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电磁流量计

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电磁流量计和硫酸铵除油装置在自动化控制中的重难点

来源:作者:发表时间:2018-10-11 11:12:44

 过程自动化仪表是过程控制的基础,没有过程自动化仪表,过程控制将无从谈起。所以,要想把握过程控制中的重点、难点,首先要对过程自动化仪表进行合理选型。技术先进、性能可靠、价格合理,售后服务和技术支持良好一直是设计者们追求的重要指标;但最关键的还是要满足工艺生产过程的基本需求。

 
    该套除油装置所选用的过程自动化仪表,无论是就地显示的,还是远传进机显示的,无外乎四大类(温度、压力、流量、液位)仪表和水质分析仪表,并且这些仪表均属常规型,如双金属温度计、(隔膜)压力表、一体化温度变送器、压力变送器、电磁流量计、涡街流量计、磁翻板液位计、超声波液位计、差压液位变送器和pH值分析仪等。
    需要指出的是,按照惯性思维,在污水处理行业里测量液体流量的仪表通常会选用用途最为广泛的电磁流量it.这是因为它测量精度高,工作可靠,不受介质压力、温度、密度、粘度等物理参数的影响;尤其是它的内部无可动部件,不会堵塞,特别适合测量含悬浮物、固体颗粒、纤维等杂质的液体流量,而且只要合理选择电极材料,亦可测量腐蚀性液体流量。然而,并不是所有液体的流量都适于用电磁流量计测量,它的局限性在于不能测量电导率过低的介质流量,对石油制品或者有机溶剂等还无能为力,比如本套装置中的乙醇。如果选用电磁流量计来测量,那么最有可能出现的结果就是示值不准确,甚至出现无示值的情况,所以我们选用了涡街流量计来测量诸如乙醇、纯水这类低电导率的介质流量,起到了显著的效果。
工艺流程图
    (3)自动控制系统选择的合理性
    根据本套除油装置的规模以及常规过程控制的功能和速度要求,经过分析对比,选用了德国西门子公司的S7-300系列PLC过程控制系统。这类可编程控制器具有模块化、无排风扇结构、易于实现分布、用户便利等特点。I/O点除了标准的I/O功能之外,还可用作高速计数、频率测定和过程中断,以及开环位控和闭环控制,实用性和可靠性俱佳,功能虽不如 S7-400及以上系列那么强大,但因其性价比较高,现已广泛应用于水处理行业内中小规模的工程中。
    在该装置区域内的控制室里面,设置了独立的PLC控制柜和工程师/操作员站,将主要的工艺检测和控制变量全部送入控制系统进行显示、调节、记录及报警等操作,其提供的可视化操作界面使得操作员能够实时监测设备的运行状态,控制设备的开关和启停,并且还可以根据需要来调整功能参数,真正实现了与工艺生产过程的完全交互,为全厂的生产过程控制、管理及运营一体化提供了基础保障。PLC系统配置如图2所示。
 
3.1电磁流量计的安装要求
电磁流量计安装对直管段的要求
        选择正确的安装点和安装方法是使用好电磁流量计的关键,若安装失误,不但会影响测量精度,还会影响流量计的使用寿命,甚至会损坏流量计。
3. 1 .1直管段要求
        为保证电磁流量计的测量精度,仪表所在的上下游直管段内壁应清洁,无明显凹痕、积垢和起皮等现象。电磁流量计安装位置上下游直管段一般遵循前十后五原则,要求前直管段不小于10 D,后直管段不小于5 D;若在上游管段处有其他化学物质注入的情况下,极易导致电导率的不均匀性,流量计应尽量远离主入口至少20 D 处(如图        1);若电磁流量计上下游采用异径管时,异径管中心锥角 α 应小于15°(如图2)。
电磁流量计安装示意图
异径管示意图 
 
3.2调试阶段
 
4、装置的改进
    一套新工艺、新技术从它的诞生到投入生产使用,必然会经历一个漫长的过程。从实验室出来的研究成果,哪怕进行了中试,等到了真正需要扩大再生产的时候,难免也会出现始料未及的新难题。“修改”、“完善”便成为了接下来的主题。
    在这套除油装置运行调试初期,笔者曾去过项目现场做设计回访,项目经理和现场技术工程师反馈了几个有关仪表和阀门在使用方面的问题。譬如吸附柱的液位测量,笔者选用的液位计是单法兰差压液位变送器,它的测量原理与介质密度是息息相关的。由于吸附柱内的介质在不断变化(有时是95%乙醇,有时是水,有时又是含油硫酸馁废液),密度邮00kg/m3-1050kg/m’不等,导致计算机上出现的液位示值(测量结果)与实际不符,偏差较大。由此判断,使用此种液位计测量吸附柱的液位是不合适的。但如果使用顶装式的液位计,如非接触式的超声波、雷达,或接触式的磁致伸缩、内浮筒液位计,理论上是没有问题的,可是却受到了吸附柱结构上的限制(距离上封头lm多的地方设置了吸附材料压板)。还有人建议用磁翻板这类侧式的液位计。由于吸附柱较高,布置在两层楼板之间,所以又受到了安装空间的限制。
 
针对此种情况,对工艺进行了改良,提高了吸附柱出口废液管道U型弯的高度,使得吸附柱内流通的硫酸按废液始终没过压板。如此一来,就可以尝试使用上述的几种顶装式液位计了。另外,现场的技术工程师对于大口径(DN125以上)的气动切断阀动作时间提出了质疑,他们实测阀门由全开到全关所需的时间超过了lOs。这种滞后性的存在可能会影响到废液的除油质量,建议将气动切断阀的作用方式由单作用改成双作用(前提是对气源故障时的阀位状态没有要求),以此加快阀门的动作速率。改良后阀门的动作完成时间只需原来的一半,取得了理想的使用效果。
    除此之外,针对除油装置可能出现的跑、冒、漏现象,或发生火灾、爆炸事故,以及停水、电等严重威胁装置安全生产的一系列情况,在控制系统中设置了紧急停车按钮,一旦发生上述异常情形能够立刻停止运行除循环冷却水泵以外的其它所有电机 (泵和搅拌器),并且还要及时关闭蒸汽主管道上的阀门,停止一切加热,这一点至关重要,绝不能忽视。因此,需要在现有手动阀门的基础上增加1台能够实现远程操作的自动阀(用于切断蒸汽进量),这样就可以对潜在风险的来临做出更加迅速地响应,在降低了危险系数的同时,也保证了整套装置安全、可靠地平稳运行。
 
5结语
    目前,该套除油装置已经正式投入使用。吸油材料解吸效果显著,且流失率低;回收乙醇的浓度和回收率也均已达到合格标准。预计每年可为企业节省费用超过1000万元,大大降低了运行成本。更重要的是,经处理后硫酸按废液中的油含量基本稳定在1- 2mg/L之间,完全符合设计要求。
    随着人类环保意识的增强,国家环保政策的出新,可以预见,在不久的将来,这套装置必将迎来一个更加广阔的市场前景!