摘 要 :隨著對高端精細化工產(chǎn)品的需求量不斷增加,對質(zhì)量要求也越來越高,對于像陶瓷電容器用高端銅粉的制備,由實驗室課題轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的模式,其生產(chǎn)過程中的控制顯得尤為重要。實驗室的關(guān)鍵操作控制可以有很多人工輔助環(huán)節(jié),但在產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中就需盡量避免和減少人為操作因素的存在而導致生產(chǎn)的不穩(wěn)定等因素。因產(chǎn)品特性,生產(chǎn)制備需要在一定溫度范圍內(nèi)進行,合成反應時兩種溶液(A 液、B 液)需要定流定量(1 ∶ 1 比例)參與反應,在反應后期再根據(jù) pH值做微調(diào) A 液或 B 液流量,使其達到 pH 值工藝要求范圍內(nèi),這樣對產(chǎn)品的粒度控制具有一定的保障,然后陳化一定時間即可完成合成反應工作,之后便可進行下一道工序。l46壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
1 設備選型及安裝注意事項
#初選定使用兩套#普通的高位槽加流量計自流的方案,由 A、B 溶液配料槽用化工泵經(jīng)過精密過濾器打到高位槽,因兩種溶液溫度要求控制在特定溫度 ±3℃范圍內(nèi)使用,如這樣的話需要增加兩套高位槽罐體含攪拌裝置和測溫裝置,輔助加熱及罐體保溫等措施,然后在罐體液位計上做好標記,確定好加入總量、手動調(diào)節(jié)閥門,使瞬時流量達到1 ∶ 1 要求,#
關(guān)鍵的是液位高低的壓力對流速的影響需要隨時調(diào)整流量大小,人為因素太多,對產(chǎn)品的穩(wěn)定性得不到有效保障,操作比較繁瑣,不便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)需要,所以否定了此方案。同時企業(yè)也在起步階段,不想投入過多基建和購置成本,又想穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高工作效率與降低人工成本,想利用現(xiàn)有的幾臺舊搪瓷反應釜和攪拌槽加以改造后使用。經(jīng)過了解,市場上盡管流量計種類繁多,但目前市面上卻很少看到一種既能控制總流量、又能隨時微調(diào)整控制瞬時流量的成套裝置設備,(比加油站加油器需要多一個隨時微調(diào)節(jié)瞬時流量的功能),但想找到一款成套的能適合本生產(chǎn)工藝要求的設備幾乎沒有。
2 經(jīng)過查找資料及多方面了解,確定#終方案
1)選用兩臺無錫天利生產(chǎn)的 IT50 型工業(yè)恒流泵(蠕動泵),進出口 DN40、功率2.2kW、額定流量1.5~2.5m3/h、壓力1.0MPa可調(diào)速、轉(zhuǎn)速25~50r/min。
工作原理 :用一根內(nèi)壁光滑、強度可靠的特制防腐橡膠材質(zhì)軟管安裝于泵內(nèi)部,通過一對壓輥沿著軟管旋轉(zhuǎn)擠壓,這樣的旋轉(zhuǎn)使得介質(zhì)往一個方向輸送而不會有倒流,軟管在輸送介質(zhì)之后,由被壓扁軟管的自身彈性和側(cè)導輥的強制下,軟管恢復原狀,此時,軟管內(nèi)產(chǎn)生高真空將介質(zhì)再次吸入管腔;然后介質(zhì)在隨之而來的輥擠壓下從軟管內(nèi)排出,如此周而得始,介質(zhì)不斷地被吸入和排出。此泵的特點 :流量誤差范圍可控制在<5% 以內(nèi),并且流量可進行線性調(diào)節(jié)。
2)調(diào)速可配國產(chǎn)安邦信 AMB-G72R2 系列2.2kW 變頻器,操作簡單,便于維護。
3)流量計選用三暢儀表生產(chǎn)的SC-LDE
智能電磁流量計(內(nèi)襯四氟防腐材質(zhì)高溫型)及配套生產(chǎn)的 SSR-XMJA-9000 流量積算儀,電磁流量計選有4~20mA 輸出型、精度0.5%的即可。
4)配套閥門選用先鋒閥門生產(chǎn)的 CU-KF 型 DN 40 高真空三通球閥配合使用。
3 電磁流量計安裝的注意事項
1)要保證
電磁流量計安裝于管道上的位置為前10D 后5D
(D 為管道直徑),且越長越好,如前面有泵和調(diào)節(jié)閥時要盡可能地增加前直管道的長度。
2)要考慮其電磁流量計測量管必須完全注滿介質(zhì),應優(yōu)先考慮在垂直管道中安裝,且管內(nèi)溶液必須是由下而上流動,電磁流量計的正負方向應與介質(zhì)流動方向一致。
3)電磁流量計安裝時應避免強磁場場所,要求將電磁流量計外殼,被測介質(zhì)和工藝管道三者必須連成等電位,并要求好立接地,接地電阻需小于10Ω,接地環(huán)材質(zhì)為耐腐蝕不銹鋼,長約 30mm 的圓管管徑,接地線應選用 16mm² 多股銅芯線。
4)電磁流量計的變送器和二次儀表必須使用電源中的同一相線,否則由于檢測信號和反饋信號相位差120°,使儀表不能正常工作。
5)避免管道振動,電磁流量計安裝應盡量減少過程連接上的扭矩和彎曲負載 ;同時不要使用電磁流量計來支撐管道,#好使用橡膠緩沖安裝連接器來為電磁流量計提供附加支撐。
4 按工藝特性要求設計控制回路
設備工藝管道連接如圖1 所示。
電氣線路控制原理 :啟動—合上開關(guān) QF- 按下啟動按鈕SB2—接觸器 KM 線圈得電—KM 主觸頭吸合同時輔助觸頭吸合自鎖—變頻器通電。
自動控制 :當旋鈕開關(guān) SA 指向 1 自動位置時,(前提流量積算儀需設置參數(shù)定量數(shù)值大于 0),緩慢調(diào)整變頻器變頻參數(shù),變頻器即可輸出—恒流泵轉(zhuǎn)動—電磁流量計數(shù)據(jù)反饋到流量積算儀—當累計流量達到設定值時—流量積算儀 ALM1(觸點6 和公共點5)斷開—變頻器外接公共點 com 和 run 點斷開,變頻器停止輸出。
手動控制 :當 SA 旋鈕開關(guān)打到“2”手動位置時,變頻器外接 com 和 run 點接通—變頻器調(diào)整頻率參數(shù)輸出—恒流泵啟動。
停止 :當 SA 旋鈕開關(guān)打到“0”停止位置時,變頻器外接公共點 com 和 run 點斷開,變頻器無輸出—恒流泵停止然后需把變頻器頻率設置到“0”位,按下 SB1停止即可。
4.1 在實際生產(chǎn)中應用流程
(1)精密過濾器段球閥,分別用 A、B 化工泵通過精密過濾器輸送到 A、B 溶液加熱保溫釜內(nèi)。
(2)升(保)溫循環(huán) :把高真空三通球閥分別切換到 A、B 溶液加熱保溫釜自循環(huán)位置,SA 旋鈕開關(guān)打到2 手動位置,打開加熱保溫釜出口球閥、打開恒流泵進出口球閥,然后分別設置 A、B 溶液相對應的變頻器頻率為10~15Hz(需小流量循環(huán)),即可啟動 A、B 恒流泵,然后開啟加熱保溫釜攪拌,讓其均勻加熱。當 A、B 溶液加熱保溫釜溫度達到工藝制定要求溫度且穩(wěn)定30min 以上時即可進行下一道工序。
(3)合成反應 :停止 A、B 溶液加熱保溫釜自循環(huán),A、B 溶液對應的兩臺變頻器頻率設置歸零后、SA 旋鈕開關(guān)打到“0”停止位置,切換 A、B 溶液加熱保溫釜高真空三通球閥到合成釜位置,按工藝要求設置流量積算儀定值參數(shù),輸入需要加入立方數(shù)、瞬時流量顯示切換到 L/h 為單位(流量累積數(shù)據(jù)可每次清零、或疊加等到一定立方數(shù)時再清零)、按工藝要求設置好 A、B 溶液變頻器頻率參數(shù),A、B 溶液 SA 旋鈕開關(guān)同時打到“1”自動位置即可啟動變頻器,然后恒流泵啟動開始合成反應 ;流量數(shù)據(jù)經(jīng)電磁流量計信號線傳輸?shù)搅髁糠e算儀,顯示瞬時流量及累積流量,當瞬時流量有差異時,可適當微調(diào)整 A 或 B 溶液變頻器頻率,使其瞬時流量達到工藝要求的1 ∶ 1 對等流量,當累積流量達到設定值時,流量積算儀 ALM1 地衣報警輸出內(nèi)置繼電器5、6 觸頭斷開,即變頻器停止輸出,同時恒流泵停止工作,然后需手動把變頻器頻率調(diào)整到“0”位,同時 SA 旋鈕開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“0”位即可。
(4)陳化 pH 調(diào)整 :當合成反應釜加完料穩(wěn)定 20min 后,根據(jù) pH 在線監(jiān)測儀判斷,pH 值是否在工藝要求范圍內(nèi),如偏差較大,則由工藝人員決定補加 A 溶液或 B 溶液。補加時,變頻器頻率shou先需先確認是在“0”位,然后把需要補加溶液相對應的 SA 旋鈕開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“2”手動位置,然后微調(diào)變頻器頻率,恒流泵即可啟動,然后參考在線 pH 值使其達到工藝要求范圍內(nèi)之后,然后調(diào)整變頻器頻率至“0”位,同時旋鈕開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“0”位即可完成此操作。
4.2 應用效果
按照以上設備布置及變頻器控制恒流泵微調(diào)的控制方法生產(chǎn),在之后連續(xù)跟蹤生產(chǎn)合成的 38 釜中,根據(jù)現(xiàn)場工藝記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計,pH 值偏差需要微調(diào)的只有2 釜,占合成量的5.2%,通過微調(diào)使其 pH 值達到工藝要求范圍內(nèi) ;陳化合成結(jié)束后主要檢測物料粒度 D50 指標,都在18~23μm,半成品一次合格率達到100% 工藝要求。設備在近一年來合成期間的使用當中沒有出現(xiàn)任何故障問題,電氣儀表及配套設施的性能比較牢固可靠,系統(tǒng)改造投運以來,可用性及可靠性明顯,運行穩(wěn)定。
5 結(jié)束語
隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,儀表自動控制相對于傳統(tǒng)控制有了很大的進步,通過儀表自動控制在精細化工行業(yè)中的普及應用,企業(yè)的生產(chǎn)能力和水平不斷提高,而且由于儀表自動控制的精que性和穩(wěn)定性,儀表出現(xiàn)故障的可能性極大降低,延長了設備的使用壽命。因此,不斷完善提高儀表自動控制在傳統(tǒng)控制中的技術(shù)與應用,對于精細化工行業(yè)的發(fā)展有著不可忽視的重要作用。
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