存在中間料斗里。開始下料前先判斷發送缸低限料位開關是否處于空缸狀態，如果空缸，則打開放空閥排凈缸中余壓，防止缸內余壓沖擊中間料斗造成跑料事故；接著開啟下料閥，開始將粉體料裝填到發送缸中。當下料使粉體物料接觸到發送缸高限物料開關，送出滿缸判斷信號后，關閉下料閥和放空閥，下料裝填過程結束。當下料閥和放空閥關閉后，進入流化階段，流化閥向缸內充入氣體，使粉體物料成流體化狀態，當流化時間達到要求后，電磁脈沖閥打開，同時判斷當發送缸壓力上升到一定時轉入輸送過程，打開發送缸下部的出料閥，流化狀態的粉體物料被脈沖電磁閥根據設定的脈沖寬度和周期，將物料切割成一段料一段氣方式輸送到包裝料倉，以保證物料正常輸送避免堵塞管道。當發送缸低限料位開關有空缸判斷信號送出時，說明發送缸內物料已輸送完，處于空缸狀態，這時關閉流化閥、電磁脈沖閥和出料閥，整個輸送過程結束，下一次輸送開始。

原輸送裝置建成調試投運后，隨著負荷的不斷提升，不斷有問題出現。主要有：

1)電磁脈沖控制儀經常損壞。其內部電子零部件較多，查找出損壞的零部件費時費力，且采購困難，造成生產線長時間停車等待，且其他裝置的生產也無法平衡，影響產量和效益。

2)發送缸高限料位開關工作不可靠。有時現場發送缸下料裝填已經滿至下料球閥處很長時間，但高限料位開關判斷滿缸信號始終沒有送出，造成程序長時間等在下料這一步，影響發送缸的輸送效率，嚴重的話也會引起生產線全系統停車。同時，如果在這種狀態下并閉下料大球閥的話，閥座和閥球相對運動，粉體料更容易造成下料大球閥座磨損，縮短使用壽命；同時閥座漏氣會使缸內壓力沖擊中間料斗，造成料斗噴料。

3)發送缸低限料位開關上積掛粉體料，造成一直有料的假信號�，F場發送缸分明已經送空，但低限料位開關判斷空缸信號始終沒有送出，造成程序長時間等在輸送這一步，除影響發送缸的輸送效率、消耗大量壓縮空氣能源外，嚴重的話也會引起生產線全系統停車。

 

2控制改進及實現

在現場通過半年的觀察、摸索和測算，發現了造成問題的原因。通過對比、論證和實驗，提出了改進方案，其工作流程見圖2。

2.1增加法蘭式液位變送器

將電磁脈沖控制儀設置為旁路備用裝置，主路信號通過在法蘭式液位變送器編寫軟件程序代碼來模擬電磁脈沖控制儀輸出，送到現場電磁脈沖閥，將管線里的物料分割成一段料和一段氣輸送到包裝料倉中。

這個功能的實現是在出料管線上加入１條氣路管線，通過電磁脈沖閥的開啟將空氣注入到出料管，而關閉電磁脈沖閥則可讓物料正常輸送，所以通過設定電磁脈沖閥的脈沖寬度和周期可將物料分割成一段料長和一段氣長的存在方式。利用CS3000的順序控制功能中SFC塊和計時器等功能，實現該控制功能[3]。根據SFC順序執行的特點，設計脈沖發生子模塊，然后在主程序中調用。

電磁脈沖信號發生的程序流程為：定議時間繼電器TM1和TM2，其中TM1為電磁脈沖閥的脈沖寬度，TM2為脈沖周期。起始執行，打開電磁脈沖閥，同時啟動時間繼電器TM1和TM2，當時間繼電器TM1時間到預設量，關閉電磁脈沖閥；當時間繼電器TM2時間到預設量，回到起始程去打開電磁脈沖閥，如此往復循環[4]。

為實現法蘭式液位變送器與電磁脈沖控制儀主、旁路的勿擾切換，利用CS3000的內部開關設置法蘭式液位變送器脈沖發生開關。當脈沖發生開關為0時，保持走原旁路程序不變；當脈沖發生開關為1時，走主路程序，由法蘭式液位變送器繼電器輸出控制觸點。其程序為：當脈沖發生開關打到1狀態，脈沖發生子程序模塊打到運行狀態，由法蘭式液位變送器繼電器輸出控制觸點；否則電磁脈沖閥由電磁脈沖控制儀控制輸出，并在脈沖控制器關閉語句上同時加上子模塊停止程序即可關閉法蘭式液位變送器脈沖輸送。

在硬件接線上，將法蘭式液位變送器脈沖信號觸點和輸出控制器動作觸點并聯后串聯到脈沖電磁閥和電源回路中。使用法蘭式液位變送器產生脈沖信號時只需將脈沖發生開關置為1，否則置為0，即可實現脈沖控制器和法蘭式液位變送器脈沖信號發生的勿擾切換。

2.2更改滿缸、空缸的判斷方式

1）取消原有發送缸高限料位開關判斷滿缸的方式。通過現場多次觀察和測算，發現正常情況下基本在固定的時間段內恰好能把發送缸裝填滿，所以對于滿缸采用的是經驗時間判斷：即下料多少時間后即判斷料位滿缸。但是為保證滿缸，下料時間的設定量不可避免要設定偏長，對于一次來說不算什么，但發送缸輸送次數頻繁，每次偏長的時間累加在一起就很可觀。這也制約了發送缸輸送物料的能力，并且，當出現下料閥故障等情況，不能下料或下料慢時也不能及時判斷出故障。所以為了實現輸送量#大化，從節能和降耗等角度考慮，應從送料過程反過來驗證是否下料裝填滿缸。一般情況下，在送料過程中當流化閥和出料閥開啟，在短時間內建立不起壓力，說明還是空缸；如果送料時間很短就發生壓力下降，說明下料裝填不滿缸，這樣就必須到現場檢查和確認，解決存在的問題才能重新開始執行程序。

2）取消原有發送缸低限料位開關判斷空缸的方式。通過現場觀察和研究，發現對于發送缸如果物料送空，則壓力必然降低，所以對空缸可采用壓力達到某一下限量來判斷，只需利用原來安裝在發送缸上的壓力變送器來測量發送缸壓力，當法蘭式液位變送器在程序執行送料時，其壓力突然下降，并降低于至某一量時，可判定其缸內沒有物料，不需要額外增加低位料位計來判斷空缸[1-2]。

 

3結束語

經控制方案改進后的粉體物料輸送裝置已經投入使用。電磁脈沖閥法蘭式液位變送器信號發生程序在脈沖控制器出現故障時能及時切換，并且只需將法蘭式液位變送器脈沖發生開關置為1，也能在脈沖控制器和法蘭式液位變送器之間實現無擾切換，證明了脈沖程序能完全匹配脈沖控制器的運行，進一步保證了裝置的持續運行，擺脫備件的限制。同時空缸條件用送料壓力曲線判斷和滿缸條件用固定下料時間判斷應用情況良好，很好的反映了料位的真實情況，能保證在發送缸循環下料和送料程序過程的正常執行。

上述脈沖信號、空缸壓力判斷和滿缸下料時間判斷3個方面的改進，都不需重新增加投資，但是其在提升裝置產能、穩定裝置負荷、平衡公司上下游生產裝置正常生產方面發揮了極大的作用。改進后的系統輸送能力大幅提升，遠遠超出其原設計能力，為后續前系統擴能改造留出充足的余地和空間。