天津海晶聚合有限公司在聚合工藝中所使用的冷卻料倉直徑 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)氮氣，主要功能為 PA6 切片冷卻以及保護貯藏。

 

1 冷卻料倉物位計簡介

 冷卻料倉主要設(shè)備及管線簡圖如圖 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)氮氣對干燥的切片進行降溫，起到冷卻物料防止切片氧化的作用。

 

粉塵過濾器：內(nèi)部設(shè)有濾網(wǎng)，過濾冷卻氮氣在循環(huán)過程中夾雜的各類雜質(zhì)，起到凈化氮氣使其循環(huán)使用的作用。

 

 換熱器(A、B)：管殼式換熱器，通過冷卻循環(huán)水對循環(huán)氮氣進行降溫，從而使循環(huán)氮氣與高溫切片持續(xù)換熱，達到切片降溫的作用。

 

氮氣循環(huán)風(fēng)機 (A 、B) ：氮 氣 循 環(huán) 風(fēng) 機 流 量3 360 m3/h，全壓 10 000 Pa，電機功率 30 kW，轉(zhuǎn)速2 900 r/min。

旋轉(zhuǎn)出料機：通過旋轉(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)波雷達物位計：E+H 智能型導(dǎo)波雷達物位計，接觸式測量，與被測介質(zhì)的物理特性變化無關(guān)，耐溫達 150 ℃，耐壓達 40 bar(4×106 Pa)[1]。

 

2 冷卻料倉物位計使用中存在的問題

 冷卻料倉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，又是切片保護儲藏容器[2]。因此冷卻料倉的物位計不僅有料位連鎖的作用，還具備PA6 切片盤存計量功能。但由于一些客觀原因，物位計監(jiān)控曲線出現(xiàn)了大幅度的鋸齒波形，測量數(shù)值大幅度跳動，已無法做到準確計量，日常生產(chǎn)中物位只能通過罐體視鏡進行參照物的估計判定，嚴重影響了生產(chǎn)過程的連續(xù)穩(wěn)定，并且無法做到產(chǎn)品的產(chǎn)量估算，為日常生產(chǎn)以及月末盤存帶來了極其不利的影響。

 

3 物位計問題分析以及改進措施

             通過曲線分析，我們發(fā)現(xiàn)物位計的曲線波動很可能是由于探測桿彎曲觸壁造成的。由于罐體較高，探測桿長度較長，桿頭處無固定，探測桿在罐內(nèi)存在較大的晃動幅度，尤其是低料位時隨著物料的下料沖擊，探測桿在罐內(nèi)搖擺不定，十分不利于有效測量。另外，物位計的安裝位置選擇不當，致使探桿與罐壁距離十分接近，當探桿頭被覆蓋后，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措施以助于解決物位計的問題：改變物位計的安裝位置，盡可能的使探桿遠離罐壁；固定物位計的底部桿頭，大幅減小探桿在罐內(nèi)的晃動幅度；重新設(shè)定物位計的技術(shù)參數(shù)，完成料位整定，達到準確計量。

 

4 物位計改造方案的實現(xiàn)

 第一步：利用罐體原有的一個預(yù)留口，通過加工一個定制的安裝法蘭，完成了物位計的移位工作，其示意圖如圖 2 所示。

通過雷達物位計的移位安裝，使得物位計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量。由于原先雷達物位計與循環(huán)氮氣的進風(fēng)口距離很近，大量氮氣吹掃于探桿上也容易導(dǎo)致探桿形變，移位后這一隱患也得以排除。

 

 第二步：為雷達物位計的尾部桿頭制作了一個固定支架，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3 所示。

雷達物位計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)樹脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，具有較高的熔點(334 ℃)，連續(xù)使用溫度為 260 ℃；機械性能優(yōu)異，具有良好的韌性和剛性，它具備與合金材料媲美的對交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性；并且自潤滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃；耐剝離性、耐磨性以及超強絕緣穩(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]。通過機械加工將 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：對雷達物位計的儀表進行重新設(shè)定，在功能“探頭末端”選項中將 free(懸空)修改為 tie down isol.(連接到絕緣物)，并且完成物位計的掃描自學(xué)習(xí)功能，至此雷達物位計的改造調(diào)試過程完 畢[4]。探頭末端的選項修改圖如圖 4 所示。

通過改進，克服了冷卻料倉雷達物位計探桿過長容易彎曲的故障隱患，規(guī)避了循環(huán)氮氣對探桿持續(xù)施力所帶來的風(fēng)險，并且增加了探桿與罐壁之間的距離，顯著提高了物位計的抗干擾能力，使得物位計量的準確性大為提高，為生產(chǎn)過程中的計量控制和物料盤存提供了有力保障。

 

5 改造后的計量效果

 改造前，在控制輸出不變的情況下，物位計的計量顯示從 54.4% ～91.4% 呈鋸齒波形跳動，無法進行料位控制，也無法完成物料的準確計量。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，物位計的計量顯示一直保持在 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。

對比改造前后的結(jié)果可以看出，改造前物位計無法完成計量工作，改造后計量結(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行。

 

6 結(jié) 語

 綜上所述，通過設(shè)備的安裝改造雷達物位計克服了諸多外界因素的影響，增強了自身的計量精度，為生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定控制以及準確計量提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。經(jīng)過驗證已經(jīng)確定針對導(dǎo)波雷達物位計選型過程中，因探桿過長造成的計量不準影響可以通過后期改造予以修正。通過加裝固定支架的形式，能夠有效地解決雷達物位計探桿過長、懸空不穩(wěn)所造成的各類錯誤數(shù)據(jù)，為桿式雷達物位計故障排除提供了一項行之有效的改造方案，為進一步提升雷達物位計的抗干擾能力以及計量準確性提供了指導(dǎo)性的建議。