電容料位開(kāi)關(guān)的設置及控制程序的應用

在水泥包裝設備與水泥輸送設備之間，會(huì )設置一個(gè)中間倉做為緩沖，以防止包裝設備的產(chǎn)能與輸送設備的輸送能力不匹配。上海上儀股份公司所討論的是，安裝料位開(kāi)關(guān)的中間倉料位控制模式在實(shí)際應用時(shí)，因有輸送設備的輸送能力與中間倉的容量匹配問(wèn)題，以及操作員的操作問(wèn)題，需通過(guò)實(shí)際調試達到驗證效果，從而掌握一些與料位開(kāi)關(guān)配置相關(guān)的開(kāi)關(guān)標定、設置和控制程序的調整。

在阿聯(lián)酋日產(chǎn)萬(wàn)噸水泥生產(chǎn)線(xiàn) ABMC 項目包裝車(chē)間的調試過(guò)程中，水泥包裝機的料倉配置在每臺包裝機的正上方，每個(gè)料倉裝有三個(gè) E+H 鋼索式電容料位開(kāi)關(guān)控制料位。

三個(gè)料位開(kāi)關(guān)代表了三個(gè)控制位置，分別為低料位、高料位和高高料位。低料位時(shí)進(jìn)料，高料位時(shí)關(guān)水泥庫下料閥，高高料位是為防止物料溢出的急停料位。高高料位開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，從水泥庫下料閥門(mén)、空氣斜槽、皮帶輸送、提升機等一直到料倉上的振動(dòng)篩全部停止工作。下面介紹幾個(gè)實(shí)際調試過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方法。

1 料位標定

調試工程師在調試過(guò)程中需頻繁上料，因此急需運行自動(dòng)上料設備。起初采用了一種倉體外標定的方法，標定中間倉的料位開(kāi)關(guān)。調試工程師裝了半桶水泥，在倉外用桶中水泥接觸料位開(kāi)關(guān)的探頭，標定了調試中用到的一個(gè)倉的三個(gè)開(kāi)關(guān)，但運行后頻繁發(fā)生水泥溢出和上料跟不上包裝速度的問(wèn)題。隨后，調試工程師根據料位開(kāi)關(guān)的測量和報警原理，又進(jìn)行了倉內水泥實(shí)物標定。觀(guān)察到水泥剛剛接觸探頭時(shí)，觸按相應按鍵做空標或滿(mǎn)標，標定后現場(chǎng)運行觀(guān)察，開(kāi)關(guān)均能在接觸水泥時(shí)正常動(dòng)作。

2 參數設置

2.1 高報和低報的設置

在實(shí)物標定后，時(shí)而會(huì )發(fā)生上料不及時(shí)的情況，原因是高高料位開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸送設備會(huì )全部停止，自動(dòng)上料程序終止。崗位工要求重新標定?，F場(chǎng)觀(guān)察發(fā)現，水泥庫距離包裝機中間倉較遠，受高料位開(kāi)關(guān)鋼索長(cháng)度和中間倉倉徑所限，即使把高料位開(kāi)關(guān)調至非常低，在高料位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，下料閥門(mén)關(guān)閉，輸送設備上存有的大量余料仍會(huì )全部進(jìn)入中間倉內。水泥高度與高高料位仍然很接近，而高高料位接近倉頂，沒(méi)有足夠余量向上調整。為實(shí)現設備的穩定運行，應盡量增大高料位與高高料位之間的距離，因此，我們調整了料位開(kāi)關(guān)的高報與低報設置。

E+H射頻導納料位開(kāi)關(guān)在探頭被覆蓋時(shí)動(dòng)作為高報，不覆蓋時(shí)動(dòng)作為低報。常規用法是在高料位時(shí)設置高報（覆蓋探頭），而低料位時(shí)設置低報（即不覆蓋），從而增加控制行程，合理利用倉容量，進(jìn)而減少設備啟動(dòng)次數和設備損耗。這次包裝中間倉調試將高料位設置為低報，在未覆蓋時(shí)報警動(dòng)作，從而實(shí)現提前 200mm 高料位報警，為高高料位多留出一些空間；低料位設置為高報，在探頭未露出時(shí)動(dòng)作，從而實(shí)現提前 200mm 上料，保證及時(shí)供料。這種情況是因為料倉容量較小或者直徑較大等原因，造成各報警位置之間無(wú)法拉開(kāi)距離，是一種不常見(jiàn)情況，利用開(kāi)關(guān)高低報設置，微調報警行程，實(shí)際運行效果較好。

2.2 測量原理說(shuō)明

在分析開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理時(shí)，我們在說(shuō)明書(shū)中發(fā)現了一個(gè)問(wèn)題。在英文版的說(shuō)明書(shū)測量原理一項中，原文是：The limitswitch switches when the capac?itance Cs specified during calibration is reached. 中文說(shuō)明書(shū)翻譯為“在標定過(guò)程中，當電容值達到設定值Cs時(shí)，限位開(kāi)關(guān)便會(huì )動(dòng)作”。而眾所周知，電容式射頻導納料位開(kāi)關(guān)是對固體物料的物位變化所引起的探頭與罐壁間的電容值變化進(jìn)行限位測量和控制。而所謂空標和滿(mǎn)標的標定操作，實(shí)際是為了設置輸送設備的啟停點(diǎn)，也就是限位開(kāi)關(guān)的動(dòng)作值。所以這句英文的翻譯應該是“當電容值達到在標定過(guò)程中設定的值Cs時(shí)，限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作”。射頻導納料位開(kāi)關(guān)功能與測試系統設計說(shuō)明。

3 DCS程序修改

在設備運行一段時(shí)間后，出現高料位時(shí)設備不停機的不尋常情況，造成高高料位動(dòng)作，全部輸送設備帶料停機。經(jīng)檢查，高料位開(kāi)關(guān)動(dòng)作靈敏，沒(méi)有問(wèn)題，問(wèn)題出現在設備剛剛開(kāi)啟的時(shí)候。檢查程序后發(fā)現，程序設計為系統在檢測到高料位下降沿時(shí)，停止水泥庫下料閥門(mén)。而當包裝設備停機時(shí)，如果中間倉正好達到滿(mǎn)料狀態(tài)，此時(shí)高料位開(kāi)關(guān)動(dòng)作輸出，系統檢測到高料位開(kāi)關(guān)信號下降沿，關(guān)斷下料閥，此時(shí)生產(chǎn)停止，因而設備停機。但在下一次設備開(kāi)機時(shí)，由于中間倉正處于高料位，料位開(kāi)關(guān)繼電器輸出已經(jīng)處于0狀態(tài)，信號不會(huì )出現下降沿，系統檢測不到信號下降沿，所以庫下下料閥開(kāi)啟，造成溢料。去掉DCS程序中高料位信號的下降沿脈沖后，在項目交付使用數月后的運行中，再未出過(guò)溢料情況。

測量原理：電容式限位檢測的測量原理是：固體物料的料位高低變化導致探頭被覆蓋區域大小發(fā)生變化，從而導致電容值發(fā)生變化。探頭與罐壁（導電材料制成）構成一個(gè)電容。探頭處于空氣中時(shí)（見(jiàn)圖1a），測量到的是一個(gè)小數值的初始電容值。當罐體中有物料注入時(shí)，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區域面積的增加而相應地增大（圖1b、圖1c）。在標定過(guò)程中，當電容達到設定值CS時(shí)，限位開(kāi)關(guān)便會(huì )動(dòng)作。此外，帶屏蔽段的探頭能消除介質(zhì)粘附以及過(guò)程連接處冷凝對測量的影響。具有自動(dòng)粘附補償功能的探頭可對探頭在過(guò)程連接處的介質(zhì)粘附進(jìn)行補償。

4 結語(yǔ)

（1）料位開(kāi)關(guān)的標定是設定報警值的過(guò)程，應盡量采用更接近實(shí)際運行情況的實(shí)物標定，以保證報警值的準確性。

（2）料位開(kāi)關(guān)的設置，為控制行程可以做適當微調。

（3）高料位的停機控制過(guò)程和通常的停止信號一樣，不適合采用下降沿或上升沿脈沖命令來(lái)控制。

由于料位開(kāi)關(guān)設置或者 DCS 程序運用不當，造成水泥溢出問(wèn)題頻繁發(fā)生，三樓中間倉進(jìn)料口所在樓面經(jīng)常溢滿(mǎn)水泥，有時(shí)甚至從振動(dòng)篩到提升機全部堵死，重新啟動(dòng)設備需要耗費大量人力和時(shí)間，崗位工人工作量非常大。同時(shí)，低料位開(kāi)關(guān)動(dòng)作不及時(shí)，上料速度跟不上包裝速度的情況嚴重影響包裝產(chǎn)量。所以，一方面在設計上應考慮中間倉容量易于控制，另一方面上海上儀股份公司中控操作人員應根據包裝機運行實(shí)際所需的輸送量，控制下料閥門(mén)數量和開(kāi)度。