聚合工艺冷却料仓物位计改造方案与实施

 

天津海晶聚合有限公司在聚合工艺中所使用的冷却料仓直径 2 400 mm，全高 5 087 mm，自重 3.6 t，容积为 20 m3，罐体材质 0Cr18Ni9，罐内通入循环氮气，主要功能为 PA6 切片冷却以及保护贮藏。

 

1 冷却料仓物位计简介

 冷却料仓主要设备及管线简图如图 1 所示。

冷却塔：承接干燥塔下料的高温切片，辅以冷却循环氮气对干燥的切片进行降温，起到冷却物料防止切片氧化的作用。

 

粉尘过滤器：内部设有滤网，过滤冷却氮气在循环过程中夹杂的各类杂质，起到净化氮气使其循环使用的作用。

 

 换热器(A、B)：管壳式换热器，通过冷却循环水对循环氮气进行降温，从而使循环氮气与高温切片持续换热，达到切片降温的作用。

 

氮气循环风机 (A 、B) ：氮 气 循 环 风 机 流 量3 360 m3/h，全压 10 000 Pa，电机功率 30 kW，转速2 900 r/min。

旋转出料机：通过旋转出料阀将合格的冷却切片输送到产品的下一道工序。

 

 导波雷达物位计：E+H 智能型导波雷达物位计，接触式测量，与被测介质的物理特性变化无关，耐温达 150 ℃，耐压达 40 bar(4×106 Pa)[1]。

 

2 冷却料仓物位计使用中存在的问题

 冷却料仓作为聚合工艺中冷却工序的反应釜，即是切片降温反应罐体，又是切片保护储藏容器[2]。因此冷却料仓的物位计不仅有料位连锁的作用，还具备PA6 切片盘存计量功能。但由于一些客观原因，物位计监控曲线出现了大幅度的锯齿波形，测量数值大幅度跳动，已无法做到准确计量，日常生产中物位只能通过罐体视镜进行参照物的估计判定，严重影响了生产过程的连续稳定，并且无法做到产品的产量估算，为日常生产以及月末盘存带来了极其不利的影响。

 

3 物位计问题分析以及改进措施

             通过曲线分析，我们发现物位计的曲线波动很可能是由于探测杆弯曲触壁造成的。由于罐体较高，探测杆长度较长，杆头处无固定，探测杆在罐内存在较大的晃动幅度，尤其是低料位时随着物料的下料冲击，探测杆在罐内摇摆不定，十分不利于有效测量。另外，物位计的安装位置选择不当，致使探杆与罐壁距离十分接近，当探杆头被覆盖后，物料下料不断冲击杆体导致探杆弯曲变型，杆体间歇性触壁，也是物位计监控曲线大幅度锯齿波形产生的原因。因此制定了三条改进措施以助于解决物位计的问题：改变物位计的安装位置，尽可能的使探杆远离罐壁；固定物位计的底部杆头，大幅减小探杆在罐内的晃动幅度；重新设定物位计的技术参数，完成料位整定，达到准确计量。

 

4 物位计改造方案的实现

 第一步：利用罐体原有的一个预留口，通过加工一个定制的安装法兰，完成了物位计的移位工作，其示意图如图 2 所示。

通过雷达物位计的移位安装，使得物位计探杆与罐壁的距离加大，有效避免了杆体弯曲触壁，从而保证了料位的正常测量。由于原先雷达物位计与循环氮气的进风口距离很近，大量氮气吹扫于探杆上也容易导致探杆形变，移位后这一隐患也得以排除。

 

 第二步：为雷达物位计的尾部杆头制作了一个固定支架，其结构示意图如图 3 所示。

雷达物位计尾部杆头的固定支架由 3 部分组成，分别为外部不锈钢管、空芯绝缘嵌套以及不锈钢支架。不锈钢管采用材质 304，规格φ25×3 的钢管。空芯绝缘嵌套选用聚醚醚酮(PEEK)材质，聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种性能优异的特种工程塑料，具有较高的熔点(334 ℃)，连续使用温度为 260 ℃；机械性能优异，具有良好的韧性和刚性，它具备与合金材料媲美的对交变应力的优良耐疲劳性；并且自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃；耐剥离性、耐磨性以及超强绝缘稳定性使其可以完美地应用于 PA6 切片冷却工艺这一特殊工况[3]。通过机械加工将 PEEK 棒体嵌套于不锈钢管内，中间加工出φ16 的空槽以便插入物位计的杆头。zui后利用 304 材质的不锈钢板切割、加工、焊接成三角支架，起到固定支架的作用。

 

第三步：对雷达物位计的仪表进行重新设定，在功能“探头末端”选项中将 free(悬空)修改为 tie down isol.(连接到绝缘物)，并且完成物位计的扫描自学习功能，至此雷达物位计的改造调试过程完 毕[4]。探头末端的选项修改图如图 4 所示。

通过改进，克服了冷却料仓雷达物位计探杆过长容易弯曲的故障隐患，规避了循环氮气对探杆持续施力所带来的风险，并且增加了探杆与罐壁之间的距离，显著提高了物位计的抗干扰能力，使得物位计量的准确性大为提高，为生产过程中的计量控制和物料盘存提供了有力保障。

 

5 改造后的计量效果

 改造前，在控制输出不变的情况下，物位计的计量显示从 54.4% ～91.4% 呈锯齿波形跳动，无法进行料位控制，也无法完成物料的准确计量。改造前料位波形如图 5 所示。

 改造后，在控制输出不变的情况下，物位计的计量显示一直保持在 94.9% ，呈直线波形，料位控制稳定有效。改造后料位波形如图 6 所示。

对比改造前后的结果可以看出，改造前物位计无法完成计量工作，改造后计量结果稳定可靠，波形曲线保持平稳，保证了冷却工艺的正常运行。

 

6 结 语

 综上所述，通过设备的安装改造雷达物位计克服了诸多外界因素的影响，增强了自身的计量精度，为生产系统稳定控制以及准确计量提供了可靠的数据支持。经过验证已经确定针对导波雷达物位计选型过程中，因探杆过长造成的计量不准影响可以通过后期改造予以修正。通过加装固定支架的形式，能够有效地解决雷达物位计探杆过长、悬空不稳所造成的各类错误数据，为杆式雷达物位计故障排除提供了一项行之有效的改造方案，为进一步提升雷达物位计的抗干扰能力以及计量准确性提供了指导性的建议。