液氯充裝系統自動化改造

王麗媛

(甘肅稀土新材料有限責任公司燒堿廠，甘肅 白銀 730922)

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【儀表與自動化】

液氯充裝系統自動化改造

王麗媛*

(甘肅稀土新材料有限責任公司燒堿廠，甘肅 白銀 730922)

液氯；充裝；自動控制

分析了手動充裝液氯存在的問題，介紹了液氯充裝系統的自動化改造方案及采用的主要設備。

甘肅稀土新材料股份有限公司燒堿廠(以下簡稱“甘肅稀土燒堿廠”)原液氯充裝采用人工手動控制，存在超裝等各種不同程度的安全隱患。2016年，應國家安監局對液氯充裝及管理系統的技術要求，甘肅稀土燒堿廠對液氯充裝系統進行了自動化改造。

1 手動液氯充裝工藝流程

1.1 鋼瓶充裝

將檢驗合格的鋼瓶吊到充裝秤上并連接好相應管路，開啟液氯充裝泵，打開進液閥開始充裝。操作人員實時觀察稱重顯示器上的顯示量，達到目標值時一人關閉進液閥，另一人打開回流閥，保持充裝壓力在1 MPa，關閉鋼瓶閥門，充裝完成。

1.2 槽車充裝

將檢驗合格的槽車開到汽車衡上并連接好相應管路，開啟液氯充裝泵，打開進液閥開始充裝。操作人員實時觀察稱重顯示器上的顯示量，達到目標值時關閉進口閥，停止充裝泵，完成充裝。

2 存在的問題

操作人員須實時觀察稱重顯示器上的顯示量，有時可能會出現超重或充裝不足的情況，存在一定的安全隱患；需要1位工作人員專門負責開關回流閥，既不易精準控制壓力，也不方便操作，在一定程度上增加了勞動強度。

3 自動化改造

3.1 自動控制方案

采用PLC自動控制，在鋼瓶充裝管道上安裝了壓力變送器和氣動調節閥，用于檢測和調節充裝管道壓力；采用智能儀表將壓力控制在1 MPa；在現場安裝操作箱就地控制氣動閥開關，當PLC出現故障時進行現場充裝作業；在控制系統安裝管理IC卡，以便開展液氯生產及使用等途徑的溯源管理。

3.2 自動充裝工藝要求

3.2.1 鋼瓶監控

檢驗合格允許充裝的液氯鋼瓶經檢查符合要求后，方可進入充裝程序。

3.2.2 充裝

來自液氯泵的液氯經過切斷閥進入鋼瓶，PLC在線實時監測鋼瓶質量，一旦達到目標值，自動關閉入口切斷閥，并將充裝壓力穩定在1 MPa。

3.2.3 報警

當充裝量達到目標值的90%時，首次報警;當充裝量達到95%時第2次報警，同時停止充裝。

3.3 功能

自動化控制系統由高精度數字稱重控制終端、控制單元、執行機構等組成，具有數據采集、分析和運算等功能，用以完成液氯的定量充裝，實現自動控制，聲光報警，監控信息顯示、打印，數據傳輸以及數據儲存。

該系統電子平臺稱重終端配套使用高精度剪切梁式稱重傳感器和智能化稱重顯示儀，數字稱重控制終端具有自動零跟蹤、自動去皮、動態檢測等功能，零點、量程標定等簡單快捷；執行機構、限位開關、閥門/電動機狀態、啟/停命令等由S7200 PLC控制。

3.4 充裝過程

操作人員在控制箱上選擇泵的啟/停方式為“遠程”，在運行畫面中分別輸入鋼瓶自重、鋼瓶充裝量數據，選擇好液氯充裝泵，點擊“開始充裝”按鍵。充裝泵自動啟動后進口切斷閥自動打開，開始充裝，稱重傳感器將液氯的質量變成4～20 mA電信號傳到PLC，PLC再與目標值進行比較[1]。當充裝量達到目標值的90%時，第1次報警；當充裝量達到目標值的95%時，第2次報警，同時PLC命令執行機構關閉切斷閥，停止充裝。此時管道壓力上升，高于1 MPa，回流調節閥自動進行壓力調節，始終保持充裝壓力在1 MPa。

在充裝過程中，當出現異常情況時，按下“緊急停止”按鍵，充裝全部停止。充裝流程如圖1所示。

圖1 液氯充裝流程示意圖Fig.1 Process flow diagram of liquid chlorine filling

3.5 主要設備

主要設備如下：專用鋼瓶秤，SCS-3，梅特勒托利多儀器有限公司，2套，額定稱量3 t；汽車衡，SCS-80，1套，最大稱量80 t，顯示分度值10 kg，將控制箱內附件及稱重儀表顯示和DN50切斷閥信號接入控制系統，實現自動控制；液氯鋼瓶現場操作箱(稱重控制終端 2臺， 防腐、防水型按鈕、指示燈2套)，特殊防腐處理，靜電噴涂后再涂環氧冨鋅樹脂漆，外涂環氧樹脂，防腐型(IP65)，2套；液氯專用氣動程控閥，DN25，PN25，2套，電磁閥及接線盒要求防爆，單作用執行器，氣開閥，氣源接口1/4；可編程控制器主站(PLC控制箱)，S7-200，1套；打印機，1套；1 kVA UPS電源(集UPS、凈化、穩壓、保護于一體)，1套；工業計算機(含總線通訊卡)，內存4 G，硬盤320 G，液晶顯示器，1臺；液氯充裝專用智能管理系統軟件架構(包括數據管理和控制等應用軟件)，1套；液氯充裝管路及紫銅管路，8根；液氯充裝和紫銅管路專用連接卡箍，8套；壓力容器IC卡使用登記證管理系統，包含充裝單位操作軟件，手持POS操作終端機，單位充裝卡(安全驗證卡)2張，充裝操作員卡5張，1套。

3.6 稱重控制終端主要技術參數及特點

防護等級：IP65;最大顯示分度數:10 000;A/D轉換率:300次/s；靈敏度:0.3 μV/分度值；精度等級:OIML 10 000 e；數據輸出(串行口)：標準RS485 20 mA電流;使用溫度范圍:-30～45 ℃;相對濕度:10%～95% (無冷凝);電源:220 V (-15%～10%),49～61 Hz;鍵盤和按鈕皮重功能，皮重內鎖;自動零跟蹤，自動去皮,動態檢測;可顯示毛重、皮重、凈重; 斷電保護功能;簡化方式的鍵盤輸入調校。

4 改造效果

液氯充裝自動化改造完成后，真正實現了氯氣泄漏零事故，同時大大提高了充裝精度和速度；不用人為采用回流閥來控制充裝壓力，避免了因調節不及時造成的壓力過高使管道振動或回罐體液氯量增加而使液氯的汽化量增大，造成能源浪費。

[1] 陳玉銀，宋雷.片堿半自動包裝系統的改造[J].氯堿工業,2016，52(8):26-27，30.

[編輯：董紅果]

Automatic transformation of liquid chlorine filling system

WANGLiyuan

(Gansu Rare Earth New Material Co., Ltd., Baiyin 730922, China)

liquid chlorine; filling; automatic control

The problems existing in manual filling of liquid chlorine were analyzed. The modification scheme for automatically filling liquid chlorine and main equipment used were introduced.

王麗媛(1985—)，女，助理工程師，現于甘肅稀土新材料有限責任公司燒堿廠從事DCS管理及現場儀表的維護工作。

2017-02-27

TQ056

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1008-133X(2017)05-0041-02