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化肥廠4條自動(dòng)包裝線經(jīng)多年運(yùn)行后,包裝出廠尿素的實(shí)際重量離散性很大,包裝秤的故障率較高，維修成本每年遞增,稱重控制儀更換很頻繁，大大增加了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且袋重出廠不合格給企業(yè)帶來較大損失。2007年6月，對(duì)3#和4#線包裝秤系統(tǒng)進(jìn)行了改造，其中4#線改為小包裝尿素。改造后至今運(yùn)行穩(wěn)定可靠,產(chǎn)品包裝合格率達(dá)100%。
1    原包裝秤使用情況
原包裝秤是單臺(tái)雙聯(lián)包裝秤，采用雙支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，稱重系統(tǒng)儀表采用雙稱重模塊。雙稱重模塊只能保證稱重模塊安裝位置的平衡，而使用過程中尿素粉塵不可避免地會(huì)影響雙稱重模塊的非安裝位置的平衡，從而造成稱重質(zhì)量的超差。改造后，釆用三點(diǎn)平衡式測(cè)量模塊，可避免上述不平衡問題，提高和保證了稱重質(zhì)量;稱重控制儀表新增加了許多控制功能，如自動(dòng)平衡、自動(dòng)去皮及自動(dòng)超差報(bào)警等。原下料斗材質(zhì)是碳鋼，而尿素具有很強(qiáng)的腐蝕性,造成下料斗倉門關(guān)閉不嚴(yán)和下料斗的腐蝕,尿素粉塵泄漏污染工作環(huán)境，給員工的身體健康造成很大影響。
1.1稱重系統(tǒng)的組成
稱重控制系統(tǒng)是由2塊稱重模塊和1臺(tái)稱重控制儀組成。稱重模塊是一個(gè)拉力傳感器，是連接稱重料斗和稱重控制儀的橋梁。通過稱重模塊接受到的力轉(zhuǎn)換為電動(dòng)信號(hào)傳送至稱重控制儀，通過稱重控制儀和程序控制器控制粗加料和細(xì)加料料門電磁閥、夾袋器電磁閥。
1.2稱重系統(tǒng)的主要工作原理
造粒系統(tǒng)來的尿素經(jīng)大皮帶送至分料器小皮帶，再進(jìn)入分料器中，然后從分料器由粗加料、細(xì)加料機(jī)構(gòu)控制尿素進(jìn)入稱重料斗。尿素的質(zhì)量通過稱重模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過數(shù)模轉(zhuǎn)換后，料斗中的尿素質(zhì)量顯示在稱重控制儀上,然后控制料斗底門機(jī)構(gòu)電磁閥,將尿素裝入編織袋中。

稱重控制儀是整套包裝秤的控制指揮中心，控制每袋尿素質(zhì)量的精確度和包裝的稱重速度?？刂苾x為稱重模塊提供電源，并把拉力傳感器的信號(hào)送至稱重控制儀上。袋重信號(hào)通過中心控制儀送至控制儀上，通過RS232通信至PLC上進(jìn)行稱重速度控制。
1.3稱重系統(tǒng)的主要功能
3#線包裝規(guī)格為40kg/袋,4*線包裝規(guī)格為25或40kg/袋。包裝速度與該速度下的包裝精度呈反比關(guān)系，下料速度快，包裝秤的精確度就差，誤差較大,離散性也大。
由于包裝速度與包裝精度呈反比關(guān)系，除控制儀本身的影響外,關(guān)鍵是調(diào)整好細(xì)加料的關(guān)閉值。而細(xì)加料的關(guān)閉值除自身因素外，還必須注意細(xì)加料門開口處“飛料”的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償。
稱重控制儀除了顯示袋重質(zhì)量外，還有許多顯示功能，如用英文或符號(hào)、代碼顯示故障、范圍誤差、零點(diǎn)誤差、質(zhì)量超差、質(zhì)量不足、校準(zhǔn)誤差等信息，一旦運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，立即報(bào)警，顯示出故障信息以便處理。
1.4稱重控制系統(tǒng)存在的問題
(1)包裝精度低
據(jù)2001年至2007年運(yùn)行統(tǒng)計(jì),4條包裝線存在著同樣的特性，即15袋/min的包裝速度雖能滿足使用要求，但隨著使用時(shí)間的推延,離生產(chǎn)實(shí)際的要求還有差距，包裝精度為(40±0.2)kg時(shí)的合格率為99.99%。其根本原因在于稱重控制儀產(chǎn)品較老,芯片運(yùn)算、存貯速度較慢,很難精確控制粗、細(xì)加料門的關(guān)閉時(shí)間。如果粗、細(xì)加料門的關(guān)閉控制得不好就會(huì)出現(xiàn)“飛料”，而“飛料”不能準(zhǔn)確計(jì)算、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，從而無法精確地進(jìn)行補(bǔ)差。從質(zhì)量顯示上看,每袋尿素的質(zhì)量至少有50g的偏差，再加上細(xì)加料門在關(guān)閉時(shí)間無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確關(guān)閉，每袋的稱重值又是一個(gè)模糊值，零點(diǎn)跟蹤校秤就無法正常進(jìn)行,每袋尿素的質(zhì)量偏差達(dá)±100go近幾年來，包裝秤全部處于正偏差工作狀態(tài),以包裝1000t/d尿素計(jì)，尿素產(chǎn)量為300kt/a時(shí)，損耗尿素為900t/ao
(2)儀表故障率高
由于包裝秤處容易產(chǎn)生尿素粉塵，對(duì)電子元件以及引線接點(diǎn)的腐蝕特別嚴(yán)重;另外，現(xiàn)場(chǎng)儀表控制箱在結(jié)構(gòu)上存在缺陷,密封性不佳，使腐蝕現(xiàn)象加劇。曾多次出現(xiàn)由于接觸不良而導(dǎo)致控制模塊誤動(dòng)作，且發(fā)生此類情況不易迅速找出故障原因，從而影響成品裝置的正常生產(chǎn)。同時(shí)由于粉塵的原因,導(dǎo)致控制準(zhǔn)確度得不到滿足，且控制模塊中的電子元件容易損壞，而備件數(shù)量有限，給儀表維護(hù)人員的日常維護(hù)帶來極大不便。
(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及管理無法進(jìn)行
由于釆用RS232進(jìn)行通信，包裝袋數(shù)在給計(jì)算機(jī)傳輸過程中經(jīng)常失真,特別是在幾條線同時(shí)工作時(shí)，計(jì)算機(jī)根本無法同時(shí)接受和顯示數(shù)據(jù)，更不能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和管理。無法用計(jì)算機(jī)管理數(shù)據(jù)，就談不上分析、處理包裝超差質(zhì)量事故，使儀表的日常維護(hù)以及管理不能正常進(jìn)行。
2稱重系統(tǒng)改造及運(yùn)行情況
2007年7月決定先對(duì)成品3#和4#線包裝秤進(jìn)行全面改造，選用敞口袋式凈重式雙聯(lián)秤，先后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試、改型、元件更換。通過實(shí)際包裝測(cè)試,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足要求。
2.1稱重系統(tǒng)運(yùn)行情況
3*和4#線包裝秤改造后，各類技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定可靠，運(yùn)行3個(gè)月以來沒有出現(xiàn)任何故障。把原來的雙稱重模塊改成三點(diǎn)平衡式稱重模塊，并在每臺(tái)秤的稱量料斗旁加裝上、下2個(gè)可自動(dòng)移動(dòng)的22.5kg砥碼進(jìn)行跟蹤自動(dòng)校秤?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)釆用雙面多功能顯示，把每個(gè)工作狀態(tài)通過發(fā)光指示燈同時(shí)顯示在操作盤上。每袋的實(shí)際包裝質(zhì)量值累計(jì)通過傳送模塊傳送至歐姆龍系列可編程控制器的CPU模塊，對(duì)稱重的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而反過來實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝秤的稱重系統(tǒng)的控制。
2.2可編程控制器控制的優(yōu)點(diǎn)
(1)釆用應(yīng)用范圍廣、技術(shù)成熟可靠的歐姆龍系列可編程控制器，使運(yùn)算和對(duì)粗、細(xì)下料的處理速度加快，包裝速度快且準(zhǔn)確，精確度高而無誤。改造前，包裝速度最快12袋/min,改造后包裝速度18袋/min。顯示刻度，改造前是50g分辨率，改造后是1g分辨率。所有控制釆用集成式,現(xiàn)場(chǎng)控制儀表模塊布局設(shè)計(jì)精致合理,通過高效模擬電路設(shè)計(jì)以及看門狗防死電路設(shè)計(jì),保證了整個(gè)定量包裝系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。釆用可編程控制器，將程序固化在CPU模塊上，不受電源波動(dòng)的影響。同時(shí),該系統(tǒng)還具有防雷擊、電磁干擾以及不受環(huán)境溫度的影響等優(yōu)點(diǎn)。
（2）    稱量范圍擴(kuò)大。改造前，只有40kg/袋1種稱量方式。改造后，具有從25~40kg/袋連續(xù)稱量功能,可以根據(jù)需要選擇包裝質(zhì)量,無論選擇的包裝重量為多少，稱量的下料速度都能達(dá)到18袋/min,而且累計(jì)誤差始終接近于零點(diǎn)。由于控制系統(tǒng)采用可編程控制器，運(yùn)算過程快而準(zhǔn)確，對(duì)傳感器送入的信號(hào)能快速及時(shí)地運(yùn)算,并把結(jié)果快速傳送至粗、細(xì)下料電磁閥上進(jìn)行控制。由于粗、細(xì)下料閥能及時(shí)關(guān)閉,再加上批為零跟蹤調(diào)整,使每袋質(zhì)量都控制在零點(diǎn)的±20g范圍波動(dòng)。補(bǔ)償（新值）=補(bǔ)償（舊值）+（平均值誤差x比例常數(shù)），每包裝1袋尿素都進(jìn)行有效測(cè)量,并存儲(chǔ)該值,再與目標(biāo)值進(jìn)行比較,對(duì)誤差進(jìn)行累加，從開始到最后都依靠累計(jì)偏差進(jìn)行調(diào)整。例如:這一袋稱量與目標(biāo)值比較多幾十克,下一袋就減少多出質(zhì)量的80%,再下一袋又減少80%,這樣累計(jì)偏差始終調(diào)整著每一袋的下料值。該包裝秤離散性小，包裝都在±20g偏差范圍內(nèi)工作。由于整個(gè)累計(jì)偏差接近于零點(diǎn),不管包裝多少袋尿素，都不會(huì)造成大量尿素的損耗。
（3）    在操作盤上，用指示燈同時(shí)指示每個(gè)動(dòng)作的工作狀態(tài),便于操作工直接觀察,更便于維修人員對(duì)故障快速排除。料斗兩旁加1對(duì)校秤祛碼，在包裝運(yùn)行過程中能按照設(shè)定時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)行校秤,或可以按“校秤鍵”隨時(shí)校秤,徹底解決了粉塵粘貼料斗和環(huán)境溫度變化干擾包裝精度的問題,使得校秤更加快捷方便O
3改造前、后對(duì)比分析
改造前,3#和4#線的包裝離散性很大，除去空袋皮160g,基本上每袋都正偏150g左右;改造后，離散性小，基本上動(dòng)態(tài)分布于零點(diǎn),偏差累計(jì)接近于零點(diǎn)。改造前，合格率為97%；改造后，合格率達(dá)100%（表1）。

4結(jié)語
尿素包裝秤稱重系統(tǒng)改造后，通過一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)便、維修方便,預(yù)計(jì)年可減少900t尿素的損耗（100萬元），證明改造是成功的。

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