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新聞詳情
基于 CS3000 和金屬管浮子流量計間接測量粉體流量摘 要 在現(xiàn)場不具備測量條件或無法安裝流量計的情況下,基于 CS3000 系統(tǒng)和金屬管浮子流量計,通過重量的轉(zhuǎn)換,間接實(shí)現(xiàn)對固體粉料流量的測量。上海上儀股份公司流量計算過程中,通過金屬管浮子流量計測量實(shí)時重量的變化,經(jīng)過微分運(yùn)算得到實(shí)時流量。對流量的運(yùn)算方式進(jìn)一步改進(jìn)后,避免了由于振動等原因造成的測量誤差,并且實(shí)現(xiàn)了流量單位的自由轉(zhuǎn)換,提高了系統(tǒng)的可操作性。 某樹脂裝置新建一套催化劑加料系統(tǒng),該加料系統(tǒng)將催化劑粉料以氮?dú)廨斔头绞竭B續(xù)送至反應(yīng)器。該套設(shè)備由料倉、上罐和下罐 3 部分組成。上罐為鎖氣罐,下罐為噴吹罐。上罐入口安裝有一臺圓頂閥用于連接料倉,上罐和下罐之間通過兩臺圓頂閥隔斷。噴吹罐底部安裝有一臺旋轉(zhuǎn)給料裝置,該裝置由變頻電機(jī)驅(qū)動,根據(jù)下料流量來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)給料自動控制。準(zhǔn)確測量粉料流量是穩(wěn)定輸送催化劑的關(guān)鍵,如果催化劑一次輸送過多,可能造成反應(yīng)器飛溫; 如果輸送催化劑不夠,又需要二次輸送,延誤生產(chǎn)。 1 控制方案 對于固體粉料流量的測量,基于 CS3000 和金屬管浮子流量計的測量系統(tǒng)采用間接測量轉(zhuǎn)化法,將下罐粉料重量的變化量轉(zhuǎn)化為粉料的實(shí)際流量,根據(jù)流量的變化實(shí)現(xiàn)對變頻電機(jī)的控制。重量轉(zhuǎn)化原理是對重量進(jìn)行周期采集,在一個采樣周期內(nèi),將本次采集值和上個采樣周期的采集值相減,相減的值除以采樣時間即得到瞬時流量值 F:其中,dW 是在一個采樣周期內(nèi)罐體的重量變化值; dT 為采樣時間變化量。由公式可以看出, dW 是與時間有關(guān)的變量,與工藝實(shí)際工況有關(guān); dT 代表了采樣精度,時間越短,采樣精度越高,即 dT 越小,dW 變化越快,系統(tǒng)響應(yīng)越快,流量的更新速度越快[1]。 該系統(tǒng)的實(shí)際重量與流量的采樣周期的非常小值可以按以下方式估算:非常終得到的非常小采樣周期為 1. 2s,由于 DCS系統(tǒng)一般為整數(shù),故采樣周期可以根據(jù)實(shí)際情況在 1 ~ 2s 內(nèi)浮動設(shè)定。 2 控制系統(tǒng)組態(tài) 樹脂裝置控制系統(tǒng)采用 CS3000 系統(tǒng)。由于CS3000 系統(tǒng)默認(rèn)掃描和控制周期為 1s,故采樣周期的非常小值Tmin采用系統(tǒng)默認(rèn)時間 1s。由瞬時流量公式可以看出,重量的變化值除以相對時間的變化值,其實(shí)質(zhì)可以看作是對該段時間重量進(jìn)行微分計算。如圖 1 所示,實(shí)現(xiàn)方法可以在 CS3000系統(tǒng)內(nèi)將重量的 PV 值送到 LD 微分塊中,微分塊計算輸出 CPV 就是當(dāng)前流量[2]。 LD 的調(diào)整參數(shù)中,GAIN 取默認(rèn)值 1. 00,微分時間設(shè)為 1s。由于 CS3000 系統(tǒng)默認(rèn)掃描控制周期為 1s,在LD 塊中每一秒都會對重量進(jìn)行采集并輸出計算結(jié)果,過小的運(yùn)算掃描時間可能會因?yàn)楝F(xiàn)場電機(jī)振動等產(chǎn)生的瞬間重量波動對LD 塊輸出產(chǎn)生影響。所以,如果僅采用微分塊的計算結(jié)果輸出到 PID 控制回路,可能會因瞬間流量波動,不能很好地控制變頻器的轉(zhuǎn)速。因此,在以上控制方案的基礎(chǔ)上,需要增加一個可以手動設(shè)置采樣時間的程序。采樣時間由操作員手動設(shè)置,可以避免重量的瞬間波動對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。 批量數(shù)據(jù)采集塊 BDA-L 用來存儲不同時刻的重量變化,將第 1 個采樣時間的重量存放在數(shù)據(jù)存儲區(qū)DT01 中,第 2 個采樣時間的重量變化存放在 DT02 中。計算塊 FEED-LD 和順控表 FEED-ST 塊用來判斷條件和執(zhí)行流量運(yùn)算,其中計算塊 FEED-LD 的程序代碼 如下[3]: PROGRAM ALIAS A FEED-ACQUA. DT01 ALIAS B FEED-ACQUA. DT02 ALIAS C WI-001. PV ALIAS D FEED-TM IF( D = = 1) THEN A = C ! 將金屬管浮子流量計當(dāng)前 PV 值賦給批量數(shù)據(jù)采集塊數(shù)據(jù)存儲區(qū) 01 END IF IF( FEEDSW. PV = = 0) THEN B = C ! 將金屬管浮子流量計當(dāng)前 PV 值賦給批量數(shù)據(jù)采集塊數(shù)據(jù)存儲區(qū) 02 CPV = ( A - B) /D ! 將兩個采樣重量相減后除以采樣時間,輸出結(jié)果
順控表的執(zhí)行選擇 TC 方式,計算塊選擇周期執(zhí)行,計時器計時上限 PH 設(shè)置采樣時間,上位機(jī)保留更改計時器PH 的輸入端口。 在順控表FEED-ST 塊中,利用一個公共開關(guān) FEEDSW 來判斷采樣時間是否達(dá)到,當(dāng)采樣時間到時開關(guān)為 0,此時執(zhí)行計算塊中滿足 IF 語句的條件,計算塊的輸出 CPV 為采樣周期內(nèi)的流量,順控表中執(zhí)行步號由A2 跳轉(zhuǎn)為 A1,將公共開關(guān) FEEDSW 置 1,同時重啟計時器 FEED-TM。 通過以上運(yùn)算計算塊輸出的流量,所得數(shù)據(jù)單位為 kg /s。但工藝實(shí)際操作流量顯示單位為kg /h,需要進(jìn)行時間單位換算,將計算塊的輸出CPV 乘以 3 600 即可實(shí)現(xiàn)[4]??紤]到觀察方便、可操作因素,用數(shù)據(jù)設(shè)定塊實(shí)現(xiàn)單位換算,當(dāng)需要顯示每小時或每個班次( 8h) 的流量時,可以通過數(shù)據(jù)設(shè)定塊輸入不同的數(shù)值實(shí)現(xiàn)單位切換,這樣在需要更換時間時,免去了對系統(tǒng)進(jìn)行在線下裝的步驟。如需要每小時的流量,將數(shù)據(jù)設(shè)定塊 SV設(shè)為 3 600。乘法塊MUL 將計算塊的輸出 CPV和數(shù)據(jù)設(shè)定塊輸出相乘,實(shí)現(xiàn)單位的轉(zhuǎn)換。 非常后,系統(tǒng)運(yùn)算的流量作為催化劑連續(xù)加料變頻器控制回路的測量值,輸入到 PID 塊的 IN 端,實(shí)現(xiàn)整個回路閉環(huán)控制。 3 結(jié)束語 對于氣體和固體粉料流量的測量,可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)。在這套裝置中,以測量重量的變化,實(shí)現(xiàn)了對流量的間接測量??紤]到由于輸送過程中電機(jī)振動、重量瞬間波動等因素,將重量的微分運(yùn)算更改為手動運(yùn)算,避免了由于采樣時間過小造成流量的大幅波動。上海上儀股份公司由于采樣時間單位為s,運(yùn)算后流量的顯示單位為 kg /h,通過手動設(shè)置時間,可以在小時、班次( 8h) 等時間切換,方便了工藝操作員進(jìn)行觀察和操作。 |