浸漬堿密度在線監(jiān)控

摘要：浸漬堿溶液濃度是化纖行業(yè)的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，我國(guó)化纖工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化裝備水平普遍不高，基本停留在離線分析、手工調(diào)整、經(jīng)驗(yàn)控制階段，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率低、資源消耗大、質(zhì)量不穩(wěn)定，制約著化纖工業(yè)的發(fā)展。為解決上述問(wèn)題，在粘膠生產(chǎn)制備過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用密度儀將堿液密度信息傳輸給生產(chǎn)控制人員和自動(dòng)化設(shè)備，從而達(dá)到準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)堿液密度的良好效果。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)控；浸漬堿密度；堿溶液調(diào)配

中圖分類號(hào)：TQ325 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）26-0059-02

1 在線監(jiān)控技術(shù)原理

按照流體力學(xué)定律，當(dāng)介質(zhì)在垂直的管道上流動(dòng)時(shí)，任意兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓力差由兩部分組成，即靜壓差和摩擦阻力，其中靜壓差在兩測(cè)點(diǎn)位置固定的情況下，壓力變化可反映出流體密度變化，進(jìn)而反映濃度變化。

2 在線監(jiān)控設(shè)計(jì)方案

此監(jiān)控系統(tǒng)是由電磁閥門(mén)、壓力變送器、溫度計(jì)、DCS控制器及若干電線等組成。需要監(jiān)測(cè)三個(gè)重要參數(shù)：壓差值、物料溫度、環(huán)境溫度。管道電磁閥門(mén)調(diào)整濃堿和壓榨液加入量。為了從差壓輸出信號(hào)中準(zhǔn)確地獲得介質(zhì)的密度信息，需要從測(cè)得的差壓信號(hào)中剔除摩擦阻力信號(hào)。

在堿液罐體及管道上開(kāi)孔并插入熱電阻監(jiān)控溶液的溫度（環(huán)境溫度監(jiān)控只需配置一個(gè)熱電阻，懸掛在差壓變送器毛細(xì)管附近）。同此，在罐體、管道開(kāi)孔后安裝壓力變送器，利用雙法蘭取壓（兩法蘭監(jiān)控點(diǎn)距離恒定），精確監(jiān)控出此恒定距離的差壓值并輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流信號(hào)，將上述三路信號(hào)接入DCS控制器中?？刂破鞲鶕?jù)輸入的電流信號(hào)計(jì)算出堿液密度和濃度并和程序中的標(biāo)準(zhǔn)的密度-濃度進(jìn)行對(duì)比后發(fā)出兩種信號(hào)，一種4～20mA電流信號(hào)輸入到電磁閥，另一種信號(hào)輸入到自控室的電腦顯示屏中。電磁根據(jù)信號(hào)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度，以達(dá)到對(duì)溶液濃度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控的目的。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

為達(dá)到設(shè)計(jì)效果，制作小型化的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)檢測(cè)溫度、密度等主要數(shù)據(jù)測(cè)算出平均值及差值，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，檢測(cè)方案的可行性及應(yīng)注意的問(wèn)題。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，通過(guò)將堿液物料的密度計(jì)算出的濃度與操作工實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)比，絕對(duì)誤差的典型值不大于正負(fù)1%，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。同時(shí)，堿液溫度對(duì)密度的測(cè)量有一定的影響。為減少干擾因素，在方案實(shí)施過(guò)程中，對(duì)介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度變化引起的誤差需進(jìn)行補(bǔ)償校正，從而提高準(zhǔn)確性。

4 在線監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）在前期生產(chǎn)過(guò)程中，化驗(yàn)結(jié)果傳達(dá)給生產(chǎn)控制人員存在平均一個(gè)小時(shí)的時(shí)間滯后，檢測(cè)結(jié)果不能代表當(dāng)前時(shí)間的生產(chǎn)情況。過(guò)程工業(yè)強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、整體性，各生產(chǎn)裝置間存在復(fù)雜的關(guān)系，要求及時(shí)協(xié)調(diào)，以求整個(gè)生產(chǎn)裝置運(yùn)行平穩(wěn)、高效。在線監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用可以及時(shí)調(diào)整堿液用量，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，大幅降低產(chǎn)品的不合格率。

（2）堿液取樣送至實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)分析一般采用化學(xué)試劑檢測(cè)或?qū)ｉT(mén)的監(jiān)控設(shè)備，化驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度較高（1小時(shí)/次）。在線監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用可以減少化學(xué)試劑的使用和化驗(yàn)儀器設(shè)備的開(kāi)機(jī)率，降低實(shí)驗(yàn)人員的工作量

（8小時(shí)/1次）。

（3）與常見(jiàn)的密度分析儀相比，本系統(tǒng)對(duì)量程沒(méi)有限制，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。響應(yīng)速度快，能實(shí)時(shí)監(jiān)控堿液密度，當(dāng)達(dá)到設(shè)置的一些重要密度值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以報(bào)警等方式進(jìn)行提示以便后續(xù)操作。

（4）自動(dòng)化堿液調(diào)配在使用過(guò)程中，工藝生產(chǎn)可停止調(diào)配增濃液，停用部分堿液循環(huán)泵，在降低能耗方面也有明顯效果。

5 經(jīng)濟(jì)效益

遠(yuǎn)達(dá)纖維有限公司已經(jīng)對(duì)現(xiàn)有的浸漬堿液系統(tǒng)改造完成，投入生產(chǎn)。經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效果比較明顯：

（1）每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)班組中，堿站崗由以前的2個(gè)人轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)人（人工費(fèi)5萬(wàn)/年），全年節(jié)省人工費(fèi)：4×5=20萬(wàn)元（四個(gè)班組）。

（2）通過(guò)改造堿站可以節(jié)省3個(gè)增溶液罐和8臺(tái)50kW的堿液循環(huán)泵，全年節(jié)省電費(fèi)：8臺(tái)×50kW×330天×24小時(shí)×0.49元/kWh=155.232萬(wàn)元。

全年按330天運(yùn)轉(zhuǎn)，電費(fèi)0.49元/kWh。

（3）堿液濃度波動(dòng)頻率大大降低（波動(dòng)頻率就是超出控制范圍的次數(shù)）。

全年節(jié)省費(fèi)用：20+155.232=175.232萬(wàn)元。

在線系統(tǒng)投資費(fèi)用6萬(wàn)元。

作者簡(jiǎn)介：盧方（1981—），男，河北唐山人，唐山三友遠(yuǎn)達(dá)纖維有限公司助理工程師，研究方向：粘膠纖維工藝管理。