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錦西天然氣化工有限責(zé)任公司年產(chǎn)20萬(wàn)噸大顆粒尿素裝置采用流化床工藝技術(shù)。將尿素裝置造粒塔的部分小顆粒尿素分流，作為制造大顆粒尿素的晶種，另一路來(lái)自蒸發(fā)系統(tǒng)的99．75％熔融尿液，在流化床式轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)內(nèi)，通過(guò)特制噴嘴，不斷以霧化液形式，多次包覆料簾中的尿素晶種顆粒外表面，使尿素粒徑逐漸增大，經(jīng)造粒機(jī)出料端排出，再經(jīng)篩分，產(chǎn)出合格的大顆粒尿素。
在大顆粒尿素生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)重要控制參數(shù)是晶種尿素的配料控制，也就是控制小顆粒尿素加入量。由于配料精度直接影響著大顆粒尿素的最終質(zhì)量，也影響著大顆粒尿素裝置的長(zhǎng)周期、優(yōu)化運(yùn)行，這就離不開(kāi)配料秤的測(cè)量與控制，也對(duì)配料秤的精度、穩(wěn)定性、可靠性提出較高的技術(shù)要求。配料秤不是單一的計(jì)量?jī)x表，而是由料倉(cāng)、稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重控制器、輸送機(jī)等組成的一個(gè)系統(tǒng)，是一套機(jī)電一體化的系統(tǒng)設(shè)備，它將物料以不同的比例混合，達(dá)到定量配料的目的。
1配料秤的應(yīng)用
配料秤原選用的是配料皮帶秤，又稱(chēng)為稱(chēng)重給料機(jī)，是集輸送、稱(chēng)重、給料于一體，與普通的計(jì)量皮帶秤不同，它不僅能顯示物料的累積量和物料的流量，而且能根據(jù)輸送帶上物料的瞬時(shí)流量和設(shè)定值的差值調(diào)整物料流量的大小，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到物料調(diào)速給料的目的。
配料皮帶秤由短皮帶輸送機(jī)及計(jì)控裝置構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

配料皮帶秤是一條短皮帶輸送機(jī)直接安放在進(jìn)料斗之下，以拖料的方式從進(jìn)料斗中拖出物料。短皮帶輸送機(jī)上裝有可稱(chēng)量物料流量的承載器和稱(chēng)重傳感器，控制器根據(jù)物料流量與設(shè)定流量的差值調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使物料流量等于設(shè)定流量?？刂破骺梢允謩?dòng)操作升／降犁式分料器。在料倉(cāng)的下口裝有切斷閘門(mén)，給料閘板通常是固定開(kāi)度，在流量設(shè)定值變化時(shí)，只是皮帶機(jī)速度變化，而皮帶上的物料負(fù)荷始終保持穩(wěn)定，但當(dāng)流量設(shè)定值變化大時(shí)，就需要人工操作開(kāi)大閘板，使配料皮帶秤在一個(gè)新的物料負(fù)荷下工作（圖2）。

2配料皮帶秤在使用中存在的問(wèn)題
配料皮帶秤在使用中出現(xiàn)測(cè)量誤差大、穩(wěn)定性差、操作不便等問(wèn)題，制約大顆粒裝置的優(yōu)化操作，也增大了尿素的廢品率。分析原因主要有以下幾方面：
1）進(jìn)料倉(cāng)直接坐在配料皮帶秤的皮帶機(jī)上，料柱壓力的變化使配料皮帶秤的皮帶張力也隨著變化，皮帶張力變化的不確定性，是皮帶秤測(cè)量誤差大的主要原因［1］。
2）受現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境限制，皮帶的進(jìn)料口與出料口間距只有1370mm（皮帶的總長(zhǎng)1500mm），皮帶過(guò)短，物料下落沖擊力直接作用在秤體上，秤體承載器受下料及卸料的影響大。
3）配料皮帶秤的皮帶機(jī)與進(jìn)料斗之間沒(méi)有專(zhuān)用的給料機(jī)緩沖，皮帶秤的調(diào)零、更換皮帶等操作較難完成［1］。
4）皮帶秤為動(dòng)態(tài)秤，存在零點(diǎn)漂移、皮帶跑偏等影響。
5）料斗內(nèi)的重量不能測(cè)量，犁式分料器的控制只能現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)升、降，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扒料。料倉(cāng)下料閘板也是手動(dòng)開(kāi)關(guān)，不便于工藝人員的操作。
6）采用皮帶輸送機(jī)易出現(xiàn)撒料事故，造成物料浪費(fèi)。
3配料秤的對(duì)比與選用
眾所周知，在化工生產(chǎn)中，液態(tài)流體的流量測(cè)量與控制，可以選用各類(lèi)流量?jī)x表和調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。而固態(tài)散料的流量測(cè)量與控制，現(xiàn)有方法較為單一，尤其是配料秤，常見(jiàn)有配料皮帶秤、核子秤及失重秤等。核子皮帶秤需要放射源，存在射源衰減問(wèn)題和安全防護(hù)問(wèn)題，且核子秤精度不高，應(yīng)用場(chǎng)合受到很大限制。
失重秤是20世紀(jì)90年代開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程稱(chēng)重連續(xù)計(jì)量的，也稱(chēng)為差分減量秤。它是一種通過(guò)靜態(tài)稱(chēng)重的方式實(shí)現(xiàn)高精度連續(xù)定量給料的自動(dòng)稱(chēng)重設(shè)備，能對(duì)粉末、顆粒、片狀等干散物料進(jìn)行可靠、精確和穩(wěn)定的給料，減少物料的浪費(fèi)和提高混合物的一致性。它逐漸替代皮帶秤、螺旋秤，甚至累加秤，作為一種全新的計(jì)量方法，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
失重秤是一種采用減算計(jì)重方式，利用單位時(shí)間內(nèi)物料減少速率來(lái)核算物料流量的定流量給料設(shè)備。系統(tǒng)通過(guò)靜態(tài)稱(chēng)量給料系統(tǒng)（料倉(cāng)、給料機(jī)和秤體）及變速電機(jī)控制散物料的卸料流量。物料（通過(guò)螺旋、振動(dòng)管或槽）從系統(tǒng)卸下，將按每個(gè)單位時(shí)間（dv／dt）測(cè)量的“失重”與所需給料量進(jìn)行比較，測(cè)量的流量與給定的流量之間的差異會(huì)通過(guò)給料控制器發(fā)生糾正信號(hào)，該控制器能輸出4～20mA模擬量信號(hào)控制變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)給料速度，從而在沒(méi)有過(guò)程滯后的情況下保持精確的給料量。當(dāng)料倉(cāng)中測(cè)量的重量達(dá)到低料位時(shí)，控制器將給料系統(tǒng)按容積給料進(jìn)行控制，然后上方料倉(cāng)快速重新補(bǔ)料（自動(dòng)），當(dāng)補(bǔ)料過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)又自動(dòng)恢復(fù)失重計(jì)量方式。失重秤的技術(shù)特點(diǎn)：
1）系統(tǒng)精度高。失重秤工作時(shí)，料倉(cāng)的測(cè)量實(shí)際是在靜態(tài)下完成的，根據(jù)兩個(gè)工作狀態(tài)測(cè)得兩個(gè)重量差值算出流量。差值與流量給定值誤差還可在下一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償，并且這兩個(gè)重量測(cè)量時(shí)間在幾分鐘內(nèi)完成，不受傳感器零點(diǎn)漂移和溫度漂移等影響，因此可獲得相當(dāng)高的計(jì)量精度，系統(tǒng)計(jì)量精度可達(dá)到0．5％，甚至02％。
2）免維護(hù)，標(biāo)定簡(jiǎn)單。由于失重秤是通過(guò)測(cè)量重量差值來(lái)計(jì)算流量的物料測(cè)量方式，不受皮帶秤等動(dòng)態(tài)秤中存在零點(diǎn)漂移（皮帶跑偏、傳感器位移，物料沖擊振動(dòng)皮帶打滑，皮帶粘料）等影響，能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的系統(tǒng)測(cè)量精度，且基本不需要維護(hù)和大量的標(biāo)定工作，標(biāo)定方式簡(jiǎn)單、方便。
3）適合于連續(xù)供給的配料場(chǎng)合。失重秤以物料流量作為控制對(duì)象，適合粒度較均勻的散干物料的配料。
4失重秤的應(yīng)用
對(duì)比各種配料秤的優(yōu)缺點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，2011年底將小顆粒尿素的配料秤改造為失重秤（圖3）。料倉(cāng)（計(jì)量倉(cāng)）是失重秤的重要組成部分，物料在計(jì)量倉(cāng)內(nèi)向稱(chēng)重傳感器施加載荷，傳感器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)送至失重秤儀表。

輸送設(shè)備選用變頻調(diào)速螺旋給料機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配置緊湊；密封狀態(tài)下給料，給料均勻；與調(diào)速電機(jī)配用，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，流量與控制信號(hào)呈線性關(guān)系，調(diào)節(jié)性能好。
控制器為6104B失重控制器，是智能微機(jī)處理器控制儀表，以人機(jī)對(duì)話的形式對(duì)儀表進(jìn)行各項(xiàng)操作?？蛇M(jìn)行自動(dòng)零點(diǎn)和間隔校準(zhǔn)。系統(tǒng)可自動(dòng)處理加料過(guò)程，當(dāng)料倉(cāng)中測(cè)量的重量達(dá)到低料位時(shí)，控制器將給料系統(tǒng)按容積給料進(jìn)行控制，然后上方犁式分料器落下快速補(bǔ)料，當(dāng)料倉(cāng)的料位達(dá)到上限值時(shí)，補(bǔ)料過(guò)程結(jié)束，犁式分料器抬起，系統(tǒng)又自動(dòng)恢復(fù)失重計(jì)量方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扒料和出料。失重秤的控制過(guò)程見(jiàn)圖4。

5失重秤應(yīng)用中注意事項(xiàng)
1）由于失重秤的自身特點(diǎn)，要求安裝場(chǎng)合無(wú)振動(dòng)，避免振動(dòng)對(duì)稱(chēng)重傳感器產(chǎn)生沖擊力，帶來(lái)測(cè)量誤差。
2）上、下連接使用軟連接，避免上、下設(shè)備對(duì)失重秤造成的測(cè)量誤差。
3）盡量減少與外界的連接，凡是作用在秤體上的外界重量一定要保持恒定，目的是為了減少外界作用力對(duì)秤體的影響。
4）物料要求流動(dòng)性好，物料波動(dòng)造成的影響可以忽略不計(jì)。如果物料的流動(dòng)性不好，波動(dòng)造成的影響必須予以消除。
5）料倉(cāng)下部的錐形部分，其傾斜度應(yīng)大于45°，這樣可防止物料堆積在出料口板結(jié)。
6）定期標(biāo)定，每半年靜態(tài)掛碼標(biāo)定一次，掛碼重量應(yīng)為量程值的60％～100％。
7）定期檢查各設(shè)備的固定螺絲是否有松動(dòng)。機(jī)柜內(nèi)接線端子有無(wú)松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。8）做好現(xiàn)場(chǎng)控制器的防塵，避免因粉塵腐蝕，造成儀表故障。
6失重秤的應(yīng)用效果
2011年底將小顆粒尿素的配料秤改造為失重秤，通過(guò)近兩年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，只要遵循失重秤的安裝、使用和維護(hù)規(guī)范，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，定期檢定，失重秤完全能滿足大顆粒尿素配料生產(chǎn)的需要，大大提高了裝置的生產(chǎn)效率。失重秤作為一種先進(jìn)的連續(xù)稱(chēng)重系統(tǒng)，隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和通訊技術(shù)等方面的突破，在性能上得到了進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，將逐步取代配料皮帶秤。

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