離子膜燒堿一次鹽水自動化儀表選型

何 濤

湖南省化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化系

本文是依據(jù)離子膜燒堿一次鹽水的生產(chǎn)工序，首先，要熟悉一次鹽水的工藝流程，主要設(shè)備，原料，反應(yīng)機(jī)理。然后，根據(jù)控制指標(biāo)和工藝條件進(jìn)行儀表選型，從提高生產(chǎn)效益和自動化水平考慮，采用的是DCS 控制。

儀表選型的原則

（1）工藝過程條件

工藝過程條件關(guān)系到溫度，壓力，流量，黏度，腐蝕性，脈動等因素，是決定儀表選型的主要條件，它關(guān)系到儀表選用的合理性，儀表的壽命及車間的防火，防爆，保安等問題。

（2）操作上的重要性

各檢測點(diǎn)的參數(shù)在操作上的重要性是儀表的指示、記錄、積算、白凈、控制、遙控等功能的選定依據(jù)。一般來說，對工藝的過程影響不大，但需經(jīng)常監(jiān)視的變量，可選指示型。對需要經(jīng)常了解變化趨勢的重要變量，應(yīng)選記錄型。對一些工藝過程影響較大的，又需要隨時監(jiān)控的應(yīng)設(shè)控制。對關(guān)系到物料衡算和動力消耗而要求計量或經(jīng)濟(jì)核算的變量，宜設(shè)積算。一些影響生產(chǎn)或安全的變量，宜設(shè)報警。

（3）經(jīng)濟(jì)性和統(tǒng)一性

儀表的選型也決定于投資的規(guī)模，應(yīng)在滿足工藝條件和自控要求的前提下，進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)核算，取得適宜的性價比。

（4）儀表的使用和供應(yīng)情況

選用的儀表應(yīng)為較成熟的產(chǎn)品，經(jīng)過現(xiàn)場使用證明性能可靠，同時要注意到選用的儀表應(yīng)當(dāng)是貨源供應(yīng)充沛，不影響工程的施工進(jìn)度。

總之，在滿足工藝的前提下，綜合考慮各方面的因素，以可靠，適用，經(jīng)濟(jì)，使用方便為原則，選好儀表。要求儀表具有防腐蝕，并具有能適應(yīng)特殊介質(zhì)環(huán)境的性能。全套裝置一般每年只設(shè)一次大檢修，其他時間都是滿負(fù)荷的運(yùn)行，要求儀表具有較高的可靠性。所以在滿足生產(chǎn)工藝計量檢測參數(shù)和控制指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡可能的選用那些價格較低，可靠性較高，具有防腐的儀表。

溫度，壓力，液位，流量，分析儀表選型

（1）溫度儀表

由于鹽水的溫度測量范圍一般不會超過100℃，一般在55℃～60℃。因此，選用鉑熱電阻（Pt100）溫度計作為溫度檢測元件較合適。保護(hù)管長度以檢測溫度元件插至被測介質(zhì)溫度變化靈敏，并有代表性的位置為原則，保護(hù)管的材質(zhì)可選用防腐性能較好的鉭。因被測介質(zhì)具有易結(jié)晶的特點(diǎn)，溫度計的連接方式最好采用法蘭連接方式。接線盒可選用防濺式或防水式 。

（2）壓力儀表

①測量范圍、需要的精度及測量功能；

②測量儀表面對的環(huán)境；

③被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、粘稠、易凝固結(jié)晶和汽化等工況；

④操作條件的變化，如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化。

⑤工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮，要求盡可能地減少規(guī)格品種，減少備品備件，以利管理；

⑥實(shí)際的工藝情況：應(yīng)一次鹽水的工況要求，現(xiàn)場壓力測量儀表，應(yīng)選用膜盒耐震式壓力表，刻度盤直徑選用150mm，測量范圍以正常值在上限值的1/3～2/3 為好，測量精度選用 1.5 級。對需要遠(yuǎn)距離傳輸，集中顯示的壓力測量場合，可選用EJA 系列差壓變送器，送到DCS去顯示。

（3）液位儀表

液位顯示和壓力表有很大的相似性，對于NaCLO 高位槽，F(xiàn)eCl3 高位槽等設(shè)備的液位檢測可采用EJA 差壓變送器并配隔離罐送到DCS 去顯示和記錄。應(yīng)使測量顯示值在量程的1/3～2/3 為好，精度在1.5 級以下都可以。連接方式是法蘭式連接，法蘭材質(zhì)最好用防腐效果較好的合金。

（4）流量儀表

流量儀表的選型應(yīng)綜合的考慮各類儀表的性能，流體特性，安裝條件，環(huán)境條件，經(jīng)濟(jì)因素，從而達(dá)到適用經(jīng)濟(jì)。

對于遠(yuǎn)傳的優(yōu)先選用的是電磁流量計，因為它具有無相對運(yùn)動部分，無節(jié)流元件。能滿足工藝易結(jié)晶的特點(diǎn)。特別適合對本系統(tǒng)介質(zhì)的測量。在使用的時候應(yīng)注意要保持電磁流量計始終充滿液體。測量值應(yīng)在量程的1/3～2/3。在測量蒸汽的流量的時候采用的是孔板配差壓變送器，注意的是測量是要配用隔離罐，該技術(shù)成熟，使用方便。現(xiàn)場指示的可用轉(zhuǎn)子流量計，該儀表具有結(jié)構(gòu)簡單，品種齊全，輸出特性接近于線性，壓損低等特點(diǎn)。

（5）分析儀表

由于分析儀表具有滯后大的特點(diǎn)，所以分析儀表應(yīng)從以下考慮：

①分析對象的考慮。

②分析儀表性能的選擇。選擇性，響應(yīng)時間，精確度。

③適應(yīng)安裝環(huán)境的要求。

④經(jīng)濟(jì)性和操作的復(fù)雜程度。

本系統(tǒng)采用的都是工業(yè)PH 計。具有較好的適用范圍，能滿足控制指標(biāo)的測量控制需要。通過轉(zhuǎn)換能把信號轉(zhuǎn)換成4～20mA 與和DCS 相接。

（6）其他配件的選擇

配電器，端子排等配件應(yīng)按照相應(yīng)容量的大小來配置，并應(yīng)有一定容量的剩余。一般按1.2～1.5 倍考慮。

調(diào)節(jié)閥選型和計算

（1）調(diào)節(jié)閥選型

調(diào)節(jié)閥的選型應(yīng)考慮以下幾方面

①執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型。

②閥的類型，閥內(nèi)件的材質(zhì)。

③調(diào)節(jié)閥的口徑。

④調(diào)節(jié)閥的流量特性。

⑤調(diào)節(jié)閥的開閉形式。

氣動薄膜調(diào)節(jié)閥具有防爆、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、容易維護(hù)等特點(diǎn)。結(jié)合本工藝具有腐蝕性和易結(jié)晶的特點(diǎn)，采用的是隔膜閥。對蒸汽的控制使用的是籠式閥。并配電/氣閥門定位器和空氣過濾減壓閥，以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。調(diào)節(jié)閥的閥體、閥芯、填料材質(zhì)等也應(yīng)該按工藝條件來選擇。

（2）化鹽桶溫度調(diào)節(jié)的Cv 計算

工藝介質(zhì)：120℃的蒸汽，最大的流量是70000kg/h，閥前的絕壓是0.2MPa，閥后的絕壓是0.1Mpa，膨脹系數(shù)是1.82×104，入口的密度是1.12kg/m3，

y 氣體膨脹系數(shù)

x 壓差比

p1閥前壓力

p2閥后壓力

ps閥入口處蒸汽的密度

所以 kv=0.8

CV=1.167kv=1.167×0.8=0.93

根據(jù)查表可得 DN20，dn=10

離子膜燒堿一次鹽水生產(chǎn)裝置自控設(shè)計儀表一覽表

結(jié)語

本次對離子膜燒堿一次鹽水自動化儀表選型，總的來說能較好的滿足對工藝控制的要求，但是也存在一些問題，對本次選型的優(yōu)缺點(diǎn)和對策總結(jié)如下。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）選用的儀表都是生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛應(yīng)用，具有較好的性能，能較好的滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。

（2）采用的是DCS 控制，可靠性高，對提高自動化水平和優(yōu)化配置各種原料，提高經(jīng)濟(jì)效益，靈活的修改控制方案，和以后的技術(shù)改造有很大的優(yōu)越性。

缺點(diǎn)：

（1）由于分析儀表的本身存在的滯后的精度問題，將對控制指標(biāo)有影響。

（2）由于工藝介質(zhì)存在易結(jié)晶和腐蝕性，需要定時對儀表進(jìn)行相應(yīng)的處理，以防止儀表對工藝控制的影響。

對策：

（1）使用較好的儀表，對于分析儀表的結(jié)果的很大變化的時候，可采取人工取樣和儀表取樣相鋪的原則，以提高控制的指標(biāo)。

（2）合理選用各種儀表，可設(shè)置相應(yīng)的設(shè)施，對于那些不重要的觀測點(diǎn)可以選些能滿足要求并價格便宜的產(chǎn)品。定期對管路和儀表進(jìn)行沖洗，減少因結(jié)晶等問題對系統(tǒng)造成的影響，從而提高控制的質(zhì)量。