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1、冲板流量计在重质碱生产中的应用摘摘 要要 对冲板流量计在南碱公司重质碱生产中使用及故障处理情况进行阐述 ，并结合实践 经验对该类仪表的使用维护提了相应的改进建议 。关键词关键词 冲板流量计轻质碱流量故障处理改进建议广东南方碱业股份有限公司(以下称“南碱”)是以生产轻质碱、重质碱和芒硝产品为 主的中型氨碱厂，其中重质碱以轻质碱为原料采用固相水合法生产，在此生产过程中轻质 碱 由碱仓 以 一定量流出，经动态计量仪测量后与相流量 (碱 ：水 1：03)的化合水 (脱盐水)在水合机 内搅拌 、混合 ，生成密集晶格结构 的一 水碳酸钠 (NaCO H O) 后，进入重质碱煅烧炉进行煅烧 脱水干燥 ，获得
2、重质碱产 品。重质碱的质量取决 于轻 质碱化合水 比值调节系统 ，其中轻质碱流量 为主变量，加入的工艺水为从变量 ，轻 质碱和化合 水按一定比例进入调节系统。轻质碱流量采用冲 板流量计进行动态测量 。加 水量 由轻质碱的流量 确定 ，如果加水量过多，物料粘糊混合不均，会导 致设备和管道 结疤 ，操作困难 ；如果加水量不 足 ，则重质碱 的质量不合格。由此可见 ，冲板流量 计在重质碱生产过程中属关键设备。 1 冲板流量计简介冲板流量计简介 冲板流量计是一种可用于在线连续测量自由落下的粉粒状介质的 固体流量计，它是以动(冲)量原理工作的，具有无零点漂移、占地空间小(落差高度大于 05m以上即可安装
3、)、安装方便、无易损件及维护量小等特点。主要由冲击流量变送(传 感)器和智能流量积算仪两部分组成，变送器把物料流对检测板的冲击力分解成水平分力F 和垂直分力F ，其中F由变送器的机械结构吸收而消失，F经检测板作用在冲板轴上，通过 测量弹簧平衡，并且带动差动变压器LVDT线圈中的磁芯移动，把位移量转变为电信号输 出给积算仪，显示物料流的瞬时流量和累积流量 。 2 2 南碱公司冲板流量计的使用情况南碱公司冲板流量计的使用情况 冲板流量计 1997 年在南碱重质碱系统的轻质 碱化合水比值调节系统中使用，其最初配置是测量传感器 DEIO 和智能流量积算仪 DME170， 该流量计自投用至 2000 年
4、的使用效果一直不好，导致重质碱产品的质量不稳定。 2000 年，由笔者查明故障原因后 ，将 DME170 更换 为可与 DE10 配套使用的 MT2106 型 智 能流量积算仪 ，使用过 程 中 MT2106 被雷击损坏 ，更换为 XR2106 型智能 流量积算 仪 ，直到 2008 年，冲板流量计运行平稳、准确(精度达 -4-1)、维护量小，达到了原 设计的要求，轻质碱化合水比值调节系统运行 良好，生产的重质碱质量稳定。 不过从 20082010 年 ，冲板 流量计 时常出 现显示不稳定或波动较大的情况 ，在 一定程度上 影响了重质碱生产。尤其是 2010 年 9 月之后 ，连 续出现 上述
5、情 况。经 检查 ，更 换 了测量 传感 器 DE10，冲板流量计的运行又恢复了正常。由于旧重质碱系 统使用年 限较长 ，故工艺操 作人员总结 了不少行之有效的操作方法 ，其 中冲 板流量 计仍具有一定的使用价值 ，在此对其故障 现象与 日常维护的探讨亦很有必要。 3 3 冲板流量计故障分类及处理实例冲板流量计故障分类及处理实例 31 智能流量积算仪所引发的故障 1997 年至 2000 年 5 月 ，煅 烧工艺人 员反 映 轻质碱化合水比值调节系统 的 自动调节效果较 差 ，主要表 现为：当轻 质碱量小 于 15th 或大 于 36th 时自动调 节效果较差 。而改用手动方式调节水量 ，不但
6、增大了操作人员 的劳动强度 ，还因调节 不及时造成化合水量波动，影响了重质碱的质量 。笔者于 2000 年 5 月负责该 系统 的故障查找 与整改工作 。在确定 冲板流量计之外的系统其它 组件(包括调节器、漩 涡流量 计及气动调节阀等) 均无故障后 ，对测量传感器 DE10 的机械电气零位 、安装水 平度、组合 及阻尼装 置等 部分进 行检 查 ，并且对 DE10 进 行实 物标定 ，其 误 差不超 过 土 1 ，表 明 DE10 无故 障。之后 ，笔者利 用智能流量积算仪 DME170 内置 的流量模拟测试功能对 积 算仪的输 出电流进行测试 ，发现 DME170 的电 流输出曲线存在着严重
7、的非线性。而当轻 质碱量 小于 15th 或大于 36th 时 ，输出电流正好处于非 线性部分 ，这就是轻质碱 化合水比值调节系统一 直无法 正常运行 的原 因。由此 判断 DME170 的 DA 转换部 分出现故障。分析判断出故障原因后 ，具体的处理措施为： a用 MT2106 型 智 能 流 量 积算 仪 替 换 原 DME170，与 DE10 测量传感器配套使用 ； b重新对冲板流量计进 行零点检查和实物标 定 ；c对 调节器的 PID 参数 重新 进行整定 (比例 度 P =90 ，积分 时 间 T。=10s，微 分作 用切 除)。 整改后 ，冲板流量计于 2000 年 7 月重 新投
8、入 到重质碱生产 中。除工艺操作人员适当调整水、 碱 比外 ，轻质碱化合水 比 值调节系统能完全 实现 自动运行 ，达到了设计 目的。历经几年 的实 际运 行检验 ， 重质碱粒度和筛余物指标完全合格 ，从根 本上改变了操作人员凭经验操作的被动局面。 32 工艺操作不 当所引发的故障2009 年 9 月 27 日晚，煅烧工艺人员 反映轻质碱流量显示最大值 。经笔者检查 ，发 现 DCS 系统显示轻质碱流量为 45th，由于计算机系统量程 设置的限制，DCS 系统显示 轻质碱流量最大 只能为45th，而此时 XR2106 型智能流量积算仪 指示值已达 54 60th。根据笔者的经验 ，怀疑是轻质
9、碱仓堵 ，压住冲料板所致 。笔者让工艺人员暂 停进料并暂停水合机 ，打开轻质碱仓 门观察 ，果然轻质碱仓 已堆满 ，压住 冲 料板不 动。具体 的处理方法是 ：停止进料 ，同时开动水合机清理堆积 的轻质碱 ；仔细清除冲 料板上 残留的少量碱尘。重新开水合机 ，重新下料 ，冲板 流量计轻质碱流量显示恢复 正常，约 2833th。 33 传感器所引发的故障 2010 年 8 月底 至 9 月初 ，轻 质 碱 流 量显 示 连 续出现波动。经判断 ，冲板 流量计 由于长期运行 ， 可能造成内部 弹簧性能下降，导致此类故 障的发生 。笔者于 2010 年 9 月 8 日用 2t 轻质碱进行 了 8 次
10、实物标定 (每次 250kg)，最小误差为 07。 标定后的相关参数见表 1，其 中标准值是采用高 精度电子秤称量 的每袋轻质 碱 的净重 ；间隔值是 与测量范围有关 的参数 ，在各次标定中，保持零点 不变 ，间隔 值 由 XR2106 型智能流量积算仪 自动 计算得 出。从表 1 中的数据可以看 出，标定 的 次 数越多，冲板流量计的复现性越好 ，精度越高。笔 者从中选取误差最小的第 6 次 ， 将相应 的参数零 点 9953 和间隔值 5668844 输入智 能流量积算 仪 。为了检验标定后的 冲板流量计的准确性 ，工 艺人员进行了相应 的试验 ：启动轻质碱螺旋输送 机 ，不断 改变变频器
11、 的频率 ，同时观察并记录冲板 流量计的轻质碱测量值 (表 2)。从表 2 的数 据可以看出，冲板流量计轻质碱测量值与变频器 的频率同步变化，轻质碱流量值 比频率 数值稍微偏低， 完全符合工艺操作人员的经验。运行几小时后， 出重 质碱 产 品 ，粒 度 与质量 均合 格 。本次 标定 后 ，重 质碱 生产基 本正 常。但 在 2010 年 9 月 26 13 中午 ，轻质碱测量值又出现较 大波动。停车 ，清理冲料板上的碱尘后故障依旧。 考 虑到冲板流量计连续 出现故障，冲板流量计传 感器 DE10 应该 已 老化 ，更 换 型 号 为 DE10R 00 60 一 R-28-D-36 的传感器
12、，其测量范 围 2070th。 更换后按惯例， 投运前需进行实物标定。由于 以 往的实物标定需耗 费大量 的人 力、物力 (需准备 若 干轻质碱 ，组织人 员称重 、搬 运及倒碱等 )，笔 者根据经验 ，采用了间接标定法， 即在保证轻质碱 螺旋输送机匀速传动的条件下 ，根据变频器 的频 率值 F 来推测实际的轻质碱流量 Q(通常 Q 略低 于 F)。通过改变变频器的频率对冲板流量计进 行实物标定。 间接标定过程的具体步骤如下 ： a确认智能流量积算仪 XR2106 的相关参 数 ，零点 28255、间隔值 SP1=5668844； b开动轻质碱螺旋输送机下轻质碱 ，同时工 艺人员设定变频器的频
13、 率为 30Hz，根据 经验，此 时轻质碱流量 Q 一 275th； c检查 MT2106 的轻质碱流量 ，其显示值为 Q1 52th： d根据公式 SP=(QQ1)SP1，确定新 间 隔 值 SP，即 SP = (27552) 5668844 =2997946； e将新参数零点 28255、间隔值 2997 946 输入到 XR2106 中，间接标定完毕。 为了检验标定后冲板流量计 的准确性 ，工艺 人员不断改变变频器的频率 ，同时观 察冲板流量 计的轻质碱测量值 (表 3)。可 以看 出，冲板流量 计轻质碱测量值与变频器 的频率同步变化 ，轻质 碱流量值 比频率数值 稍微偏低 ，完全符合工
14、艺要 求。运行几 小时后 ，出重质碱产品 ，粒度和质量均 合格 ，故障排除。为方便工艺操作人员观察变 频器的频率，将变频器的输出信号引入到 DCS 系统 中，操作人员 在计算机屏幕上就能直 观地看到该值 ，可 以很方 便地与冲板流量计轻质碱的测量值进行对照。 34 安装及使用环境所引发的故障 更换传感器后 的冲板流量计 自 2010 年 9 月投运以来 ，运行基本正常 。不过 ，自 2011 年 1 月 以来 ，煅烧工艺人员时常反映轻质碱流量显示 出 现波动 ，有时甚至会 出现冲 板流量计的测量值大 于变频器频 率值 的情况 ，如 ：当变频器 的频 率为 35Hz 时，实 际的轻质碱流量值应为
15、 3233th，但 冲板流量计时常会显示 3738th。笔者检查发 现，每当冲板流量计的显示值 出现波动时，冲板流量计 的密封板及测量臂等处都会积有 为数不少 的碱尘和碱疤 ，清理后冲板流量 计的显示就会恢复正 常。究其原因，在 2010 年 9 月更换新的传感器时，为了安装方便 ，将测量臂处 和连轴器所在的安装 口开大 ， 致使有少量碱尘漏出，时间一长，就会造成积累碱尘和结碱疤的现象。这需要仪表维护人 员经常处理，增加了劳动强度，也给工艺操作带来了一定的困扰。 最初欲将安装 口的漏 碱部分用钢板焊牢 ，但 由于操作不便且容易损坏密封板而被否决 。经笔 者和设备人员 沟通 ，在原传感器吹扫系统
16、的基础 上 ，加装一个空气过滤减压器 ，用压缩空气将漏 出 的碱尘吹到工艺的下料管。投入使用后 ，经过 近 两个月观察 ，效果良好 ，彻底解决了 积碱和结疤的问题 。 4 建 议 为了更好地发挥 冲板流量计 的功能 ，降低故 障率，笔者根据多年的使用和维护经 验 ，总结出如 下 预 防和改进 建议 ： a定期对测量转换器 HMI360 进行检查 ，保 证其接线牢固、接触 良好 ； b定期对压缩空气系统进行检查 ，保证其发 挥吹扫和降温 的作用，减少碱尘积累 和结疤 的产 生 ，保证冲板流量计的传感器长周期 、可靠运行 ； c做好相关主辅部件(如冲料板、传感器及 变频器信号转换器等 )的备 品备件工作 ，以备 突发故障时之需 ； d除非进行特殊 的维护 (如更换弹簧及进 行挂砝码试 验等)，一般维护 可采用间 接标定法 对冲板流量计进行标定 ，以节省人力 、物力 。
