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電磁流量計在精細化工生產中的應用


電磁流量計在精細化工生產中的應用,隨著對優異精細化工產品的需求量不斷增加,對質量要求也越來越高,對于像陶瓷電容器用優異銅粉的制備,由實驗室課題轉化為產業化規模生產的模式,其生產過程中的控制顯得尤為重要。實驗室的關鍵操作控制可以有很多人工輔助環節,但在產業化大規模生產中就需盡量避免和減少人為操作因素的存在而導致生產的不穩定等因素。因產品特性,生產制備需要在一定溫度范圍內進行,合成反應時兩種溶液(A 液、B 液)需要定流定量(1 ∶ 1 比例)參與反應,在反應后期再根據 pH值做微調 A 液或 B 液流量,使其達到 pH 值工藝要求范圍內,這樣對產品的粒度控制具有一定的保障,然后陳化一定時間即可完成合成反應工作,之后便可進行下一道工序。

                      

1 設備選型及安裝注意事項
非常初選定使用兩套非常普通的高位槽加流量計自流的方案,由 A、B 溶液配料槽用化工泵經過精密過濾器打到高位槽,因兩種溶液溫度要求控制在特定溫度 ±3℃范圍內使用,如這樣的話需要增加兩套高位槽罐體含攪拌裝置和測溫裝置,輔助加熱及罐體保溫等措施,然后在罐體液位計上做好標記,確定好加入總量、手動調節閥門,使瞬時流量達到1 ∶ 1 要求,非常
關鍵的是液位高低的壓力對流速的影響需要隨時調整流量大小,人為因素太多,對產品的穩定性得不到有效保障,操作比較繁瑣,不便于工業化大規模生產需要,所以否定了此方案。同時企業也在起步階段,不想投入過多基建和購置成本,又想穩定產品質量、提高工作效率與降低人工成本,想利用現有的幾臺舊搪瓷反應釜和攪拌槽加以改造后使用。經過了解,市場上盡管流量計種類繁多,但目前市面上卻很少看到一種既能控制總流量、又能隨時微調整控制瞬時流量的成套裝置設備,(比加油站加油器需要多一個隨時微調節瞬時流量的功能),但想找到一款成套的能適合本生產工藝要求的設備幾乎沒有。
2 經過查找資料及多方面了解,確定非常終方案
1)選用兩臺無錫天利生產的 IT50 型工業恒流泵(蠕動泵),進出口 DN40、功率2.2kW、額定流量1.5~2.5m3/h、壓力1.0MPa可調速、轉速25~50r/min。
工作原理 :用一根內壁光滑、強度可靠的特制防腐橡膠材質軟管安裝于泵內部,通過一對壓輥沿著軟管旋轉擠壓,這樣的旋轉使得介質往一個方向輸送而不會有倒流,軟管在輸送介質之后,由被壓扁軟管的自身彈性和側導輥的強制下,軟管恢復原狀,此時,軟管內產生高真空將介質再次吸入管腔;然后介質在隨之而來的輥擠壓下從軟管內排出,如此周而得始,介質不斷地被吸入和排出。此泵的特點 :流量誤差范圍可控制在<5% 以內,并且流量可進行線性調節。
2)調速可配國產安邦信 AMB-G72R2 系列2.2kW 變頻器,操作簡單,便于維護。
3)流量計選用蘇州華陸儀器儀表有限公司生產的HLLDG/Y-40智能電磁流量計(內襯四氟防腐材質高溫型)及配套生產的 HLF2000X流量積算儀,電磁流量計選有4~20mA 輸出型、精度0.5%的即可。
4)配套閥門選用先鋒閥門生產的 CU-KF 型 DN 40 高真空三通球閥配合使用
3 電磁流量計安裝的注意事項
1)要保證電磁流量計安裝于管道上的位置為前10D 后5D
(D 為管道直徑),且越長越好,如前面有泵和調節閥時要盡可能地增加前直管道的長度。
2)要考慮其電磁流量計測量管必須完全注滿介質,應優先考慮在垂直管道中安裝,且管內溶液必須是由下而上流動,電磁流量計的正負方向應與介質流動方向一致。
3)電磁流量計安裝時應避免強磁場場所,要求將電磁流量計外殼,被測介質和工藝管道三者必須連成等電位,并要求好立接地,接地電阻需小于10Ω,接地環材質為耐腐蝕不銹鋼,長約 30mm 的圓管管徑,接地線應選用 16mm2 多股銅芯線。
4)電磁流量計的變送器和二次儀表必須使用電源中的同一相線,否則由于檢測信號和反饋信號相位差120°,使儀表不能正常工作。
5)避免管道振動,電磁流量計安裝應盡量減少過程連接上的扭矩和彎曲負載 ;同時不要使用電磁流量計來支撐管道,非常好使用橡膠緩沖安裝連接器來為電磁流量計提供附加支撐。
4 按工藝特性要求設計控制回路

設備工藝管道連接如圖1 所示。

           

電氣線路控制原理 :啟動—合上開關 QF- 按下啟動按鈕SB2—接觸器 KM 線圈得電—KM 主觸頭吸合同時輔助觸頭吸合自鎖—變頻器通電。
自動控制 :當旋鈕開關 SA 指向 1 自動位置時,(前提流量積算儀需設置參數定量數值大于 0),緩慢調整變頻器變頻參數,變頻器即可輸出—恒流泵轉動—電磁流量計數據反饋到流量積算儀—當累計流量達到設定值時—流量積算儀 ALM1(觸點6 和公共點5)斷開—變頻器外接公共點 com 和 run 點斷開,變頻器停止輸出。
手動控制 :當 SA 旋鈕開關打到“2”手動位置時,變頻器外接 com 和 run 點接通—變頻器調整頻率參數輸出—恒流泵啟動。
停止 :當 SA 旋鈕開關打到“0”停止位置時,變頻器外接公共點 com 和 run 點斷開,變頻器無輸出—恒流泵停止然后需把變頻器頻率設置到“0”位,按下 SB1停止即可。
4.1 在實際生產中應用流程
(1)精密過濾器段球閥,分別用 A、B 化工泵通過精密過濾器輸送到 A、B 溶液加熱保溫釜內。
(2)升(保)溫循環 :把高真空三通球閥分別切換到 A、B 溶液加熱保溫釜自循環位置,SA 旋鈕開關打到2 手動位置,打開加熱保溫釜出口球閥、打開恒流泵進出口球閥,然后分別設置 A、B 溶液相對應的變頻器頻率為10~15Hz(需小流量循環),即可啟動 A、B 恒流泵,然后開啟加熱保溫釜攪拌,讓其均勻加熱。當 A、B 溶液加熱保溫釜溫度達到工藝制定要求溫度且穩定30min 以上時即可進行下一道工序。
(3)合成反應 :停止 A、B 溶液加熱保溫釜自循環,A、B 溶液對應的兩臺變頻器頻率設置歸零后、SA 旋鈕開關打到“0”停止位置,切換 A、B 溶液加熱保溫釜高真空三通球閥到合成釜位置,按工藝要求設置流量積算儀定值參數,輸入需要加入立方數、瞬時流量顯示切換到 L/h 為單位(流量累積數據可每次清零、或疊加等到一定立方數時再清零)、按工藝要求設置好 A、B 溶液變頻器頻率參數,A、B 溶液 SA 旋鈕開關同時打到“1”自動位置即可啟動變頻器,然后恒流泵啟動開始合成反應 ;流量數據經電磁流量計信號線傳輸到流量積算儀,顯示瞬時流量及累積流量,當瞬時流量有差異時,可適當微調整 A 或 B 溶液變頻器頻率,使其瞬時流量達到工藝要求的1 ∶ 1 對等流量,當累積流量達到設定值時,流量積算儀 ALM1 **報警輸出內置繼電器5、6 觸頭斷開,即變頻器停止輸出,同時恒流泵停止工作,然后需手動把變頻器頻率調整到“0”位,同時 SA 旋鈕開關旋轉至“0”位即可。
(4)陳化 pH 調整 :當合成反應釜加完料穩定 20min 后,根據 pH 在線監測儀判斷,pH 值是否在工藝要求范圍內,如偏差較大,則由工藝人員決定補加 A 溶液或 B 溶液。補加時,變頻器頻率首先需先確認是在“0”位,然后把需要補加溶液相對應的 SA 旋鈕開關旋轉至“2”手動位置,然后微調變頻器頻率,恒流泵即可啟動,然后參考在線 pH 值使其達到工藝要求范圍內之后,然后調整變頻器頻率至“0”位,同時旋鈕開關旋轉至“0”位即可完成此操作。
4.2 應用效果
按照以上設備布置及變頻器控制恒流泵微調的控制方法生產,在之后連續跟蹤生產合成的 38 釜中,根據現場工藝記錄數據統計,pH 值偏差需要微調的只有2 釜,占合成量的5.2%,通過微調使其 pH 值達到工藝要求范圍內 ;陳化合成結束后主要檢測物料粒度 D50 指標,都在18~23μm,半成品一次合格率達到100% 工藝要求。設備在近一年來合成期間的使用當中沒有出現任何故障問題,電氣儀表及配套設施的性能比較牢固可靠,系統改造投運以來,可用性及可靠性明顯,運行穩定。
5 結束語
隨著科學技術的飛速發展,儀表自動控制相對于傳統控制有了很大的進步,通過儀表自動控制在精細化工行業中的普及應用,企業的生產能力和水平不斷提高,而且由于儀表自動控制的**性和穩定性,儀表出現故障的可能性極大降低,延長了設備的使用壽命。因此,不斷完善提高儀表自動控制在傳統控制中的技術與應用,對于精細化工行業的發展有著不可忽視的重要作用。
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