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淺析氮氣硫化系統(tǒng)及其控制
時間:2005-06-28
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)計研制的,由于輪胎生產(chǎn)規(guī)模的需要,定型硫化機臺數(shù)較多,其硫化介質(zhì)除采用熱水系統(tǒng)之外,同時應(yīng)用了氮氣硫化系統(tǒng)。
1 氮氣硫化的優(yōu)點
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。而氮氣硫化系統(tǒng)由于不需用蒸汽對水加熱,也不需熱水循環(huán)泵,所用設(shè)備比較簡單,比熱水硫化系統(tǒng)要大大節(jié)約熱能(蒸汽)、電能(電機耗電)。從而比熱水硫化系統(tǒng)更加節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本;氮氣是資源廣、制備容易、元污染的氣體,其使用清潔、安全和簡便。
2 氮氣硫化站的組成原理
氮氣硫化站的作用是提供一定壓力的高純度的氮氣,作為輪胎硫化的內(nèi)壓介質(zhì)。氮氣硫化站主要是由制氮系統(tǒng)、氮氣純化系統(tǒng)、氮氣加壓系統(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)過制氮設(shè)備,利用分子膜原理制出一定純度的氮氣;氮氣純化系統(tǒng)的任務(wù)是利用氫氣還原氧氣的原理,將此氮氣進行高純度凈化,使含氮量高達99.99%以上;氮氣加壓系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)的任務(wù)是將此高純度氮氣用壓縮機加壓,并進行控制,以達到硫化工藝的要求。
3 備分系統(tǒng)的工作原理及其控制
3.1 制氮系統(tǒng)
制氮系統(tǒng)由過濾器、加熱器、流量調(diào)節(jié)和純度保證系統(tǒng)組成。來自于空壓機的壓縮空氣經(jīng)過過濾、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,干燥的氮氣即被制成。系統(tǒng)通過位于分離器下游的流量調(diào)節(jié)閱調(diào)節(jié)氮氣氣體流量來控制氮氣的純度,通過壓力調(diào)節(jié)閥來保持系統(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、壓力開關(guān)、氧氣檢測器、PLC等。溫度傳感器、控制器控制加熱器的溫度,從而阻止冷凝水進入分離器。出口處壓力開關(guān)檢測到氮氣低用量(壓力高)時,系統(tǒng)停止進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,重新啟動系統(tǒng)。氧氣檢測器用于檢測氮氣含量,以防止不合格的氮氣輸出到管道中去(不合格的氮氣排空)。PLC用于各過程參數(shù)的輸人、顯示、設(shè)置、報警、控制輸出等。
3.2 純化系統(tǒng)
本系統(tǒng)由化學(xué)反應(yīng)器、自動加氫裝置、吸附裝置等組成。由制氮系統(tǒng)生成的氮氣,純度還達不到工藝要求,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行化學(xué)反應(yīng),以除去多余的氧氣。自動加氫系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)后的氮氣中的氧含量控制氫氣的加入量,以避免多余氫氣的加人而導(dǎo)致氮氣純度的降低。吸附裝置吸附經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后的氮氣中的其它多余成分,從而使得出口處的氮氣純度高達99.99%以上。
3.3 加壓系統(tǒng)
加壓系統(tǒng)即為壓縮機對高純度的氮氣進行加壓,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。通過壓力檢測、調(diào)節(jié)器、控制閥將氮氣壓力控制在工藝要求范圍內(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,對應(yīng)于某一Kc值作階躍干擾,以達到臨界情況下的等幅振蕩。此時,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)驗公式,即可得到調(diào)節(jié)器最佳PID參數(shù)值,見附表。
附表 PID參數(shù)整定表
調(diào)節(jié)規(guī)律 Kc Ti Td
PI 0.45Ku 0.83TU
PID 0.6Ku 0.5TU 0.125Tu
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)技術(shù)先進,設(shè)備優(yōu)良?，F(xiàn)用于本公司子午胎的生產(chǎn),氮氣的純度、、壓力完全達到了工藝的要求,并大大節(jié)約了能源。
