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技術文章
磁翻板液位計對于改進酸堿計量箱液位計量值方法的應用
閱讀次數：790 發布時間：2019/11/5 7:25:15
磁翻板液位計對于改進酸堿計量箱液位計量值方法的應用
0 引言
酸堿液計量箱是離子交換水處理系統中，用于貯存再生用酸、堿液的計量設備。計量箱的容積一般可按再生用量與設計要求選用， 一般在常壓下工作，主要用于陽、陰、混床離子交換系統再生劑的貯存和計量，或其它工藝的酸堿貯存和計量。用于計量箱的液位計有多種方案選擇，磁翻板液位計，浮球式液位計等都是很好的選擇。本文簡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，分析原修改酸堿罐計量箱液位計量值的方法存在的不足之處，以及從DCS 系統控制方面采取的解決方案。
1 熱電分公司水處理工藝簡介
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陽離子交換器(陽床)，陰離子交換器(陰床)內的陽、陰離子交換樹脂來完成的，主要包括水系統、酸堿系統和其它輔助系統。
1.1 水系統
水系統(生水系統、制水系統、除鹽水系統)使用的原水為地下水和碳化回水(用作碳化冷卻的地下水)，由供排水車間供給，入虹吸慮池后，到集水池，由加壓泵送往除鹽水系統進行除鹽，主系統為單元式一級復床除鹽系統，陽、陰床為雙室沸騰浮動床，分為A、B、C、D、E 五套系統，每套系統可單獨運行。比如遠傳磁翻板液位計通過將測量信號以4-20mA信號方式輸出，可以連接到系統的DCS系統中，與系統的其他設備的配合，就可以實現液位的測量與控制。水系統工藝流程如圖1 所示。該公司采用浙江中控ECS100 DCS控制系統進行控制，每套系統出力190 t/h，制出除鹽水入除鹽水箱后用除鹽泵打出，加氨后送往汽機除氧和化工系統生產使用。
1.2 酸堿系統
酸堿系統包括酸（堿）低位槽、酸（堿）高位槽、酸（堿）泵、酸（堿）計量箱、噴射器等設備，工藝流程如圖2、圖3 所示。
1.3 酸堿計量箱
酸、堿計量箱是離子交換水處理系統中用于貯存再生用酸、堿液的計量設備（共2 套）。在對于酸堿介質測量的過程中，防腐型的磁翻板液位計可以很好適合測量需求，內襯四氟的磁翻板液位計對于酸堿溶液的防腐蝕性能非常穩定，無論對于常溫或不超過100度的高溫酸堿溶液都有著很好的表現。計量箱的容積按設計要求選用，主要用于陽、陰、混床離子交換系統再生劑的貯存和計量，或其它工藝的酸堿貯存和計量。在計量箱計量及進酸堿過程中需要注意：計量酸堿的量要嚴格按照制水設備需求制定，過量的話會造成能源浪費和制水成本的提高，計量量不足會造成設備內樹脂再生程度不夠，導致再生不合格，從而影響制水質量及數量，影響生產安全平穩；計量箱液位要準確可靠，若用來計量酸堿量的液位計（表）不夠精確， 在計量時，DCS 控制系統會按照錯誤的反饋信息計量，造成實際計量不準確，影響再生效果或造成能耗的提高。
通過水處理流程圖及酸堿系統圖可看出主要用關于改進酸堿計量箱液位計量值方法的研究
圖2 酸系統工藝流程
圖3 堿系統工藝流程
到酸堿計量的設備是陽、陰、混床離子交換系統。陽、陰及混床是水處理主要制水設備，原水經陽、陰及混床內的陽離子和陰離子交換樹脂處理后，生成滿足鍋爐及化工單位生產使用的除鹽水。因為陰陽樹脂的可逆性，使得陰陽離子交換樹脂可以反復使用，當樹脂失效時，可用一定量的酸堿再生，使樹脂恢復性能，繼續制水。這時，根據制水設備（陰、陽、混床）容積、樹脂體積來計量酸堿用量，即限定計量箱液位（上限與下限共8 個數據），輔助完成設備的再生過程。為了滿足制水工藝的要求和節約制水成本，需要及時修改計量值。
2 ECS100 DCS 控制系統
浙江中控ECS100 DCS 控制系統由工程師站、操作員控制站、過程控制網絡等組成。
2.1 系統軟件
工程師站裝有AdvanTrol-Pro2.5 組態平臺和系統維護工具。通過系統組態平臺生成適合于生產工藝要求的應用系統，具體功能包括系統生成、數據庫結構定義、操作組態、流程圖畫面組態、報表程序編制等。AdvanTrol-Pro2.5 組態平臺包括兩大部分， 一部分為系統組態軟件：系統組態軟件、圖形化編程軟件、流程圖制作軟件等； 另一部分為系統運行監控軟件：實時監控軟件、報警記錄軟件、趨勢記錄軟件等。圖形化編程軟件是浙江中控系列控制系統用于編制系統控制方案的圖形編程工具， 按IEC61131-3標準設計，集成了LD、FBD、ST 等編程語言，是一種高效的圖形編程環境。組態好的控制邏輯通過編譯和下裝到控制站中運行。
流程圖制作軟件用于組態工藝流程圖，組態好的工藝流程圖通過編譯和傳送可在操作員站的監控軟件中運行。
2.2 系統變量
ECS100 控制系統的變量根據控制和系統的要求可定義為1 字節、2 字節、4 字節、8 字節四種形式，其中1 字節變量用于內部或外部開關量，2 字節變量可定義為浮點數、半浮點數等數據類型，半浮點數可在工藝流程圖畫面中修改其數值并寫入控制器中。
3 改造實施
3.1 原控制方案存在的不足
原控制方案為了滿足制水工藝的要求和節約制水成本，需要頻繁修改8 個酸堿計量箱的計量值，這8個計量值是通過ST 編程語言編制的控制邏輯來控制相關設備的，而這些工作只能由DCS 技術人員在系統組態軟件的IO 輸入參數對話框中修改液位報警值，通過編譯、下裝等一系列操作來完成。這種方法存在以下不足：頻繁下裝有可能使控制站初始化，造成整個系統停車；修改不及時有可能造成酸堿過多或過少，影響制水質量及數量，影響生產安全平穩；不利于節約能源，使制水成本增加。
3.2 改造方案
鑒于以上不足，DCS 技術人員提出以下改造方案：首先在數據庫定義8 個2 字節變量（半浮點數），如圖4 中LI3404A1_H 等, 在控制畫面添加如圖5 所示流程圖，從而可以在控制畫面為這8 個2 字節變量賦值，然后通過控制邏輯將這些數據再賦值給實際控制酸堿進量的變量LI3404A1.HI 等（原控制方案已定義）。給予工藝操作人員權限，能根據工藝要求在工藝流程圖畫面及時修改8 個2 字節變量，即酸堿計量箱計量值。
4 結語
這次改革創新既解決了原控制方案的隱患，增加了水處理工藝穩定運行的安全系數，又減少了能源的消耗，使用一段時間后反映效果良好，為公司節省酸堿消耗費用約5 萬元/年。
0 引言
酸堿液計量箱是離子交換水處理系統中，用于貯存再生用酸、堿液的計量設備。計量箱的容積一般可按再生用量與設計要求選用， 一般在常壓下工作，主要用于陽、陰、混床離子交換系統再生劑的貯存和計量，或其它工藝的酸堿貯存和計量。用于計量箱的液位計有多種方案選擇，磁翻板液位計，浮球式液位計等都是很好的選擇。本文簡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，分析原修改酸堿罐計量箱液位計量值的方法存在的不足之處，以及從DCS 系統控制方面采取的解決方案。
1 熱電分公司水處理工藝簡介
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陽離子交換器(陽床)，陰離子交換器(陰床)內的陽、陰離子交換樹脂來完成的，主要包括水系統、酸堿系統和其它輔助系統。
1.1 水系統
水系統(生水系統、制水系統、除鹽水系統)使用的原水為地下水和碳化回水(用作碳化冷卻的地下水)，由供排水車間供給，入虹吸慮池后，到集水池，由加壓泵送往除鹽水系統進行除鹽，主系統為單元式一級復床除鹽系統，陽、陰床為雙室沸騰浮動床，分為A、B、C、D、E 五套系統，每套系統可單獨運行。比如遠傳磁翻板液位計通過將測量信號以4-20mA信號方式輸出，可以連接到系統的DCS系統中，與系統的其他設備的配合，就可以實現液位的測量與控制。水系統工藝流程如圖1 所示。該公司采用浙江中控ECS100 DCS控制系統進行控制，每套系統出力190 t/h，制出除鹽水入除鹽水箱后用除鹽泵打出，加氨后送往汽機除氧和化工系統生產使用。
1.2 酸堿系統
酸堿系統包括酸（堿）低位槽、酸（堿）高位槽、酸（堿）泵、酸（堿）計量箱、噴射器等設備，工藝流程如圖2、圖3 所示。
1.3 酸堿計量箱
酸、堿計量箱是離子交換水處理系統中用于貯存再生用酸、堿液的計量設備（共2 套）。在對于酸堿介質測量的過程中，防腐型的磁翻板液位計可以很好適合測量需求，內襯四氟的磁翻板液位計對于酸堿溶液的防腐蝕性能非常穩定，無論對于常溫或不超過100度的高溫酸堿溶液都有著很好的表現。計量箱的容積按設計要求選用，主要用于陽、陰、混床離子交換系統再生劑的貯存和計量，或其它工藝的酸堿貯存和計量。在計量箱計量及進酸堿過程中需要注意：計量酸堿的量要嚴格按照制水設備需求制定，過量的話會造成能源浪費和制水成本的提高，計量量不足會造成設備內樹脂再生程度不夠，導致再生不合格，從而影響制水質量及數量，影響生產安全平穩；計量箱液位要準確可靠，若用來計量酸堿量的液位計（表）不夠精確， 在計量時，DCS 控制系統會按照錯誤的反饋信息計量，造成實際計量不準確，影響再生效果或造成能耗的提高。
通過水處理流程圖及酸堿系統圖可看出主要用關于改進酸堿計量箱液位計量值方法的研究
圖2 酸系統工藝流程
圖3 堿系統工藝流程
到酸堿計量的設備是陽、陰、混床離子交換系統。陽、陰及混床是水處理主要制水設備，原水經陽、陰及混床內的陽離子和陰離子交換樹脂處理后，生成滿足鍋爐及化工單位生產使用的除鹽水。因為陰陽樹脂的可逆性，使得陰陽離子交換樹脂可以反復使用，當樹脂失效時，可用一定量的酸堿再生，使樹脂恢復性能，繼續制水。這時，根據制水設備（陰、陽、混床）容積、樹脂體積來計量酸堿用量，即限定計量箱液位（上限與下限共8 個數據），輔助完成設備的再生過程。為了滿足制水工藝的要求和節約制水成本，需要及時修改計量值。
2 ECS100 DCS 控制系統
浙江中控ECS100 DCS 控制系統由工程師站、操作員控制站、過程控制網絡等組成。
2.1 系統軟件
工程師站裝有AdvanTrol-Pro2.5 組態平臺和系統維護工具。通過系統組態平臺生成適合于生產工藝要求的應用系統，具體功能包括系統生成、數據庫結構定義、操作組態、流程圖畫面組態、報表程序編制等。AdvanTrol-Pro2.5 組態平臺包括兩大部分， 一部分為系統組態軟件：系統組態軟件、圖形化編程軟件、流程圖制作軟件等； 另一部分為系統運行監控軟件：實時監控軟件、報警記錄軟件、趨勢記錄軟件等。圖形化編程軟件是浙江中控系列控制系統用于編制系統控制方案的圖形編程工具， 按IEC61131-3標準設計，集成了LD、FBD、ST 等編程語言，是一種高效的圖形編程環境。組態好的控制邏輯通過編譯和下裝到控制站中運行。
流程圖制作軟件用于組態工藝流程圖，組態好的工藝流程圖通過編譯和傳送可在操作員站的監控軟件中運行。
2.2 系統變量
ECS100 控制系統的變量根據控制和系統的要求可定義為1 字節、2 字節、4 字節、8 字節四種形式，其中1 字節變量用于內部或外部開關量，2 字節變量可定義為浮點數、半浮點數等數據類型，半浮點數可在工藝流程圖畫面中修改其數值并寫入控制器中。
3 改造實施
3.1 原控制方案存在的不足
原控制方案為了滿足制水工藝的要求和節約制水成本，需要頻繁修改8 個酸堿計量箱的計量值，這8個計量值是通過ST 編程語言編制的控制邏輯來控制相關設備的，而這些工作只能由DCS 技術人員在系統組態軟件的IO 輸入參數對話框中修改液位報警值，通過編譯、下裝等一系列操作來完成。這種方法存在以下不足：頻繁下裝有可能使控制站初始化，造成整個系統停車；修改不及時有可能造成酸堿過多或過少，影響制水質量及數量，影響生產安全平穩；不利于節約能源，使制水成本增加。
3.2 改造方案
鑒于以上不足，DCS 技術人員提出以下改造方案：首先在數據庫定義8 個2 字節變量（半浮點數），如圖4 中LI3404A1_H 等, 在控制畫面添加如圖5 所示流程圖，從而可以在控制畫面為這8 個2 字節變量賦值，然后通過控制邏輯將這些數據再賦值給實際控制酸堿進量的變量LI3404A1.HI 等（原控制方案已定義）。給予工藝操作人員權限，能根據工藝要求在工藝流程圖畫面及時修改8 個2 字節變量，即酸堿計量箱計量值。
4 結語
這次改革創新既解決了原控制方案的隱患，增加了水處理工藝穩定運行的安全系數，又減少了能源的消耗，使用一段時間后反映效果良好，為公司節省酸堿消耗費用約5 萬元/年。
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