全密度聚乙烯装置旋转加料器的控制

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国内很多全密度聚乙烯装置都是引进的美国UCC专利技术，可生产多种牌号的聚乙烯产品。旋转加料器位于脱气仓下方，是连接前工段（反应工段）和用于后工段（造粒工段）的关键设备。若该旋转加料器工作不稳定会直接影响造粒机的运转，严重时会造成装置减产和停车。旋转加料器的控制是厂家RADER公司的专利，一般不对用户开放。笔者在茂名乙烯和广州乙烯处理因加料器控制所目引起的装置停车故障时，对该控制方案进行了认真分析。在此以茂名乙烯为例，对旋转加料器的控制原理进行分析，以供大家参考。

 

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    1旋转-加料器的作用

 

    旋转加料器的作用有两个：一是下料，二是碎块。当有块料下来时，加料器旋转将块料切碎，经振动网过滤，传送到造粒机。当块料过多发生堵塞时，控制系统会启动自动碎块程序，以防止堵塞。

 

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    2旋转加料器的工作原理

 

    茂名乙烯旋转加料器位号为S—5011，加料器的控制是由RADER公司采用AB PLC5OO实现的。由于是厂家专利，所以加料器的控制就是一个黑匣子没有人机接口，出现故障时很难判断是仪表故障还是工艺故障。

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    2.1 AB PLC主要输入/输出信号

 

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    来自DCS的信号：加料器的速度设定（4—20mA)，加料器正转命令（无源触点)，加料器反转命令（无源触点）去往DCS约信号，加料嚣的速度(4-20mA），加料器运行信号（无源触点），加料器故障信号(无源触点)，加料器堵塞信号（无源触点）来自现场（含MCC）的信号加料器的速度（无源触点) 电机电流（4—20mA) 手动开/停信号。去往现场（含MCC)的信号：电机启动俞令（无源触点），电液马达控制（-100—100mA)。

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    2.2 S-5011正常工作原理

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    当满足S-5011启动条件后，可以从DCS上手动或自动启动，加料器启动后从DCS上给定速度。给定速度越高，下料流量越大。DCS输出0-1OO%；4--20mA，在AB PLC中转化为4-25r/min，PLC接收到该信号后与现场的实际速度比较。在PLC中采用比例控制方案PLC的输出0-100%（4-20mA）经电流转换器变为-100—100mA，作用于电液马达控制加料器速度从-25-25r/min。也就是说，当输出低于50%时加料器开始反转，0时反转速度最大，输出大于50%时为正转，1时速度最大，从而实现了加料器的线性控制。

 

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    正常工作时，PLC检测电机的工作电流是否在正常的波动范围内，一旦电机电流超过14A高电流1s后，程序将启动碎块程序，即给出一个定速运转信号约为7.5r/min运转。在15s内，如果电流大于高限22.5A，速度增加，电流低于22.5A，控制速度减小，15s后开始以定速约7.5r/min的速度反转，如果电机电流大于高限22.5A，速度增加。电流低于22.5A，控制速度减小，如此正转反转切割大块料。如果电流在高限电流波动，加料器正反转超过3次或电机电流超高高限（29.37A）5s时，加料器会联锁停车，后工段挤压机也会联锁停车。只有在电流连续稳定在高限以内10s或恢复到正常值（14A以下），加料器才能恢复正常运转。

    3常见故障分析

 

    3.1低速失控

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    原程序设计时，只考虑正转时速度可控，即S-5011控制器的输出必须大于50％时才对加料器按上述原理进行控制。一旦因速度波动导致S-5011控制器的输出低于50%，就会出现失控现象。为了防止出现低速时失控，作者在处理故障时，将程序作了一点修改，将控制器输出必须大于50％的限制删除了。这样当出现波动引起控制器输出稍低干50%时也能受控。速度仍可调节到正常设定值，避免停车现象发生，且不影响以前碎块控制方案。但是这样修改后程序出现一个弊病。当波动导致反转且反转速度高于正转设定速度时（因结块出现的反转和手动反转除外），控制器会按反转速度进行控制，不能返回到正转速度。但我个人认为出现这种情况的几率极小，一旦出现也能在DCS上指示。修改了DCS画面，在画面上增加了加料器变为黄色闪动。

 

    3.2频繁波动，难以控制

 

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    从工艺上看，由于装置生产的产品的粘度不完全一样，有时会出现当产品粘度较高时，就会增加加料器的负荷量，容易造成电机电流在设定值附近波动。为了避免非正常性波动可以适当修改电流的高值平和高限值（最好不要修改高高限值)。也有可能出现因机械方面的原因，如润滑油质量等引起电机电流增加的现象。遇到类似问题时，最好与工艺人员一起分析故障原因，方便的话，可以将电机的电流引到DCS或专门的仪表上对其进行实时监测，这有助于分析问题。

 

    从仪表上看，产生波动的原因来自DCS的输出信号和速度探头的信号，DCS的输出信号变化也与速度探头有关。为防止因速度探头误动作而产生波动，建议认真检查一下速度探头的好坏。如果不是由于速度探头的原因，也可以适当修改PLC中速度跟踪参数，比例带和响应时间。

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    3.3联锁停车后系统不能能正常启动

 

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    出现上述问题后，只要对控制系统复位就可以了。

 

    4结束语

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    旋转加料器是全密度聚乙烯装置生产的关键-设备。该设备维护的好坏直接影响装置的产量。所以工艺、仪表、机械，电气等专业人员都要加强巡检，发现问题及时解决。