聚合工藝冷卻料倉物位計改造方案與實施

 

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 0Cr18Ni9，罐內通入循環氮氣，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：內部設有濾網，過濾冷卻氮氣在循環過程中夾雜的各類雜質，起到凈化氮氣使其循環使用的作用。

 

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

 

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

旋轉出料機：通過旋轉出料閥將合格的冷卻切片輸送到產品的下一道工序。

 

 導波雷達物位計：E+H 智能型導波雷達物位計，接觸式測量，與被測介質的物理特性變化無關，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釜，即是切片降溫反應罐體，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，物位計監控曲線出現了大幅度的鋸齒波形，測量數值大幅度跳動，已無法做到準確計量，日常生產中物位只能通過罐體視鏡進行參照物的估計判定，嚴重影響了生產過程的連續穩定，并且無法做到產品的產量估算，為日常生產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，我們發現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致探桿彎曲變型，桿體間歇性觸壁，也是物位計監控曲線大幅度鋸齒波形產生的原因。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的晃動幅度；重新設定物位計的技術參數，完成料位整定，達到準確計量。

 

4 物位計改造方案的實現

 第一步：利用罐體原有的一個預留口，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氮氣的進風口距離很近，大量氮氣吹掃于探桿上也容易導致探桿形變，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，其結構示意圖如圖 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 304，規格φ25×3 的鋼管?？招窘^緣嵌套選用聚醚醚酮(PEEK)材質，聚醚醚酮(PEEK)樹脂是一種性能優異的特種工程塑料，具有較高的熔點(334 ℃)，連續使用溫度為 260 ℃；機械性能優異，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力的優良耐疲勞性；并且自潤滑性好、耐化學品腐蝕、阻燃；耐剝離性、耐磨性以及超強絕緣穩定性使其可以完美地應用于 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，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習功能，至此雷達物位計的改造調試過程完 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，規避了循環氮氣對探桿持續施力所帶來的風險，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，料位控制穩定有效。改造后料位波形如圖 6 所示。

對比改造前后的結果可以看出，改造前物位計無法完成計量工作，改造后計量結果穩定可靠，波形曲線保持平穩，保證了冷卻工藝的正常運行。

 

6 結 語

 綜上所述，通過設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，為生產系統穩定控制以及準確計量提供了可靠的數據支持。經過驗證已經確定針對導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、懸空不穩所造成的各類錯誤數據，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性的建議。