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)猓饕δ転?PA6 切片冷卻以及保護(hù)貯藏。

 

1 冷卻料倉(cāng)物位計(jì)簡(jiǎn)介

 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 氣 循 環(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)：E+H 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(4×106 Pa)[1]。

 

2 冷卻料倉(cāng)物位計(jì)使用中存在的問(wèn)題

 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]。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。

 

3 物位計(jì)問(wèn)題分析以及改進(jìn)措施

             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。

 

4 物位計(jì)改造方案的實(shí)現(xiàn)

 第一步：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。

 

 第二步：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、耐磨性以及超強(qiáng)絕緣穩(wěn)定性使其可以完美地應(yīng)用于 PA6 切片冷卻工藝這一特殊工況[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。zui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]。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)的抗干擾能力，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。

 

5 改造后的計(jì)量效果

 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。

 

6 結(jié) 語(yǔ)

 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)的抗干擾能力以及計(jì)量準(zhǔn)確性提供了指導(dǎo)性的建議。