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淺析氮?dú)饬蚧到y(tǒng)及其控制
[我的輪胎] 發(fā)表時(shí)間：2009-09-20
眾所周知 , 輪胎生產(chǎn)的最后一道工序硫化 , 一般需要提供一定溫度值和壓力值的熱水作為硫化內(nèi)壓介質(zhì)。本公司的硫化熱水站是為此目的而設(shè)計(jì)研制的 , 由于輪胎生產(chǎn)規(guī)模的需要 , 定型硫化機(jī)臺(tái)數(shù)較多 , 其硫化介質(zhì)除采用熱水系統(tǒng)之外 , 同時(shí)應(yīng)用了氮?dú)饬蚧到y(tǒng)。
1 氮?dú)饬蚧膬?yōu)點(diǎn)
熱水硫化系統(tǒng)比本公司原用的熱交換器要節(jié)約大約四分之一的蒸氣 , 從而節(jié)約了能源。而氮?dú)饬蚧到y(tǒng)由于不需用蒸汽對(duì)水加熱 , 也不需熱水循環(huán)泵 , 所用設(shè)備比較簡(jiǎn)單 , 比熱水硫化系統(tǒng)要大大節(jié)約熱能 ( 蒸汽 ) 、電能 ( 電機(jī)耗電 ) 。從而比熱水硫化系統(tǒng)更加節(jié)約能源 , 降低生產(chǎn)成本 ; 氮?dú)馐琴Y源廣、制備容易、元污染的氣體 , 其使用清潔、安全和簡(jiǎn)便。
2 氮?dú)饬蚧镜慕M成原理
氮?dú)饬蚧镜淖饔檬翘峁┮欢▔毫Φ母呒兌鹊牡獨(dú)?, 作為輪胎硫化的內(nèi)壓介質(zhì)。氮?dú)饬蚧局饕怯芍频到y(tǒng)、氮?dú)饧兓到y(tǒng)、氮?dú)饧訅合到y(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)四部分組成 , 如附圖所示。制氮系統(tǒng)的任務(wù)是將空氣經(jīng)過(guò)制氮設(shè)備 , 利用分子膜原理制出一定純度的氮?dú)?; 氮?dú)饧兓到y(tǒng)的任務(wù)是利用氫氣還原氧氣的原理 , 將此氮?dú)膺M(jìn)行高純度凈化 , 使含氮量高達(dá) 99.99% 以上 ; 氮?dú)饧訅合到y(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)的任務(wù)是將此高純度氮?dú)庥脡嚎s機(jī)加壓 , 并進(jìn)行控制 , 以達(dá)到硫化工藝的要求。
3 各分系統(tǒng)的工作原理及其控制
3.1 制氮系統(tǒng)
制氮系統(tǒng)由過(guò)濾器、加熱器、流量調(diào)節(jié)和純度保證系統(tǒng)組成。來(lái)自于空壓機(jī)的壓縮空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾、加熱輸送至膜片分離器 ( 半滲透聚合物膜片 ) 后 , 氧氣和水蒸氣即被除去 , 干燥的氮?dú)饧幢恢瞥?。系統(tǒng)通過(guò)位于分離器下游的流量調(diào)節(jié)閱調(diào)節(jié)氮?dú)鈿怏w流量來(lái)控制氮?dú)獾募兌?, 通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)保持系統(tǒng)操作壓力的穩(wěn)定。
另外 , 控制設(shè)備還有溫度傳感器、溫度控制器、壓力開(kāi)關(guān)、氧氣檢測(cè)器、 PLC 等。溫度傳感器、控制器控制加熱器的溫度 , 從而阻止冷凝水進(jìn)入分離器。出口處壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)到氮?dú)獾陀昧?( 壓力高 ) 時(shí) , 系統(tǒng)停止進(jìn)入空氣并保持備用狀態(tài)以節(jié)約能源 , 當(dāng)管道壓力下降時(shí) , 重新啟動(dòng)系統(tǒng)。氧氣檢測(cè)器用于檢測(cè)氮?dú)夂?, 以防止不合格的氮?dú)廨敵龅焦艿乐腥?( 不合格的氮?dú)馀趴?) 。 PLC 用于各過(guò)程參數(shù)的輸人、顯示、設(shè)置、報(bào)警、控制輸出等。
3.2 純化系統(tǒng)
本系統(tǒng)由化學(xué)反應(yīng)器、自動(dòng)加氫裝置、吸附裝置等組成。由制氮系統(tǒng)生成的氮?dú)?, 純度還達(dá)不到工藝要求 , 故此將它輸入到化學(xué)反應(yīng)器 , 其中的氧氣和外加的氫氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) , 以除去多余的氧氣。自動(dòng)加氫系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)后的氮?dú)庵械难鹾靠刂茪錃獾募尤肓?, 以避免多余氫氣的加人而導(dǎo)致氮?dú)饧兌鹊慕档汀Ｎ窖b置吸附經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后的氮?dú)庵械钠渌嘤喑煞?, 從而使得出口處的氮?dú)饧兌雀哌_(dá) 99.99% 以上。
3.3 加壓系統(tǒng)
加壓系統(tǒng)即為壓縮機(jī)對(duì)高純度的氮?dú)膺M(jìn)行加壓 , 其控制為普通的電氣控制和聯(lián)鎖。
3.4 壓力控制系統(tǒng)
它由單回路控制系統(tǒng)組成。通過(guò)壓力檢測(cè)、調(diào)節(jié)器、控制閥將氮?dú)鈮毫刂圃诠に囈蠓秶鷥?nèi)。
4 PID 參數(shù)的調(diào)整
本系統(tǒng)中壓力等回路調(diào)節(jié)器使用 PI 控制 , 溫度用 PID 控制。這些控制參數(shù)的整定 , 可采用臨界比例度法 , 即在閉環(huán)情況下 , 先將積分及微分作用除去 , 按比例放大系數(shù) Kc 由小到大的變化規(guī)律 , 對(duì)應(yīng)于某一 Kc 值作階躍干擾 , 以達(dá)到臨界情況下的等幅振蕩。此時(shí) , 利用臨界振蕩周期 Tu 與臨界比例作用的放大系數(shù) Ku, 按經(jīng)驗(yàn)公式 , 即可得到調(diào)節(jié)器最佳 PID 參數(shù)值。
5 結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn) , 設(shè)備優(yōu)良?，F(xiàn)用于本公司子午胎的生產(chǎn) , 氮?dú)獾募兌?、壓力完全達(dá)到了工藝的要求 , 并大大節(jié)約了能源。
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