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技術(shù)文章
磁翻板液位計(jì)對(duì)于改進(jìn)酸堿計(jì)量箱液位計(jì)量值方法的應(yīng)用
閱讀次數(shù)：812 發(fā)布時(shí)間：2019/11/5 7:25:15
磁翻板液位計(jì)對(duì)于改進(jìn)酸堿計(jì)量箱液位計(jì)量值方法的應(yīng)用
0 引言
酸堿液計(jì)量箱是離子交換水處理系統(tǒng)中，用于貯存再生用酸、堿液的計(jì)量設(shè)備。計(jì)量箱的容積一般可按再生用量與設(shè)計(jì)要求選用， 一般在常壓下工作，主要用于陽(yáng)、陰、混床離子交換系統(tǒng)再生劑的貯存和計(jì)量，或其它工藝的酸堿貯存和計(jì)量。用于計(jì)量箱的液位計(jì)有多種方案選擇，磁翻板液位計(jì)，浮球式液位計(jì)等都是很好的選擇。本文簡(jiǎn)單介紹離子交換法除鹽水處理工藝和浙江中控ECS100 DCS 控制系統(tǒng)，分析原修改酸堿罐計(jì)量箱液位計(jì)量值的方法存在的不足之處，以及從DCS 系統(tǒng)控制方面采取的解決方案。
1 熱電分公司水處理工藝簡(jiǎn)介
唐山三友化工股份有限公司熱電分公司水處理工藝采用離子交換法除鹽。該方法法主要使用原水先后通過(guò)陽(yáng)離子交換器(陽(yáng)床)，陰離子交換器(陰床)內(nèi)的陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂來(lái)完成的，主要包括水系統(tǒng)、酸堿系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)。
1.1 水系統(tǒng)
水系統(tǒng)(生水系統(tǒng)、制水系統(tǒng)、除鹽水系統(tǒng))使用的原水為地下水和碳化回水(用作碳化冷卻的地下水)，由供排水車(chē)間供給，入虹吸慮池后，到集水池，由加壓泵送往除鹽水系統(tǒng)進(jìn)行除鹽，主系統(tǒng)為單元式一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)，陽(yáng)、陰床為雙室沸騰浮動(dòng)床，分為A、B、C、D、E 五套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)可單獨(dú)運(yùn)行。比如遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)通過(guò)將測(cè)量信號(hào)以4-20mA信號(hào)方式輸出，可以連接到系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，與系統(tǒng)的其他設(shè)備的配合，就可以實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量與控制。水系統(tǒng)工藝流程如圖1 所示。該公司采用浙江中控ECS100 DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，每套系統(tǒng)出力190 t/h，制出除鹽水入除鹽水箱后用除鹽泵打出，加氨后送往汽機(jī)除氧和化工系統(tǒng)生產(chǎn)使用。
1.2 酸堿系統(tǒng)
酸堿系統(tǒng)包括酸（堿）低位槽、酸（堿）高位槽、酸（堿）泵、酸（堿）計(jì)量箱、噴射器等設(shè)備，工藝流程如圖2、圖3 所示。
1.3 酸堿計(jì)量箱
酸、堿計(jì)量箱是離子交換水處理系統(tǒng)中用于貯存再生用酸、堿液的計(jì)量設(shè)備（共2 套）。在對(duì)于酸堿介質(zhì)測(cè)量的過(guò)程中，防腐型的磁翻板液位計(jì)可以很好適合測(cè)量需求，內(nèi)襯四氟的磁翻板液位計(jì)對(duì)于酸堿溶液的防腐蝕性能非常穩(wěn)定，無(wú)論對(duì)于常溫或不超過(guò)100度的高溫酸堿溶液都有著很好的表現(xiàn)。計(jì)量箱的容積按設(shè)計(jì)要求選用，主要用于陽(yáng)、陰、混床離子交換系統(tǒng)再生劑的貯存和計(jì)量，或其它工藝的酸堿貯存和計(jì)量。在計(jì)量箱計(jì)量及進(jìn)酸堿過(guò)程中需要注意：計(jì)量酸堿的量要嚴(yán)格按照制水設(shè)備需求制定，過(guò)量的話(huà)會(huì)造成能源浪費(fèi)和制水成本的提高，計(jì)量量不足會(huì)造成設(shè)備內(nèi)樹(shù)脂再生程度不夠，導(dǎo)致再生不合格，從而影響制水質(zhì)量及數(shù)量，影響生產(chǎn)安全平穩(wěn)；計(jì)量箱液位要準(zhǔn)確可靠，若用來(lái)計(jì)量酸堿量的液位計(jì)（表）不夠精確， 在計(jì)量時(shí)，DCS 控制系統(tǒng)會(huì)按照錯(cuò)誤的反饋信息計(jì)量，造成實(shí)際計(jì)量不準(zhǔn)確，影響再生效果或造成能耗的提高。
通過(guò)水處理流程圖及酸堿系統(tǒng)圖可看出主要用關(guān)于改進(jìn)酸堿計(jì)量箱液位計(jì)量值方法的研究
圖2 酸系統(tǒng)工藝流程
圖3 堿系統(tǒng)工藝流程
到酸堿計(jì)量的設(shè)備是陽(yáng)、陰、混床離子交換系統(tǒng)。陽(yáng)、陰及混床是水處理主要制水設(shè)備，原水經(jīng)陽(yáng)、陰及混床內(nèi)的陽(yáng)離子和陰離子交換樹(shù)脂處理后，生成滿(mǎn)足鍋爐及化工單位生產(chǎn)使用的除鹽水。因?yàn)殛庩?yáng)樹(shù)脂的可逆性，使得陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可以反復(fù)使用，當(dāng)樹(shù)脂失效時(shí)，可用一定量的酸堿再生，使樹(shù)脂恢復(fù)性能，繼續(xù)制水。這時(shí)，根據(jù)制水設(shè)備（陰、陽(yáng)、混床）容積、樹(shù)脂體積來(lái)計(jì)量酸堿用量，即限定計(jì)量箱液位（上限與下限共8 個(gè)數(shù)據(jù)），輔助完成設(shè)備的再生過(guò)程。為了滿(mǎn)足制水工藝的要求和節(jié)約制水成本，需要及時(shí)修改計(jì)量值。
2 ECS100 DCS 控制系統(tǒng)
浙江中控ECS100 DCS 控制系統(tǒng)由工程師站、操作員控制站、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。
2.1 系統(tǒng)軟件
工程師站裝有AdvanTrol-Pro2.5 組態(tài)平臺(tái)和系統(tǒng)維護(hù)工具。通過(guò)系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)生成適合于生產(chǎn)工藝要求的應(yīng)用系統(tǒng)，具體功能包括系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義、操作組態(tài)、流程圖畫(huà)面組態(tài)、報(bào)表程序編制等。AdvanTrol-Pro2.5 組態(tài)平臺(tái)包括兩大部分， 一部分為系統(tǒng)組態(tài)軟件：系統(tǒng)組態(tài)軟件、圖形化編程軟件、流程圖制作軟件等； 另一部分為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件：實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、報(bào)警記錄軟件、趨勢(shì)記錄軟件等。圖形化編程軟件是浙江中控系列控制系統(tǒng)用于編制系統(tǒng)控制方案的圖形編程工具， 按IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，集成了LD、FBD、ST 等編程語(yǔ)言，是一種高效的圖形編程環(huán)境。組態(tài)好的控制邏輯通過(guò)編譯和下裝到控制站中運(yùn)行。
流程圖制作軟件用于組態(tài)工藝流程圖，組態(tài)好的工藝流程圖通過(guò)編譯和傳送可在操作員站的監(jiān)控軟件中運(yùn)行。
2.2 系統(tǒng)變量
ECS100 控制系統(tǒng)的變量根據(jù)控制和系統(tǒng)的要求可定義為1 字節(jié)、2 字節(jié)、4 字節(jié)、8 字節(jié)四種形式，其中1 字節(jié)變量用于內(nèi)部或外部開(kāi)關(guān)量，2 字節(jié)變量可定義為浮點(diǎn)數(shù)、半浮點(diǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)類(lèi)型，半浮點(diǎn)數(shù)可在工藝流程圖畫(huà)面中修改其數(shù)值并寫(xiě)入控制器中。
3 改造實(shí)施
3.1 原控制方案存在的不足
原控制方案為了滿(mǎn)足制水工藝的要求和節(jié)約制水成本，需要頻繁修改8 個(gè)酸堿計(jì)量箱的計(jì)量值，這8個(gè)計(jì)量值是通過(guò)ST 編程語(yǔ)言編制的控制邏輯來(lái)控制相關(guān)設(shè)備的，而這些工作只能由DCS 技術(shù)人員在系統(tǒng)組態(tài)軟件的IO 輸入?yún)?shù)對(duì)話(huà)框中修改液位報(bào)警值，通過(guò)編譯、下裝等一系列操作來(lái)完成。這種方法存在以下不足：頻繁下裝有可能使控制站初始化，造成整個(gè)系統(tǒng)停車(chē)；修改不及時(shí)有可能造成酸堿過(guò)多或過(guò)少，影響制水質(zhì)量及數(shù)量，影響生產(chǎn)安全平穩(wěn)；不利于節(jié)約能源，使制水成本增加。
3.2 改造方案
鑒于以上不足，DCS 技術(shù)人員提出以下改造方案：首先在數(shù)據(jù)庫(kù)定義8 個(gè)2 字節(jié)變量（半浮點(diǎn)數(shù)），如圖4 中LI3404A1_H 等, 在控制畫(huà)面添加如圖5 所示流程圖，從而可以在控制畫(huà)面為這8 個(gè)2 字節(jié)變量賦值，然后通過(guò)控制邏輯將這些數(shù)據(jù)再賦值給實(shí)際控制酸堿進(jìn)量的變量LI3404A1.HI 等（原控制方案已定義）。給予工藝操作人員權(quán)限，能根據(jù)工藝要求在工藝流程圖畫(huà)面及時(shí)修改8 個(gè)2 字節(jié)變量，即酸堿計(jì)量箱計(jì)量值。
4 結(jié)語(yǔ)
這次改革創(chuàng)新既解決了原控制方案的隱患，增加了水處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行的安全系數(shù)，又減少了能源的消耗，使用一段時(shí)間后反映效果良好，為公司節(jié)省酸堿消耗費(fèi)用約5 萬(wàn)元/年。
0 引言
酸堿液計(jì)量箱是離子交換水處理系統(tǒng)中，用于貯存再生用酸、堿液的計(jì)量設(shè)備。計(jì)量箱的容積一般可按再生用量與設(shè)計(jì)要求選用， 一般在常壓下工作，主要用于陽(yáng)、陰、混床離子交換系統(tǒng)再生劑的貯存和計(jì)量，或其它工藝的酸堿貯存和計(jì)量。用于計(jì)量箱的液位計(jì)有多種方案選擇，磁翻板液位計(jì)，浮球式液位計(jì)等都是很好的選擇。本文簡(jiǎn)單介紹離子交換法除鹽水處理工藝和浙江中控ECS100 DCS 控制系統(tǒng)，分析原修改酸堿罐計(jì)量箱液位計(jì)量值的方法存在的不足之處，以及從DCS 系統(tǒng)控制方面采取的解決方案。
1 熱電分公司水處理工藝簡(jiǎn)介
唐山三友化工股份有限公司熱電分公司水處理工藝采用離子交換法除鹽。該方法法主要使用原水先后通過(guò)陽(yáng)離子交換器(陽(yáng)床)，陰離子交換器(陰床)內(nèi)的陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂來(lái)完成的，主要包括水系統(tǒng)、酸堿系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)。
1.1 水系統(tǒng)
水系統(tǒng)(生水系統(tǒng)、制水系統(tǒng)、除鹽水系統(tǒng))使用的原水為地下水和碳化回水(用作碳化冷卻的地下水)，由供排水車(chē)間供給，入虹吸慮池后，到集水池，由加壓泵送往除鹽水系統(tǒng)進(jìn)行除鹽，主系統(tǒng)為單元式一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)，陽(yáng)、陰床為雙室沸騰浮動(dòng)床，分為A、B、C、D、E 五套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)可單獨(dú)運(yùn)行。比如遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)通過(guò)將測(cè)量信號(hào)以4-20mA信號(hào)方式輸出，可以連接到系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，與系統(tǒng)的其他設(shè)備的配合，就可以實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量與控制。水系統(tǒng)工藝流程如圖1 所示。該公司采用浙江中控ECS100 DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，每套系統(tǒng)出力190 t/h，制出除鹽水入除鹽水箱后用除鹽泵打出，加氨后送往汽機(jī)除氧和化工系統(tǒng)生產(chǎn)使用。
1.2 酸堿系統(tǒng)
酸堿系統(tǒng)包括酸（堿）低位槽、酸（堿）高位槽、酸（堿）泵、酸（堿）計(jì)量箱、噴射器等設(shè)備，工藝流程如圖2、圖3 所示。
1.3 酸堿計(jì)量箱
酸、堿計(jì)量箱是離子交換水處理系統(tǒng)中用于貯存再生用酸、堿液的計(jì)量設(shè)備（共2 套）。在對(duì)于酸堿介質(zhì)測(cè)量的過(guò)程中，防腐型的磁翻板液位計(jì)可以很好適合測(cè)量需求，內(nèi)襯四氟的磁翻板液位計(jì)對(duì)于酸堿溶液的防腐蝕性能非常穩(wěn)定，無(wú)論對(duì)于常溫或不超過(guò)100度的高溫酸堿溶液都有著很好的表現(xiàn)。計(jì)量箱的容積按設(shè)計(jì)要求選用，主要用于陽(yáng)、陰、混床離子交換系統(tǒng)再生劑的貯存和計(jì)量，或其它工藝的酸堿貯存和計(jì)量。在計(jì)量箱計(jì)量及進(jìn)酸堿過(guò)程中需要注意：計(jì)量酸堿的量要嚴(yán)格按照制水設(shè)備需求制定，過(guò)量的話(huà)會(huì)造成能源浪費(fèi)和制水成本的提高，計(jì)量量不足會(huì)造成設(shè)備內(nèi)樹(shù)脂再生程度不夠，導(dǎo)致再生不合格，從而影響制水質(zhì)量及數(shù)量，影響生產(chǎn)安全平穩(wěn)；計(jì)量箱液位要準(zhǔn)確可靠，若用來(lái)計(jì)量酸堿量的液位計(jì)（表）不夠精確， 在計(jì)量時(shí)，DCS 控制系統(tǒng)會(huì)按照錯(cuò)誤的反饋信息計(jì)量，造成實(shí)際計(jì)量不準(zhǔn)確，影響再生效果或造成能耗的提高。
通過(guò)水處理流程圖及酸堿系統(tǒng)圖可看出主要用關(guān)于改進(jìn)酸堿計(jì)量箱液位計(jì)量值方法的研究
圖2 酸系統(tǒng)工藝流程
圖3 堿系統(tǒng)工藝流程
到酸堿計(jì)量的設(shè)備是陽(yáng)、陰、混床離子交換系統(tǒng)。陽(yáng)、陰及混床是水處理主要制水設(shè)備，原水經(jīng)陽(yáng)、陰及混床內(nèi)的陽(yáng)離子和陰離子交換樹(shù)脂處理后，生成滿(mǎn)足鍋爐及化工單位生產(chǎn)使用的除鹽水。因?yàn)殛庩?yáng)樹(shù)脂的可逆性，使得陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可以反復(fù)使用，當(dāng)樹(shù)脂失效時(shí)，可用一定量的酸堿再生，使樹(shù)脂恢復(fù)性能，繼續(xù)制水。這時(shí)，根據(jù)制水設(shè)備（陰、陽(yáng)、混床）容積、樹(shù)脂體積來(lái)計(jì)量酸堿用量，即限定計(jì)量箱液位（上限與下限共8 個(gè)數(shù)據(jù)），輔助完成設(shè)備的再生過(guò)程。為了滿(mǎn)足制水工藝的要求和節(jié)約制水成本，需要及時(shí)修改計(jì)量值。
2 ECS100 DCS 控制系統(tǒng)
浙江中控ECS100 DCS 控制系統(tǒng)由工程師站、操作員控制站、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。
2.1 系統(tǒng)軟件
工程師站裝有AdvanTrol-Pro2.5 組態(tài)平臺(tái)和系統(tǒng)維護(hù)工具。通過(guò)系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)生成適合于生產(chǎn)工藝要求的應(yīng)用系統(tǒng)，具體功能包括系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義、操作組態(tài)、流程圖畫(huà)面組態(tài)、報(bào)表程序編制等。AdvanTrol-Pro2.5 組態(tài)平臺(tái)包括兩大部分， 一部分為系統(tǒng)組態(tài)軟件：系統(tǒng)組態(tài)軟件、圖形化編程軟件、流程圖制作軟件等； 另一部分為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件：實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、報(bào)警記錄軟件、趨勢(shì)記錄軟件等。圖形化編程軟件是浙江中控系列控制系統(tǒng)用于編制系統(tǒng)控制方案的圖形編程工具， 按IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，集成了LD、FBD、ST 等編程語(yǔ)言，是一種高效的圖形編程環(huán)境。組態(tài)好的控制邏輯通過(guò)編譯和下裝到控制站中運(yùn)行。
流程圖制作軟件用于組態(tài)工藝流程圖，組態(tài)好的工藝流程圖通過(guò)編譯和傳送可在操作員站的監(jiān)控軟件中運(yùn)行。
2.2 系統(tǒng)變量
ECS100 控制系統(tǒng)的變量根據(jù)控制和系統(tǒng)的要求可定義為1 字節(jié)、2 字節(jié)、4 字節(jié)、8 字節(jié)四種形式，其中1 字節(jié)變量用于內(nèi)部或外部開(kāi)關(guān)量，2 字節(jié)變量可定義為浮點(diǎn)數(shù)、半浮點(diǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)類(lèi)型，半浮點(diǎn)數(shù)可在工藝流程圖畫(huà)面中修改其數(shù)值并寫(xiě)入控制器中。
3 改造實(shí)施
3.1 原控制方案存在的不足
原控制方案為了滿(mǎn)足制水工藝的要求和節(jié)約制水成本，需要頻繁修改8 個(gè)酸堿計(jì)量箱的計(jì)量值，這8個(gè)計(jì)量值是通過(guò)ST 編程語(yǔ)言編制的控制邏輯來(lái)控制相關(guān)設(shè)備的，而這些工作只能由DCS 技術(shù)人員在系統(tǒng)組態(tài)軟件的IO 輸入?yún)?shù)對(duì)話(huà)框中修改液位報(bào)警值，通過(guò)編譯、下裝等一系列操作來(lái)完成。這種方法存在以下不足：頻繁下裝有可能使控制站初始化，造成整個(gè)系統(tǒng)停車(chē)；修改不及時(shí)有可能造成酸堿過(guò)多或過(guò)少，影響制水質(zhì)量及數(shù)量，影響生產(chǎn)安全平穩(wěn)；不利于節(jié)約能源，使制水成本增加。
3.2 改造方案
鑒于以上不足，DCS 技術(shù)人員提出以下改造方案：首先在數(shù)據(jù)庫(kù)定義8 個(gè)2 字節(jié)變量（半浮點(diǎn)數(shù)），如圖4 中LI3404A1_H 等, 在控制畫(huà)面添加如圖5 所示流程圖，從而可以在控制畫(huà)面為這8 個(gè)2 字節(jié)變量賦值，然后通過(guò)控制邏輯將這些數(shù)據(jù)再賦值給實(shí)際控制酸堿進(jìn)量的變量LI3404A1.HI 等（原控制方案已定義）。給予工藝操作人員權(quán)限，能根據(jù)工藝要求在工藝流程圖畫(huà)面及時(shí)修改8 個(gè)2 字節(jié)變量，即酸堿計(jì)量箱計(jì)量值。
4 結(jié)語(yǔ)
這次改革創(chuàng)新既解決了原控制方案的隱患，增加了水處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行的安全系數(shù)，又減少了能源的消耗，使用一段時(shí)間后反映效果良好，為公司節(jié)省酸堿消耗費(fèi)用約5 萬(wàn)元/年。
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