稱重法標(biāo)準(zhǔn)氣體自動(dòng)配制裝置的開發(fā)研究

何 巖

(濟(jì)寧協(xié)力特種氣體有限公司 工程部，山東 濟(jì)寧 任城 南張 272055)

0 引 言

稱重法標(biāo)準(zhǔn)氣體配制現(xiàn)有的技術(shù)狀況主要是純手工控制，配氣技術(shù)過程如下：

1. 根據(jù)各氣體成分計(jì)算所需的配比質(zhì)量及先后順序。2. 將處理過的氣瓶手動(dòng)放置在天平稱重臺(tái)上，去皮，清零。3. 手動(dòng)上緊氣瓶卡具，打開管路上的閥門，打開真空泵、真空閥，將整個(gè)管路進(jìn)行抽真空處理。4. 打開原料閥，將計(jì)算好的氣體成分依次充入氣瓶中并進(jìn)行稱量。

1 標(biāo)準(zhǔn)氣體人工配制存在的問題

1. 首先根據(jù)所要配制的氣體組分，計(jì)算配制所需的氣體質(zhì)量和壓力，計(jì)算方法繁瑣并有一定的技術(shù)要求，每次加入部分氣體后要進(jìn)行稱重，根據(jù)稱重結(jié)果需要重復(fù)多次計(jì)算。

2. 每加入一種新的氣體組分，就要求操作人員去手工提起氣瓶進(jìn)行清零、去皮等操作，而且放置氣瓶到天平上時(shí)要十分小心，要求做到輕拿輕放，稍有不慎可能對(duì)天平造成沖擊損壞。

3. 氣瓶卡具的連接與拆卸、管路閥門的啟閉需由配氣人員手動(dòng)操作，工作強(qiáng)度大，而且由于手動(dòng)開閉閥門的力度不同易造成閥門的損壞，閥門價(jià)格不菲。

4. 配氣操作人員在進(jìn)行配氣過程中要高度集中精力，要憑經(jīng)驗(yàn)和感覺開關(guān)相應(yīng)閥門，不能混淆，還要隨時(shí)注意觀察壓力變化和質(zhì)量變化，即使一個(gè)好的配氣操作人員也會(huì)在配氣過程中出現(xiàn)真空表損壞和配制氣體不達(dá)標(biāo)，對(duì)配氣操作人員要求較高，培訓(xùn)成本和后續(xù)管理成本不低。

5. 配氣操作人員在配氣過程中不能實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，配制過程中一旦出現(xiàn)危險(xiǎn)，會(huì)對(duì)操作人員人身安全產(chǎn)生較大威脅。

2 稱重法標(biāo)準(zhǔn)氣體自動(dòng)配制裝置

稱重法標(biāo)準(zhǔn)氣體自動(dòng)配制裝置實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算和遠(yuǎn)程控制，包括組分計(jì)算系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、配氣管路系統(tǒng)、開關(guān)瓶閥系統(tǒng)、卡具系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)。

1. 操作人員只需要輸入相應(yīng)組分及含量，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算配制所需的氣體質(zhì)量和壓力，并實(shí)時(shí)自動(dòng)采集控制系統(tǒng)實(shí)際配制數(shù)據(jù)進(jìn)行再計(jì)算，不需要操作人員進(jìn)行配制前及配制過程中的手工計(jì)算。

2. 操作人員通過計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)配制過程進(jìn)行操作控制，系統(tǒng)閥門啟閉、卡具連接與拆卸、標(biāo)氣瓶閥門的啟閉、氣體充裝及稱重均可進(jìn)行自動(dòng)遠(yuǎn)程控制，無需人員現(xiàn)場(chǎng)操作。

3. 控制系統(tǒng)分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，均為計(jì)算機(jī)人機(jī)互動(dòng)并可隨時(shí)轉(zhuǎn)換。自動(dòng)控制時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)抽真空及置換，將組分氣體自動(dòng)配入標(biāo)氣瓶?jī)?nèi)，并自動(dòng)稱取氣體質(zhì)量，操作者只需根據(jù)計(jì)算機(jī)提示手工進(jìn)行原料氣瓶閥的啟閉操作。

4. 稱重法標(biāo)準(zhǔn)氣體自動(dòng)配制裝置配有流速控制系統(tǒng)，可根據(jù)所需配制量及配制要求自動(dòng)進(jìn)行流速控制并可進(jìn)行微量添加。

5. 操作簡(jiǎn)單，了解一定化工知識(shí)的人員經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上崗。

6. 通過加裝防爆墻，可完全實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，配制過程中即使發(fā)生危險(xiǎn)，不會(huì)對(duì)操作人員產(chǎn)生人身傷害。

該系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)組成見圖1。特別要求：防爆、防潮、防塵、防水環(huán)。

圖1 稱重法標(biāo)準(zhǔn)氣體自動(dòng)配制裝置簡(jiǎn)圖

3 結(jié) 論

本自動(dòng)配氣裝置的開發(fā)和研究對(duì)于多元化高危、極易燃、極易爆氣體的配制提供了堅(jiān)實(shí)的前期條件，最大程度的進(jìn)行了人機(jī)隔離，把可控風(fēng)險(xiǎn)降到控制范圍以內(nèi)。將以往的高危工作轉(zhuǎn)化為普通工作，顛覆國(guó)內(nèi)外氣體自動(dòng)配制技術(shù)行業(yè)，為標(biāo)準(zhǔn)氣體的持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。