Intecont Plus質量流量計在干法腈綸生產中的應用

      科里奧利質量流量計直接測量流體的質量流量，適用于液體、氣體、兩相流等流體的測量^[1]。現以干法腈綸生產中A- 7聚合物的質量流量的測量，介紹SCHENCK公司的Intecont Plus流量計測量粉末顆粒狀固體A- 7聚合物的應用情況。

      1 工作原理及硬件結構

      粉末顆粒下落至恒速水平旋轉的輪盤上并沿邊緣飛出時，輪盤轉動力矩的變化與飛出顆粒的質量流率成正比。測量力矩的變化，就能夠準確測量流體流率。Intecont Plus質量流量計就是基于上述原理工作的，其結構如圖1所示。

      測量輪采用旋轉垂直懸空安裝，在測量電機帶動下恒速旋轉。測量電機將其力矩經傳遞桿傳給測力傳感器。系統通過力矩和速度傳感器獲取的測量輪速度計算出物料的現行流率。

      2 在干法腈綸生產中的應用

      干法腈綸是以二甲基甲酰胺（DMF）為溶劑的二步法生產工藝。丙烯腈（AN）、丙烯酸甲酯（MA）和苯乙烯磺酸鈉（SSS）通過加聚合成反應生成A-7聚合物，A-7聚合物經過烘干處理后以0.1%左右含水的粉末顆粒狀態作為溶質。在混合生成紡絲原液過程中，A- 7聚合物的流量計量是保證原液質量進而決定干法腈綸質量的生產控制關鍵環節。生產過程中A-7聚合物的正常控制流量為3800kg/h（流量計位號WIT5519）。為保證產品質量設置400kg/h偏差聯鎖，腈綸廠選用了S40型Intecont Plus質量流量計進行A-7聚合物的測量。

      2.1 設備安裝

      Intecont Plus質量流量計現場設備本體要單獨安裝固定平臺，并極力避免相關工藝流程管線的振動影響。根據干法腈綸工藝生產流程的需求，質量流量計安裝在計量料倉螺旋給料器（聚合物喂料器）的出口處。流量計物料入口通過軟連接與之相連，流量計出料端同樣采用軟連接方式連接至下流程的馬克（Marco）混合機。質量流量計物料入、出口均采用軟連接安裝方式，有效避免相關裝置機械振動可能引起的計量精度影響。同時在系統中設置氮封以避免馬克混合機中熱DMF揮發產生的氣體影響。

      質量流量計控制盤安裝于儀表控制間以避免干擾。控制盤至現場測量設備的電纜分為電機動力纜和儀表信號纜。儀表信號纜采用專用多芯屏蔽電纜，用于速度傳感器、測力傳感器以及激勵信號等。

      2.2 程序設定

      Intecont Plus質量流量計程序包括顯示程序、維護數據程序、參數編程等，其中編程和校正功能程序通過更多子菜單完成。該質量流量計具有批量控制和連續測量2種方式，作為A-7聚合物的測量儀表采用連續測量方式。其程序如圖2所示。

      2.3 參數組態

      參數組態實現Intecont Plus匹配于生產中的實際對象，采用的Intecont Plus程序包含有A01-Q08的15個功能塊80個參數。根據聚合物控制的流率等需求，對參數進行選擇賦值，對打印等設置采用缺省值予以設定。

      2.4 零點設置

      零點的調整在通電穩定運行20min進行，調整測力傳感器安裝位置達到測量電機空載運行時力矩為0.6N•m左右，再調整校正程序中的皮重參數保證測量值為0N•m，進行這樣的設置以避免測量輪運行摩擦力及傳感器本體初始零位測檢對聚合物質量流量計量的影響。

      設備初次安裝或檢修期后進行上述的零點調整。正常情況下的維護一般在工藝停止喂料后，繼續保持測量電機的正常運轉，檢查零點是否正常，若偏差大，則通過啟動自動調零程序完成。空載運行時力矩值一般控制在0.4~1.0N•m，否則調整測力傳感器。

      2.5 運行狀況

      Intecont Plus質量流量計作為聚合物測量控制的重點聯鎖儀表，直接關系著原液質量和紡絲生產平衡，穩定運行至關重要。在設備安裝投用初期，流量計多次發生零點漂移以及測量值不穩定聯鎖停車事故。設備解體發現主要原因為聚合物塊料堵塞測量輪和旋轉軸進料所致，而聚合物含水不穩定、濕度大是造成這一原因的關鍵因素。措施：保證聚合物含水穩定在0.1%左右后，避免了問題的再現。

      Intecont Plus流量計更新運行以來安全穩定，只在2004年5月更新了1只測力傳感器，其余各部件運行良好。日常維護時主要進行設備的清理及自動調零工作。聚合物流量測量準確，達到了理想的使用效果。

      常見問題分析：① 測量輪超載：測量輪垂直懸空安裝，轉軸與夾套間的配合極其嚴格，物料進入其間會使測量產生虛假的附加力，進而導致測力傳感器受到過載力而報警。出現此情況時需進行旋轉軸的維護清理。② 測量輪速度：S40型質量流量計的測量輪與電機轉速一致，額定轉速690r/min。為保護測量設備，參數組態中設定正常運行時轉速不低于額定值的90%。當系統測得的轉速低于設定時系統停車報警。一般可能的原因有：給料突然過多導致流量計堵塞；旋轉軸進聚合物阻塞；速度傳感器故障；電機電源故障及電機本體故障。③ 流率大于值或小于最小值：實際物料的流率落于設定極值之外時，系統予以報警。參數組態時要根據工藝控制的流率選擇合適的參數極值，避免誤報警。④ 皮重糾正：調零極限值超出自動調零設置時，系統予以報警。應檢查、調整測力傳感器位置并予以重新校正。

      影響測量精度的因素：① 現場安裝平臺的振動和位移：平臺振動產生的任何加速力≤0.1kg并作用于測量系統不會影響計量精度；平臺的位移若引起裝置傾斜，則會極大地影響系統計量精度。② 測量系統的氮氣流及氮氣壓力：氮氣流在裝置中可模擬1個質量流率，因此裝置中氮封系統必須穩定，并保持良好的氮氣壓力，否則可導致計量誤差。③ 測量輪粘料：含水高的物料極易導致測量輪粘料，適度均勻的粘料不會影響系統的計量精度，良好的物料含水控制及定期檢查測量輪狀況可避免測量輪粘料和磨損，測量輪的磨損將產生計量誤差。④ 物料脈動流：物料脈動流入會產生與振動相關的載荷，從而降低計量精度。

      3 結語

      （1）Intecont Plus質量流量計成功應用于干法腈綸生產，實現了聚合物流率的精確測量。
      （2）質量流量計性能穩定，精度高，免維護。
      （3）設備機械部分精密，技術要求高，維護質量的高低直接影響設備的測量。設備運行中應盡可能分析運行參數，促進設備的長期穩定運行。

      參考文獻

      [1] 肖素琴，韓厚義.質量流量計[M].北京：中國石化出版社，1999