淺析化工企業(yè)酸區(qū)地槽泵的自動液位控制
[摘要]現(xiàn)代化工企業(yè)中在大量使用酸區(qū)地槽液下泵,其自動液位控制關(guān)系到環(huán)境保護、安全生產(chǎn)。本文針對目前市場上成型的各種形式自動液位控制器的使用、維護及修理狀況進行分析。闡述制作性能穩(wěn)定、控制可靠的自動液位控制器的方法及原理。
[關(guān)鍵詞] 酸區(qū)地槽 自動控制 制作 性能 可靠
一、引言:
云天化國際云峰分公司在化工生產(chǎn)中大量使用酸區(qū)地槽液下泵,遍及硫酸廠、磷酸廠、磷肥廠, 在環(huán)境保護、安全生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。但是由于磷酸、硫酸等的強腐蝕性導致了許多市場上成型（包括進口的液位控制器）的液位控制器難以維護、故障率高且維修成本高。并且一但發(fā)生故障, 操作人員如果沒有及時發(fā)現(xiàn)、采取措施,就容易產(chǎn)生環(huán)保事故,嚴重影響周邊環(huán)境,造成下游水體水質(zhì)惡化?，F(xiàn)針對目前市場上成型的各種形式自動液位控制器的使用、維護及修理狀況進行分析；研究制作性能穩(wěn)定、控制可靠的自動液位控制器,把其制作的方法、原理做簡要分析；希望能對從事電氣設(shè)計、維修和管理工作的人員有所幫助。
二、市場上各種形式的自動液位控制器的使用、維修狀況及存在問題
液位控制器的形式有浮球式液位計、超聲波液位計、雷達液位計、電極接觸式液位計等。
浮球式開關(guān)是利用微動開關(guān)或水銀開關(guān)做接點零件，當電纜浮球以重錘為原點上揚一定角度時（通常微動開關(guān)上揚角度為280±20，水銀開關(guān)上揚角度為100±20 ，開關(guān)便會有ON或OFF信號輸出；一般用塑膠壓制成型，也有用不銹鋼制成；但是由于電纜要存在于地槽酸池中，且電纜在地槽高液位時泡在高溫酸液體中，電纜容易被腐蝕，造成故障，甚至于產(chǎn)生環(huán)保事故，影響周邊環(huán)境；所以不適用于酸、堿及高溫的液體場所控制。
雷達液位計采用發(fā)射－反射－接收的工作模式。雷達液位計的天線發(fā)射出電磁波，這些電磁波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，雷達液位計幾乎能用于所有液體的液位測量。
超聲波液位計是由微處理器控制的數(shù)字物位儀表，在測量脈沖超聲波由傳感器發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。由于超聲波的傳播速度隨介質(zhì)和實際環(huán)境下溫度或密度、壓力第條件的變化而改變，因而要用超聲波檢測液位還必須加以改進。
上述兩種先進的液位控制器先后在云峰公司磷肥一廠的磷酸區(qū)地槽泵的液位控制中使用，但由于使用環(huán)境太差：1.酸區(qū)潮濕、腐蝕性大;2.酸霧彌漫;3.液面波動大;4.酸中雜質(zhì)、雜物多等原因造成測量的影響;造成雷達液位計及超聲波液位的測量不準甚至不動作，造成地槽泵不運行，發(fā)生地槽漫酸的環(huán)保事故；加之這兩種儀器結(jié)構(gòu)復雜、價格相對昂貴（一般在2.5－3.5萬元）、維修費用高（有時需要整體更換）、維護工作量大、經(jīng)常要對液位計進行清潔、維護，有時一天需要二次以上的維修、處理。且此兩種液位計存在一種狀況，就是必須把酸槽里的酸抽空，無液體時，才控制地槽泵停運，經(jīng)常造成酸中的漂浮物及雜物、塊狀磷石膏等吸入泵口，造成泵被堵塞，每次需用吊車把泵吊起來清理維護，增加了維護費用與勞力，有時達到兩天一次的吊裝清理維護。
三、制作電極式液位控制器的方法及原理
鑒于以上原因，廠領(lǐng)導要求想辦法解決此難題。經(jīng)過對磷酸酸質(zhì)的分析、測量；由于磷酸的具有導電性，于是，動手制作了一套電極接觸法自動控制系統(tǒng)，其工作、控制原理如下：
電氣原理圖如圖一：TM為提供安全電壓的控制變壓器；接點a、b、c為自制液位控制器的電極接點；合上斷路器QF，控制變壓器供出24V安全電壓作為控制電壓，控制回路開始工作，進入預備狀態(tài)；當?shù)夭蹆?nèi)磷酸液位高于下限液位L處時，自制液位控制器接點電極b、c被磷酸導通；如液位繼續(xù)上升達到或超過上限H處時，a、b兩個接點電極被磷酸導通，中間繼電器KA線圈得電動作，KA常開觸頭閉合并且形成自保持;同時KM線圈得電動作，KM主觸頭閉合，電動機得電啟動并且保持持續(xù)運轉(zhuǎn)，帶動液下泵將磷酸從地槽中輸送到磷酸儲槽。當磷酸地槽中的磷酸液位下降至低于上限H處時，a電極與b電極的連接被斷開，但是由于b、c兩個電極還被磷酸導通，電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)（液下泵繼續(xù)工作），當磷酸地槽內(nèi)液位低于下限L時，b、c兩個電極的連接才被斷開，電動機自動停止運轉(zhuǎn)又進入預備狀態(tài)，當液位再次上升到上限H處時重新啟動運轉(zhuǎn)，如此循環(huán)往復工作。
四、在制作、使用過程中必須注意以下要點、保持持續(xù)改進
1.因為控制變壓器要長期帶電運行，容易發(fā)熱；加之控制抽屜柜空間小、散熱差，會導致控制變壓器溫度過高損壞變壓器線圈絕緣，造成變壓器線圈匝間短路，使控制變壓器損壞；于是須在控制柜中安裝一個AC 220V的小風扇對控制變壓器進行強制通風冷卻。
2.自動液位控制器電極（如圖二）由于長期要與磷酸接觸，適宜選用316L不銹鋼材質(zhì)的直徑為￠14mm的圓鋼制作，電極固定塊用耐腐蝕、耐高溫并且絕緣性能好的四氟板制作，液位控制器外套用直徑為￠108mm的不銹鋼管制作，電極、電極固定塊、液位控制器外套都用電鉆鉆洞攻絲然后用螺絲固定，制作完成后，液位控制器耐腐蝕性強、性能穩(wěn)定。
3.因為中間繼電器線圈控制回路要用磷酸來導通，必須考慮中間繼電器線圈的吸合電流及保持電流；41％－46％濃度的磷酸的電阻在65歐姆－95歐姆之間，因此，中間繼電器就必須選用型號為HH54P 線圈電壓為AC24V的中間繼電器，其交流阻抗大，吸合及保持電流小，線圈不容易發(fā)熱。而型號為JZ7-44 線圈電壓為AC24V的中間繼電器, 其交流阻抗小，吸合及保持電流大，線圈容易發(fā)熱。加之磷酸酸濃的頻繁變化，導致中間繼電器的線圈得到的電壓波動，引起鐵心磁阻變化，感抗變化大，流過中間繼電器線圈的電流變化大，吸合及保持的電流大，線圈就容易發(fā)熱損壞。經(jīng)過此項改進,繼電器運行正常。
4.為防止地槽液下泵機械設(shè)備、電氣設(shè)備、操作工誤操作或者磷酸儲槽泄漏等故障，導致磷酸漫出地槽后溢出酸區(qū)圍埂，造成環(huán)保事故，利用同樣原理及方法，又制作了一個磷酸酸區(qū)高液位報警裝置（如圖三），其工作原理如下：當磷酸漫過地槽，進入磷酸事故圍堰時，液位到達d、e兩個電極時，中間繼電器KA1線圈得電構(gòu)成回路，KA1常開觸頭閉合，電鈴得電發(fā)出聲響，提示主控工處理，同時HLR報警紅燈亮，指明報警設(shè)備，杜絕了磷酸泄漏的環(huán)保事故。
五、技改效果分析
經(jīng)過以上的技改，磷酸區(qū)地槽液下泵的自動控制得到了有效、穩(wěn)定的控制，保障了酸區(qū)地槽液下泵的安全、長周期運行;此套裝置制作簡單，原材料價格便宜，一般化工生產(chǎn)廠都有，一套制作材料費用不超過1千元。此套裝置經(jīng)3年多的運行證明其性能穩(wěn)定、控制可靠、維護方便、維修簡單；每年可節(jié)約8t吊車臺班200工時,節(jié)約臺班費用2萬元/年;節(jié)約檢修材料費用3萬元/年,可節(jié)約購買超聲波液位控制器、雷達液位控制器的費用7萬元/年(每年按兩臺計算),合計每年每套可節(jié)約12萬元費用。杜絕了安全環(huán)保事故。
至今，已制作8套，被廣泛的用于云峰公司磷肥廠、磷酸廠、硫酸廠的酸區(qū)地槽液下泵的自動控制,每年總計可節(jié)約96余萬元。為公司的環(huán)境保護、安全生產(chǎn)提供了嚴實、有效的保障;為云天化國際化工云峰公司的生產(chǎn)發(fā)展奠定了堅實的電氣設(shè)備基礎(chǔ)。
[結(jié)束語]電氣技師是一個需要高技能的特殊工種，我們在努力學習新科技、新技能的同時;提高和加強自身的業(yè)務(wù)技術(shù)技能水平，增強工作責任心，拓展思維，加大技術(shù)改造力度，立足本職，大力開展技術(shù)改造;保障電氣設(shè)備的高效、可靠、安全、優(yōu)質(zhì)長周期運行;更好的服務(wù)于工藝生產(chǎn)、服務(wù)于企業(yè)發(fā)展、促進社會和諧發(fā)展。
[致謝]本文在寫作中得到了云南省化工高級技校電氣教研室各位老師的精心指導及審閱,在此表示衷心的感謝!
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