電磁流量計在精細化工生產中的應用

 

1 設備選型及安裝注意事項

#初選定使用兩套#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，#

 

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#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）流量計選用三暢儀表生產的SC-LDE 智能電磁流量計（內襯四氟防腐材質高溫型）及配套生產的 SSR-XMJA-9000 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，#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 地衣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shou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精que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。