浸漬堿密度在線監控

摘要：浸漬堿溶液濃度是化纖行業的一個重要質量指標，我國化纖工業生產過程自動化裝備水平普遍不高，基本停留在離線分析、手工調整、經驗控制階段，導致企業生產效率低、資源消耗大、質量不穩定，制約著化纖工業的發展。為解決上述問題，在粘膠生產制備過程中，通過應用密度儀將堿液密度信息傳輸給生產控制人員和自動化設備，從而達到準確監測堿液密度的良好效果。

關鍵詞：在線監控；浸漬堿密度；堿溶液調配

中圖分類號：TQ325 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0059-02

1 在線監控技術原理

按照流體力學定律，當介質在垂直的管道上流動時，任意兩個測點的壓力差由兩部分組成，即靜壓差和摩擦阻力，其中靜壓差在兩測點位置固定的情況下，壓力變化可反映出流體密度變化，進而反映濃度變化。

2 在線監控設計方案

此監控系統是由電磁閥門、壓力變送器、溫度計、DCS控制器及若干電線等組成。需要監測三個重要參數：壓差值、物料溫度、環境溫度。管道電磁閥門調整濃堿和壓榨液加入量。為了從差壓輸出信號中準確地獲得介質的密度信息，需要從測得的差壓信號中剔除摩擦阻力信號。

在堿液罐體及管道上開孔并插入熱電阻監控溶液的溫度（環境溫度監控只需配置一個熱電阻，懸掛在差壓變送器毛細管附近）。同此，在罐體、管道開孔后安裝壓力變送器，利用雙法蘭取壓（兩法蘭監控點距離恒定），精確監控出此恒定距離的差壓值并輸出一個標準的4～20mA電流信號，將上述三路信號接入DCS控制器中。控制器根據輸入的電流信號計算出堿液密度和濃度并和程序中的標準的密度-濃度進行對比后發出兩種信號，一種4～20mA電流信號輸入到電磁閥，另一種信號輸入到自控室的電腦顯示屏中。電磁根據信號調整閥門開度，以達到對溶液濃度進行自動調控的目的。

3 實驗數據對比

為達到設計效果，制作小型化的實驗裝置，通過檢測溫度、密度等主要數據測算出平均值及差值，并與現場實際測量數據對比，檢測方案的可行性及應注意的問題。

從表1中的數據可以看出，通過將堿液物料的密度計算出的濃度與操作工實際測量的數據對比，絕對誤差的典型值不大于正負1%，可以滿足工業生產要求。同時，堿液溫度對密度的測量有一定的影響。為減少干擾因素，在方案實施過程中，對介質溫度和環境溫度變化引起的誤差需進行補償校正，從而提高準確性。

4 在線監控系統的技術優勢

（1）在前期生產過程中，化驗結果傳達給生產控制人員存在平均一個小時的時間滯后，檢測結果不能代表當前時間的生產情況。過程工業強調生產過程的實時性、整體性，各生產裝置間存在復雜的關系，要求及時協調，以求整個生產裝置運行平穩、高效。在線監控技術的應用可以及時調整堿液用量，優化產品質量，大幅降低產品的不合格率。

（2）堿液取樣送至實驗室化驗分析一般采用化學試劑檢測或專門的監控設備，化驗人員的工作強度較高（1小時/次）。在線監控技術的應用可以減少化學試劑的使用和化驗儀器設備的開機率，降低實驗人員的工作量

（8小時/1次）。

（3）與常見的密度分析儀相比，本系統對量程沒有限制，可根據實際需要進行調整。響應速度快，能實時監控堿液密度，當達到設置的一些重要密度值時，系統會以報警等方式進行提示以便后續操作。

（4）自動化堿液調配在使用過程中，工藝生產可停止調配增濃液，停用部分堿液循環泵，在降低能耗方面也有明顯效果。

5 經濟效益

遠達纖維有限公司已經對現有的浸漬堿液系統改造完成，投入生產。經濟和生產效果比較明顯：

（1）每個運轉班組中，堿站崗由以前的2個人轉變為1個人（人工費5萬/年），全年節省人工費：4×5=20萬元（四個班組）。

（2）通過改造堿站可以節省3個增溶液罐和8臺50kW的堿液循環泵，全年節省電費：8臺×50kW×330天×24小時×0.49元/kWh=155.232萬元。

全年按330天運轉，電費0.49元/kWh。

（3）堿液濃度波動頻率大大降低（波動頻率就是超出控制范圍的次數）。

全年節省費用：20+155.232=175.232萬元。

在線系統投資費用6萬元。

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