磁翻板液位计对于改进酸碱计量箱液位计量值方法的应用

　　0 引言
　　酸碱液计量箱是离子交换水处理系统中，用于贮存再生用酸、碱液的计量设备。计量箱的容积一般可按再生用量与设计要求选用， 一般在常压下工作，主要用于阳、阴、混床离子交换系统再生剂的贮存和计量，或其它工艺的酸碱贮存和计量。用于计量箱的液位计有多种方案选择，磁翻板液位计，浮球式液位计等都是很好的选择。本文简单介绍离子交换法除盐水处理工艺和浙江中控ECS100 DCS 控制系统，分析原修改酸碱罐计量箱液位计量值的方法存在的不足之处，以及从DCS 系统控制方面采取的解决方案。
 
　　1 热电分公司水处理工艺简介
　　唐山三友化工股份有限公司热电分公司水处理工艺采用离子交换法除盐。该方法法主要使用原水先后通过阳离子交换器(阳床)，阴离子交换器(阴床)内的阳、阴离子交换树脂来完成的，主要包括水系统、酸碱系统和其它辅助系统。

 
　　1.1 水系统
　　水系统(生水系统、制水系统、除盐水系统)使用的原水为地下水和碳化回水(用作碳化冷却的地下水)，由供排水车间供给，入虹吸虑池后，到集水池，由加压泵送往除盐水系统进行除盐，主系统为单元式一级复床除盐系统，阳、阴床为双室沸腾浮动床，分为A、B、C、D、E 五套系统，每套系统可单独运行。比如远传磁翻板液位计通过将测量信号以4-20mA信号方式输出，可以连接到系统的DCS系统中，与系统的其他设备的配合，就可以实现液位的测量与控制。水系统工艺流程如图1 所示。该公司采用浙江中控ECS100 DCS控制系统进行控制，每套系统出力190 t/h，制出除盐水入除盐水箱后用除盐泵打出，加氨后送往汽机除氧和化工系统生产使用。
 


　　1.2 酸碱系统
酸碱系统包括酸（碱）低位槽、酸（碱）高位槽、酸（碱）泵、酸（碱）计量箱、喷射器等设备，工艺流程如图2、图3 所示。

 
　　1.3 酸碱计量箱
酸、碱计量箱是离子交换水处理系统中用于贮存再生用酸、碱液的计量设备（共2 套）。在对于酸碱介质测量的过程中，防腐型的磁翻板液位计可以很好适合测量需求，内衬四氟的磁翻板液位计对于酸碱溶液的防腐蚀性能非常稳定，无论对于常温或不超过100度的高温酸碱溶液都有着很好的表现。计量箱的容积按设计要求选用，主要用于阳、阴、混床离子交换系统再生剂的贮存和计量，或其它工艺的酸碱贮存和计量。在计量箱计量及进酸碱过程中需要注意：计量酸碱的量要严格按照制水设备需求制定，过量的话会造成能源浪费和制水成本的提高，计量量不足会造成设备内树脂再生程度不够，导致再生不合格，从而影响制水质量及数量，影响生产安全平稳；计量箱液位要准确可靠，若用来计量酸碱量的液位计（表）不够精确， 在计量时，DCS 控制系统会按照错误的反馈信息计量，造成实际计量不准确，影响再生效果或造成能耗的提高。
 
通过水处理流程图及酸碱系统图可看出主要用关于改进酸碱计量箱液位计量值方法的研究 
　　图2 酸系统工艺流程
　　图3 碱系统工艺流程
到酸碱计量的设备是阳、阴、混床离子交换系统。阳、阴及混床是水处理主要制水设备，原水经阳、阴及混床内的阳离子和阴离子交换树脂处理后，生成满足锅炉及化工单位生产使用的除盐水。因为阴阳树脂的可逆性，使得阴阳离子交换树脂可以反复使用，当树脂失效时，可用一定量的酸碱再生，使树脂恢复性能，继续制水。这时，根据制水设备（阴、阳、混床）容积、树脂体积来计量酸碱用量，即限定计量箱液位（上限与下限共8 个数据），辅助完成设备的再生过程。为了满足制水工艺的要求和节约制水成本，需要及时修改计量值。
 
　　2 ECS100 DCS 控制系统
　　浙江中控ECS100 DCS 控制系统由工程师站、操作员控制站、过程控制网络等组成。
　　2.1 系统软件
工程师站装有AdvanTrol-Pro2.5 组态平台和系统维护工具。通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统，具体功能包括系统生成、数据库结构定义、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制等。AdvanTrol-Pro2.5 组态平台包括两大部分， 一部分为系统组态软件：系统组态软件、图形化编程软件、流程图制作软件等； 另一部分为系统运行监控软件：实时监控软件、报警记录软件、趋势记录软件等。图形化编程软件是浙江中控系列控制系统用于编制系统控制方案的图形编程工具， 按IEC61131-3标准设计，集成了LD、FBD、ST 等编程语言，是一种高效的图形编程环境。组态好的控制逻辑通过编译和下装到控制站中运行。
 
流程图制作软件用于组态工艺流程图，组态好的工艺流程图通过编译和传送可在操作员站的监控软件中运行。
 
　　2.2 系统变量
ECS100 控制系统的变量根据控制和系统的要求可定义为1 字节、2 字节、4 字节、8 字节四种形式，其中1 字节变量用于内部或外部开关量，2 字节变量可定义为浮点数、半浮点数等数据类型，半浮点数可在工艺流程图画面中修改其数值并写入控制器中。
 
　　3 改造实施
　　3.1 原控制方案存在的不足
原控制方案为了满足制水工艺的要求和节约制水成本，需要频繁修改8 个酸碱计量箱的计量值，这8个计量值是通过ST 编程语言编制的控制逻辑来控制相关设备的，而这些工作只能由DCS 技术人员在系统组态软件的IO 输入参数对话框中修改液位报警值，通过编译、下装等一系列操作来完成。这种方法存在以下不足：频繁下装有可能使控制站初始化，造成整个系统停车；修改不及时有可能造成酸碱过多或过少，影响制水质量及数量，影响生产安全平稳；不利于节约能源，使制水成本增加。
 
　　3.2 改造方案
鉴于以上不足，DCS 技术人员提出以下改造方案：*先在数据库定义8 个2 字节变量（半浮点数），如图4 中LI3404A1_H 等, 在控制画面添加如图5 所示流程图，从而可以在控制画面为这8 个2 字节变量赋值，然后通过控制逻辑将这些数据再赋值给实际控制酸碱进量的变量LI3404A1.HI 等（原控制方案已定义）。给予工艺操作人员权限，能根据工艺要求在工艺流程图画面及时修改8 个2 字节变量，即酸碱计量箱计量值。




 
　　4 结语
　　这次改革创新既解决了原控制方案的隐患，增加了水处理工艺稳定运行的安全系数，又减少了能源的消耗，使用一段时间后反映效果良好，为公司节省酸碱消耗费用约5 万元/年。


上一条：投入式智能液位变送器在水泵水轮机顶盖排水系统中的应用
下一条：简述磁翻板液位计四种连接方式的特点和应用场合