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染整企业数字化转型的基础构建(七)——烧碱工艺浓度的测控②

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-12-27  作者:陈立秋  浏览次数:74
核心提示:陈立秋,中国纺织工程学会染整专业委员会特聘首席专家,获得中国染整行业终身荣誉奖。现从事染整工程的创新工作。
 由式(4)可知,D/d愈大,测量灵敏度愈高。根据测量灵敏度及测量范围要求,可以确定小圆柱的直径d并计算其高度h。
图7所示是传感器安装图。图中∅55为设备开孔尺寸或稳定筒的插入孔,l为液位变化量,其不得低于浮筒上端面,L为安装尺寸。
(2)图8是螺线管式差动变压器结构示意图一,它由一个初级线圈两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。差动变压器将浮筒非电量的位移变化转换为线圈互感变化,次级绕组用差动形式连接。在非电量测试中,应用最多的是螺线管式差动变压器,它可以测出1~100mm机械位移,并具有测试精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。
按线圈绕组排列,一节式灵敏度高,三节式零点残余电压较小,通常采用二节式和三节式。
差动变压器式传感器中的两个次级线圈反相串联,并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下,其等效电路如图9所示。
容器中液体密度的变化将引起液体对浮筒所产生的浮力变化,此浮力的变化使测量弹簧产生形变直到与它平衡为止。由于位于传感器差动变压器内的衔铁位移与测量弹簧所产生的变形量相等,因此,密度的改变,即改变了衔铁与差动变压器的相对位置,输出一定电势,传至转换器(见图5),转换器输出0~10mA直流统一标准信号,即对应于溶液密度输出1~2g/cm3。
2.3.2 图11是在线液体密度计。
这是一台采用质量平衡技术对工艺控制系统的液体进行检测的仪器,其设计特别简单、精密、可靠。它包括一个独特的专利传感腔,通过旁路接触取样的流束和一个具有远传能力的信号变送器,以接收传感器的输出信号。
传感腔有一个附校正链的全浸铅锤,其中校正链连接到一些固定的基准点上,设计上使铅锤在密度范围的中点,使它达到一个平衡位置,链重等于浮力的重量,并以此作基准。工艺过程中任何密度变化,基准点与铅锤间的链条重量随之改变,从而使铅锤移到一个新的平衡位置。
铅锤在垂直位置上的移动,用一个可动线性差动传感腔里的LVDT检测,并向信号变送器(积分仪)发出一个低压交流信号。温度补偿是用装在传感腔里的RTD来提供的,RTD输出同时也传送信号至变送器,在那儿与密度信号结合,给出实际的密度指示。
需要指出的是,被检测液体是连续进出液,而传感腔中的工艺溶液是通过旁路接触取样,流入一稳定无湍流的流束,从而减少了传感器采样时的干扰,提高了精确度。
2.3.3 智能型带扭矩管的浮力变送器
它将浮筒所受浮力的变化,转换成机械角位移(见图12)。浮筒1垂直地悬挂在杠杆2的一端,杠杆2的另一端与扭力管3、芯轴4的一端,通过法兰固定在仪表外壳5上。芯轴的另一端为自由端,用来输出角位移。当溶液密度变小时,浮筒下沉,扭力管上的扭矩上升,扭角位移变大;当溶液密度变大时,浮筒上升,扭力管上的扭力矩下降,扭角位移变小。芯轴4角位移输出,转换成电信号,以达到远传和调节功能。
134LD智能型带扭矩管的浮力变送器,可利用本机按键进行常规设定,利用计算机软件AB0991或手持终端HT991,通过标准的HART协议进行双向通信该变送器利用金属陶瓷藏膜应变传感技术,模块化设计,信号噪声抑制专用:滤波抗电磁干扰性能符合有关国际标准具有18位信号外理和连线自诊断,可组态设定安全报警值。本机按键操作可通过软件锁定,传感器处的过程温度范围为-195℃~+400℃。
3 碱浓度测量控制实例
3.1 精练碱液浓度电导法控制系统
图13是精练碱液浓度控制系统示意。棉织物精练工艺的烧碱用量约为布重的2.5%~4%,应用酸碱盐浓度变送器(图13中电导变送器9)实时在线检测和控制烧碱槽中的烧碱浓度至浸渍槽烧碱添加浓度值,由计量泵按计算机运算织物的每米克重、工艺车速、轧余率得出实时烧碱的损耗量,精确供液至混合槽1,以保证精练质量。
3.2 丝光碱浓度折射法控制系统
图14是采用连续测定碱液折射率,换算成浓度的测控系统,在该系统中,除碱槽外,另设调整槽,用泵从调整槽向碱槽输液,碱槽则以溢流方式使碱液回流,补给碱液,调整浓度均在调整槽中进行。为了消除两槽之间的浓度梯度,在2min内将全液进行循环。碱液在泵出口处取样然后输入到控制柜内,用折射率测定仪进行连续测定,当测定值与设定值(工艺碱浓度)有差异时,控制装置将指令碱补给控制阀(提供高于工艺碱浓度原碱)或自来水阀动作;当调整槽内碱液因工艺消耗降低到一定液位时,液位控制自来水阀补水的同时,碱液补给控制阀亦会接受碱浓度差值信号动作,直至调整槽内碱液符合工艺所需的补液浓度。
3.3 丝光工艺浓碱比重法测控系统
图15是系统框图。
3.3.1 功能
(1)彩色液晶屏显示,触摸屏操作。
(2)浓度、温度模拟量采集,数字显示。
(3)数据记录及实时、历史曲线显示。
(4)模拟量输出(4~20mA电流信号)烧碱浓度连续控制。
(5)在线校准功能,可实现单点,多点校准。
(6)工艺方案管理功能。
(7)停工自动清洗功能。
(8)实时时钟。
(9)RS232C通信接口
3.3.2 技术指标
(1)浓度测量范围:100~300g/L。
(2)浓度测量精度:±2g/L。
(3)浓度控制精度:±4g/L。
(4)浓度控制稳定性:±2g/L。
(5)温度测量范围:0~100℃。
(6)温度测量精度:±0.5℃。
(7)工作温度范围:5~65℃。
(8)控制器功耗:<12W。
(9)电源:380V,AC,50HZ。
3.3.3 系统组成
系统由密度(比重)测量传感器及变送器、控制器、连续调节阀、开关电磁阀、电源模块、流体管路等组成。
3.3.4 原理介绍
工作时,控制器自动打开电磁阀YV1,关闭电磁阀YV2,三通阀处于常开一端,使工作液取样流过传感器,进行测量;控制器根据工艺设定值和测量值的误差,通过PID运算,输出4~20mA电流,调节YM1的开度,控制添加碱液的流量,以达到控制轧碱槽中烧碱的浓度。停工清洗时,控制器自动打开电磁阀YV2,关闭电磁阀YV1,三通阀处于常闭一端,使水流过传感器,实现冲洗。当设定的冲洗时间到达时,控制器控制各开关阀工作待命。
由于工艺液的特性,系统对传感器的输出进行了多级非线性校准和温度补偿处理,其中两级为现场校对,核准,浓度控制采用闭环增量式PID算法, PID参数现场整定,调整方便。
随着染整技术的不断革新,以及生产过程自动化的发展,对于各种工艺变量的在线测控,要求传感器准确度高、可靠性高、稳定性好,具备一定的数据处理能力,并能自检、自校、自补偿。传统的传感器已不能满足要求。
随着计算机技术和网络通信技术的飞速发展,计算机网络正渗透到染整生产的全过程。这就要求从传统的现场模拟信号通信方式转为现场级全数字信号通信方式,即传感器现场级的数字化网络方式。因此,基于现场总线网络控制系统(FCS)和基于以太网(Ethernet)等的传感器网络化技术的开发和应用得到了迅速发展。
现场传感器实现信息化功能已是大势所趋,这就需要我们不断学习、开发和应用智能传感器、网络传感器、信息传感器,为加速染整生产自动化过程而努力。
 
 
 
 
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