離子膜燒堿一次鹽水自動化儀表選型

何 濤

湖南省化工職業技術學院自動化系

本文是依據離子膜燒堿一次鹽水的生產工序，首先，要熟悉一次鹽水的工藝流程，主要設備，原料，反應機理。然后，根據控制指標和工藝條件進行儀表選型，從提高生產效益和自動化水平考慮，采用的是DCS 控制。

儀表選型的原則

（1）工藝過程條件

工藝過程條件關系到溫度，壓力，流量，黏度，腐蝕性，脈動等因素，是決定儀表選型的主要條件，它關系到儀表選用的合理性，儀表的壽命及車間的防火，防爆，保安等問題。

（2）操作上的重要性

各檢測點的參數在操作上的重要性是儀表的指示、記錄、積算、白凈、控制、遙控等功能的選定依據。一般來說，對工藝的過程影響不大，但需經常監視的變量，可選指示型。對需要經常了解變化趨勢的重要變量，應選記錄型。對一些工藝過程影響較大的，又需要隨時監控的應設控制。對關系到物料衡算和動力消耗而要求計量或經濟核算的變量，宜設積算。一些影響生產或安全的變量，宜設報警。

（3）經濟性和統一性

儀表的選型也決定于投資的規模，應在滿足工藝條件和自控要求的前提下，進行必要的經濟核算，取得適宜的性價比。

（4）儀表的使用和供應情況

選用的儀表應為較成熟的產品，經過現場使用證明性能可靠，同時要注意到選用的儀表應當是貨源供應充沛，不影響工程的施工進度。

總之，在滿足工藝的前提下，綜合考慮各方面的因素，以可靠，適用，經濟，使用方便為原則，選好儀表。要求儀表具有防腐蝕，并具有能適應特殊介質環境的性能。全套裝置一般每年只設一次大檢修，其他時間都是滿負荷的運行，要求儀表具有較高的可靠性。所以在滿足生產工藝計量檢測參數和控制指標的前提下，應盡可能的選用那些價格較低，可靠性較高，具有防腐的儀表。

溫度，壓力，液位，流量，分析儀表選型

（1）溫度儀表

由于鹽水的溫度測量范圍一般不會超過100℃，一般在55℃～60℃。因此，選用鉑熱電阻（Pt100）溫度計作為溫度檢測元件較合適。保護管長度以檢測溫度元件插至被測介質溫度變化靈敏，并有代表性的位置為原則，保護管的材質可選用防腐性能較好的鉭。因被測介質具有易結晶的特點，溫度計的連接方式最好采用法蘭連接方式。接線盒可選用防濺式或防水式 。

（2）壓力儀表

①測量范圍、需要的精度及測量功能；

②測量儀表面對的環境；

③被測介質的物理化學性質和狀態，如強酸、強堿、粘稠、易凝固結晶和汽化等工況；

④操作條件的變化，如介質溫度、壓力、濃度的變化。

⑤工程儀表選型要有統一的考慮，要求盡可能地減少規格品種，減少備品備件，以利管理；

⑥實際的工藝情況：應一次鹽水的工況要求，現場壓力測量儀表，應選用膜盒耐震式壓力表，刻度盤直徑選用150mm，測量范圍以正常值在上限值的1/3～2/3 為好，測量精度選用 1.5 級。對需要遠距離傳輸，集中顯示的壓力測量場合，可選用EJA 系列差壓變送器，送到DCS去顯示。

（3）液位儀表

液位顯示和壓力表有很大的相似性，對于NaCLO 高位槽，FeCl3 高位槽等設備的液位檢測可采用EJA 差壓變送器并配隔離罐送到DCS 去顯示和記錄。應使測量顯示值在量程的1/3～2/3 為好，精度在1.5 級以下都可以。連接方式是法蘭式連接，法蘭材質最好用防腐效果較好的合金。

（4）流量儀表

流量儀表的選型應綜合的考慮各類儀表的性能，流體特性，安裝條件，環境條件，經濟因素，從而達到適用經濟。

對于遠傳的優先選用的是電磁流量計，因為它具有無相對運動部分，無節流元件。能滿足工藝易結晶的特點。特別適合對本系統介質的測量。在使用的時候應注意要保持電磁流量計始終充滿液體。測量值應在量程的1/3～2/3。在測量蒸汽的流量的時候采用的是孔板配差壓變送器，注意的是測量是要配用隔離罐，該技術成熟，使用方便。現場指示的可用轉子流量計，該儀表具有結構簡單，品種齊全，輸出特性接近于線性，壓損低等特點。

（5）分析儀表

由于分析儀表具有滯后大的特點，所以分析儀表應從以下考慮：

①分析對象的考慮。

②分析儀表性能的選擇。選擇性，響應時間，精確度。

③適應安裝環境的要求。

④經濟性和操作的復雜程度。

本系統采用的都是工業PH 計。具有較好的適用范圍，能滿足控制指標的測量控制需要。通過轉換能把信號轉換成4～20mA 與和DCS 相接。

（6）其他配件的選擇

配電器，端子排等配件應按照相應容量的大小來配置，并應有一定容量的剩余。一般按1.2～1.5 倍考慮。

調節閥選型和計算

（1）調節閥選型

調節閥的選型應考慮以下幾方面

①執行機構的類型。

②閥的類型，閥內件的材質。

③調節閥的口徑。

④調節閥的流量特性。

⑤調節閥的開閉形式。

氣動薄膜調節閥具有防爆、結構簡單、工作可靠、容易維護等特點。結合本工藝具有腐蝕性和易結晶的特點，采用的是隔膜閥。對蒸汽的控制使用的是籠式閥。并配電/氣閥門定位器和空氣過濾減壓閥，以改善調節品質。調節閥的閥體、閥芯、填料材質等也應該按工藝條件來選擇。

（2）化鹽桶溫度調節的Cv 計算

工藝介質：120℃的蒸汽，最大的流量是70000kg/h，閥前的絕壓是0.2MPa，閥后的絕壓是0.1Mpa，膨脹系數是1.82×104，入口的密度是1.12kg/m3，

y 氣體膨脹系數

x 壓差比

p1閥前壓力

p2閥后壓力

ps閥入口處蒸汽的密度

所以 kv=0.8

CV=1.167kv=1.167×0.8=0.93

根據查表可得 DN20，dn=10

離子膜燒堿一次鹽水生產裝置自控設計儀表一覽表

結語

本次對離子膜燒堿一次鹽水自動化儀表選型，總的來說能較好的滿足對工藝控制的要求，但是也存在一些問題，對本次選型的優缺點和對策總結如下。

優點：

（1）選用的儀表都是生產實踐中有著廣泛應用，具有較好的性能，能較好的滿足生產的實際需要。

（2）采用的是DCS 控制，可靠性高，對提高自動化水平和優化配置各種原料，提高經濟效益，靈活的修改控制方案，和以后的技術改造有很大的優越性。

缺點：

（1）由于分析儀表的本身存在的滯后的精度問題，將對控制指標有影響。

（2）由于工藝介質存在易結晶和腐蝕性，需要定時對儀表進行相應的處理，以防止儀表對工藝控制的影響。

對策：

（1）使用較好的儀表，對于分析儀表的結果的很大變化的時候，可采取人工取樣和儀表取樣相鋪的原則，以提高控制的指標。

（2）合理選用各種儀表，可設置相應的設施，對于那些不重要的觀測點可以選些能滿足要求并價格便宜的產品。定期對管路和儀表進行沖洗，減少因結晶等問題對系統造成的影響，從而提高控制的質量。