第 18 卷第 1 期 2005201
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
(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 ;
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 。
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 ,
3 整个系统的工艺控制及操作
3. 1 系统的生产能力 每粒机相同 。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
(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。
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 。
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 。
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
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 。
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 。
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
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 ;
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 ,
(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 。
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
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 。
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