氮氣硫化系統及其控制
日期：2010-06-02 有1204人瀏覽
眾所周知 , 輪胎生產的ZUI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壓介質。本公司的硫化熱水站是為此目的而設計研制的 , 由于輪胎生產規模的需要 , 定型硫化機臺數較多 , 其硫化介質除采用熱水系統之外 , 同時應用了氮氣硫化系統。
1 氮氣硫化的優點
熱水硫化系統比本公司原用的熱交換器要節約大約四分之一的蒸氣 , 從而節約了能源。而氮氣硫化系統由于不需用蒸汽對水加熱 , 也不需熱水循環泵 , 所用設備比較簡單 , 比熱水硫化系統要大大節約熱能 ( 蒸汽 ) 、電能 ( 電機耗電 ) 。從而比熱水硫化系統更加節約能源 , 降低生產成本 ; 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 , 作為輪胎硫化的內壓介質。氮氣硫化站主要是由制氮系統、氮氣純化系統、氮氣加壓系統和壓力控制系統四部分組成 , 如附圖所示。制氮系統的任務是將空氣經過制氮設備 , 利用分子膜原理制出一定純度的氮氣 ; 氮氣純化系統的任務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 ; 氮氣加壓系統和壓力控制系統的任務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 各分系統的工作原理及其控制
3.1 制氮系統
制氮系統由過濾器、加熱器、流量調節和純度保證系統組成。來自于空壓機的壓縮空氣經過過濾、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。系統通過位于分離器下游的流量調節閱調節氮氣氣體流量來控制氮氣的純度 , 通過壓力調節閥來保持系統操作壓力的穩定。
另外 , 控制設備還有溫度傳感器、溫度控制器、壓力開關、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。出口處壓力開關檢測到氮氣低用量 ( 壓力高 ) 時 , 系統停止進入空氣并保持備用狀態以節約能源 , 當管道壓力下降時 , 重新啟動系統。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 用于各過程參數的輸人、顯示、設置、報警、控制輸出等。
3.2 純化系統
本系統由化學反應器、自動加氫裝置、吸附裝置等組成。由制氮系統生成的氮氣 , 純度還達不到工藝要求 , 故此將它輸入到化學反應器 , 其中的氧氣和外加的氫氣進行化學反應 , 以除去多余的氧氣。自動加氫系統根據反應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致氮氣純度的降低。吸附裝置吸附經過化學反應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
加壓系統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鎖。
3.4 壓力控制系統
它由單回路控制系統組成。通過壓力檢測、調節器、控制閥將氮氣壓力控制在工藝要求范圍內。
4 PID 參數的調整
本系統中壓力等回路調節器使用 PI 控制 , 溫度用 PID 控制。這些控制參數的整定 , 可采用臨界比例度法 , 即在閉環情況下 , 先將積分及微分作用除去 , 按比例放大系數 Kc 由小到大的變化規律 , 對應于某一 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 Ku, 按經驗公式 , 即可得到調節器ZUI佳 PID 參數值。
5 結束語
本系統技術先進 , 設備優良。現用于本公司子午胎的生產 , 氮氣的純度、壓力完全達到了工藝的要求 , 并大大節約了能源。
1 氮氣硫化的優點
熱水硫化系統比本公司原用的熱交換器要節約大約四分之一的蒸氣 , 從而節約了能源。而氮氣硫化系統由于不需用蒸汽對水加熱 , 也不需熱水循環泵 , 所用設備比較簡單 , 比熱水硫化系統要大大節約熱能 ( 蒸汽 ) 、電能 ( 電機耗電 ) 。從而比熱水硫化系統更加節約能源 , 降低生產成本 ; 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 , 作為輪胎硫化的內壓介質。氮氣硫化站主要是由制氮系統、氮氣純化系統、氮氣加壓系統和壓力控制系統四部分組成 , 如附圖所示。制氮系統的任務是將空氣經過制氮設備 , 利用分子膜原理制出一定純度的氮氣 ; 氮氣純化系統的任務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 ; 氮氣加壓系統和壓力控制系統的任務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 各分系統的工作原理及其控制
3.1 制氮系統
制氮系統由過濾器、加熱器、流量調節和純度保證系統組成。來自于空壓機的壓縮空氣經過過濾、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。系統通過位于分離器下游的流量調節閱調節氮氣氣體流量來控制氮氣的純度 , 通過壓力調節閥來保持系統操作壓力的穩定。
另外 , 控制設備還有溫度傳感器、溫度控制器、壓力開關、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。出口處壓力開關檢測到氮氣低用量 ( 壓力高 ) 時 , 系統停止進入空氣并保持備用狀態以節約能源 , 當管道壓力下降時 , 重新啟動系統。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 用于各過程參數的輸人、顯示、設置、報警、控制輸出等。
3.2 純化系統
本系統由化學反應器、自動加氫裝置、吸附裝置等組成。由制氮系統生成的氮氣 , 純度還達不到工藝要求 , 故此將它輸入到化學反應器 , 其中的氧氣和外加的氫氣進行化學反應 , 以除去多余的氧氣。自動加氫系統根據反應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致氮氣純度的降低。吸附裝置吸附經過化學反應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
加壓系統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鎖。
3.4 壓力控制系統
它由單回路控制系統組成。通過壓力檢測、調節器、控制閥將氮氣壓力控制在工藝要求范圍內。
4 PID 參數的調整
本系統中壓力等回路調節器使用 PI 控制 , 溫度用 PID 控制。這些控制參數的整定 , 可采用臨界比例度法 , 即在閉環情況下 , 先將積分及微分作用除去 , 按比例放大系數 Kc 由小到大的變化規律 , 對應于某一 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 Ku, 按經驗公式 , 即可得到調節器ZUI佳 PID 參數值。
5 結束語
本系統技術先進 , 設備優良。現用于本公司子午胎的生產 , 氮氣的純度、壓力完全達到了工藝的要求 , 并大大節約了能源。
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