摘 要 :隨著對(duì)高端精細(xì)化工產(chǎn)品的需求量不斷增加,對(duì)質(zhì)量要求也越來(lái)越高,對(duì)于像陶瓷電容器用高端銅粉的制備,由實(shí)驗(yàn)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(guò)程中的控制顯得尤為重要。實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(jìn)行,合成反應(yīng)時(shí)兩種溶液(A 液、B 液)需要定流定量(1 ∶ 1 比例)參與反應(yīng),在反應(yīng)后期再根據(jù) pH值做微調(diào) A 液或 B 液流量,使其達(dá)到 pH 值工藝要求范圍內(nèi),這樣對(duì)產(chǎn)品的粒度控制具有一定的保障,然后陳化一定時(shí)間即可完成合成反應(yīng)工作,之后便可進(jìn)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(shè)備選型及安裝注意事項(xiàng)
#初選定使用兩套#普通的高位槽加流量計(jì)自流的方案,由 A、B 溶液配料槽用化工泵經(jīng)過(guò)精密過(guò)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(cè)溫裝置,輔助加熱及罐體保溫等措施,然后在罐體液位計(jì)上做好標(biāo)記,確定好加入總量、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門,使瞬時(shí)流量達(dá)到1 ∶ 1 要求,#
關(guān)鍵的是液位高低的壓力對(duì)流速的影響需要隨時(shí)調(diào)整流量大小,人為因素太多,對(duì)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(shí)企業(yè)也在起步階段,不想投入過(guò)多基建和購(gòu)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(tái)舊搪瓷反應(yīng)釜和攪拌槽加以改造后使用。經(jīng)過(guò)了解,市場(chǎng)上盡管流量計(jì)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(shí)微調(diào)整控制瞬時(shí)流量的成套裝置設(shè)備,(比加油站加油器需要多一個(gè)隨時(shí)微調(diào)節(jié)瞬時(shí)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(shè)備幾乎沒(méi)有。
2 經(jīng)過(guò)查找資料及多方面了解,確定#終方案
1)選用兩臺(tái)無(wú)錫天利生產(chǎn)的 IT50 型工業(yè)恒流泵(蠕動(dòng)泵),進(jìn)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(qiáng)度可靠的特制防腐橡膠材質(zhì)軟管安裝于泵內(nèi)部,通過(guò)一對(duì)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(gè)方向輸送而不會(huì)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(dǎo)輥的強(qiáng)制下,軟管恢復(fù)原狀,此時(shí),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(lái)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(diǎn) :流量誤差范圍可控制在<5% 以內(nèi),并且流量可進(jìn)行線性調(diào)節(jié)。
2)調(diào)速可配國(guó)產(chǎn)安邦信 AMB-G72R2 系列2.2kW 變頻器,操作簡(jiǎn)單,便于維護(hù)。
3)流量計(jì)選用三暢儀表生產(chǎn)的SC-LDE
智能電磁流量計(jì)(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(jì)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(jì)安裝的注意事項(xiàng)
(D 為管道直徑),且越長(zhǎng)越好,如前面有泵和調(diào)節(jié)閥時(shí)要盡可能地增加前直管道的長(zhǎng)度。
2)要考慮其電磁流量計(jì)測(cè)量管必須完全注滿介質(zhì),應(yīng)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(dòng),電磁流量計(jì)的正負(fù)方向應(yīng)與介質(zhì)流動(dòng)方向一致。
3)電磁流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)所,要求將電磁流量計(jì)外殼,被測(cè)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(zhǎng)約 30mm 的圓管管徑,接地線應(yīng)選用 16mm² 多股銅芯線。
4)電磁流量計(jì)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(cè)信號(hào)和反饋信號(hào)相位差120°,使儀表不能正常工作。
5)避免管道振動(dòng),電磁流量計(jì)安裝應(yīng)盡量減少過(guò)程連接上的扭矩和彎曲負(fù)載 ;同時(shí)不要使用電磁流量計(jì)來(lái)支撐管道,#好使用橡膠緩沖安裝連接器來(lái)為電磁流量計(jì)提供附加支撐。
4 按工藝特性要求設(shè)計(jì)控制回路
設(shè)備工藝管道連接如圖1 所示。
電氣線路控制原理 :?jiǎn)?dòng)—合上開(kāi)關(guān) QF- 按下啟動(dòng)按鈕SB2—接觸器 KM 線圈得電—KM 主觸頭吸合同時(shí)輔助觸頭吸合自鎖—變頻器通電。
自動(dòng)控制 :當(dāng)旋鈕開(kāi)關(guān) SA 指向 1 自動(dòng)位置時(shí),(前提流量積算儀需設(shè)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(dòng)—電磁流量計(jì)數(shù)據(jù)反饋到流量積算儀—當(dāng)累計(jì)流量達(dá)到設(shè)定值時(shí)—流量積算儀 ALM1(觸點(diǎn)6 和公共點(diǎn)5)斷開(kāi)—變頻器外接公共點(diǎn) com 和 run 點(diǎn)斷開(kāi),變頻器停止輸出。
手動(dòng)控制 :當(dāng) SA 旋鈕開(kāi)關(guān)打到“2”手動(dòng)位置時(shí),變頻器外接 com 和 run 點(diǎn)接通—變頻器調(diào)整頻率參數(shù)輸出—恒流泵啟動(dòng)。
停止 :當(dāng) SA 旋鈕開(kāi)關(guān)打到“0”停止位置時(shí),變頻器外接公共點(diǎn) com 和 run 點(diǎn)斷開(kāi),變頻器無(wú)輸出—恒流泵停止然后需把變頻器頻率設(shè)置到“0”位,按下 SB1停止即可。
4.1 在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用流程
(1)精密過(guò)濾器段球閥,分別用 A、B 化工泵通過(guò)精密過(guò)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(kāi)關(guān)打到2 手動(dòng)位置,打開(kāi)加熱保溫釜出口球閥、打開(kāi)恒流泵進(jìn)出口球閥,然后分別設(shè)置 A、B 溶液相對(duì)應(yīng)的變頻器頻率為10~15Hz(需小流量循環(huán)),即可啟動(dòng) A、B 恒流泵,然后開(kāi)啟加熱保溫釜攪拌,讓其均勻加熱。當(dāng) A、B 溶液加熱保溫釜溫度達(dá)到工藝制定要求溫度且穩(wěn)定30min 以上時(shí)即可進(jìn)行下一道工序。
(3)合成反應(yīng) :停止 A、B 溶液加熱保溫釜自循環(huán),A、B 溶液對(duì)應(yīng)的兩臺(tái)變頻器頻率設(shè)置歸零后、SA 旋鈕開(kāi)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(shè)置流量積算儀定值參數(shù),輸入需要加入立方數(shù)、瞬時(shí)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(shí)再清零)、按工藝要求設(shè)置好 A、B 溶液變頻器頻率參數(shù),A、B 溶液 SA 旋鈕開(kāi)關(guān)同時(shí)打到“1”自動(dòng)位置即可啟動(dòng)變頻器,然后恒流泵啟動(dòng)開(kāi)始合成反應(yīng) ;流量數(shù)據(jù)經(jīng)電磁流量計(jì)信號(hào)線傳輸?shù)搅髁糠e算儀,顯示瞬時(shí)流量及累積流量,當(dāng)瞬時(shí)流量有差異時(shí),可適當(dāng)微調(diào)整 A 或 B 溶液變頻器頻率,使其瞬時(shí)流量達(dá)到工藝要求的1 ∶ 1 對(duì)等流量,當(dāng)累積流量達(dá)到設(shè)定值時(shí),流量積算儀 ALM1 地衣報(bào)警輸出內(nèi)置繼電器5、6 觸頭斷開(kāi),即變頻器停止輸出,同時(shí)恒流泵停止工作,然后需手動(dòng)把變頻器頻率調(diào)整到“0”位,同時(shí) SA 旋鈕開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至“0”位即可。
(4)陳化 pH 調(diào)整 :當(dāng)合成反應(yīng)釜加完料穩(wěn)定 20min 后,根據(jù) pH 在線監(jiān)測(cè)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(bǔ)加 A 溶液或 B 溶液。補(bǔ)加時(shí),變頻器頻率shou先需先確認(rèn)是在“0”位,然后把需要補(bǔ)加溶液相對(duì)應(yīng)的 SA 旋鈕開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至“2”手動(dòng)位置,然后微調(diào)變頻器頻率,恒流泵即可啟動(dòng),然后參考在線 pH 值使其達(dá)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(shí)旋鈕開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至“0”位即可完成此操作。
4.2 應(yīng)用效果
按照以上設(shè)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(chǎng)工藝記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),pH 值偏差需要微調(diào)的只有2 釜,占合成量的5.2%,通過(guò)微調(diào)使其 pH 值達(dá)到工藝要求范圍內(nèi) ;陳化合成結(jié)束后主要檢測(cè)物料粒度 D50 指標(biāo),都在18~23μm,半成品一次合格率達(dá)到100% 工藝要求。設(shè)備在近一年來(lái)合成期間的使用當(dāng)中沒(méi)有出現(xiàn)任何故障問(wèn)題,電氣儀表及配套設(shè)施的性能比較牢固可靠,系統(tǒng)改造投運(yùn)以來(lái),可用性及可靠性明顯,運(yùn)行穩(wěn)定。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,儀表自動(dòng)控制相對(duì)于傳統(tǒng)控制有了很大的進(jìn)步,通過(guò)儀表自動(dòng)控制在精細(xì)化工行業(yè)中的普及應(yīng)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(dòng)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(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。因此,不斷完善提高儀表自動(dòng)控制在傳統(tǒng)控制中的技術(shù)與應(yīng)用,對(duì)于精細(xì)化工行業(yè)的發(fā)展有著不可忽視的重要作用。
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