hy-zps管道自動配酸堿設(shè)備的研制

hy-zps管道自動配酸堿設(shè)備的研制

管道自動配酸設(shè)備國產(chǎn)化的目針對hy-zps管道自動酸提?。▔A）設(shè)備（以下簡稱管道自動酸提取設(shè)備）的實際需要，開發(fā)了hy-zps管道自動酸提?。▔A）設(shè)備（以下簡稱管道自動酸提取設(shè)備）。研制過程經(jīng)歷了2個主要階段,即實驗室模擬試驗和工業(yè)樣機試驗。國外有關(guān)管道自動配酸設(shè)備技術(shù)方面的資料未見報道。國內(nèi)某鈾礦準(zhǔn)備從俄羅斯引進(jìn)一套管道配酸設(shè)備,目前尚未見到設(shè)備的技術(shù)資料。我國都采用容量池人工配酸,這種方法一是勞動強度大;二是配酸精度與均勻性差;三是酸化時間長、生產(chǎn)成本高。為此,研制管道自動配酸系列化設(shè)備用于生產(chǎn)對于改善環(huán)境和降低勞動強度、提高效率和降低成本具有十分重要的意義。管道自動配酸設(shè)備具有技術(shù)先進(jìn)、自動化程度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小(40m3/h處理量設(shè)備的外形尺寸為1600mm×2000mm×3170mm)及運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點,它可廣泛用于化工、濕法冶金不同酸(堿)溶液濃度的配置及環(huán)保廢水中和等領(lǐng)域。管道自動配酸(堿)技術(shù)可形成處理量為1～50m3/h的系列化產(chǎn)品。1工作原則1.1旋流混合器控制裝置設(shè)計管道自動配酸設(shè)備由兩級體積較小的溶液混合器和控制裝置所組成。其中:第1級混合器設(shè)計成濃酸加入量可自動調(diào)節(jié)的溶液旋流混合器;為確保溶液混合均勻,第2級混合器設(shè)計成旋流混合器?？刂蒲b置的核心部件采用SIEMENS產(chǎn)品。原理圖見圖1。1.2自動酸泵的工作原理1.2.1第1級混合器、水溶液旋流混合如圖1所示,動力泵從進(jìn)水口抽提水送入第1級混合器,濃酸液自動從入口經(jīng)電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)入第1級混合器與水溶液旋流混合?；旌弦涸龠M(jìn)入第2級混合器繼續(xù)旋流自攪拌后,流經(jīng)酸度傳感器和流量傳感器直至混合液出口排出合格酸化液。1.2.2帶擾動的智能過程控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)換如圖1所示,控制裝置中裝有數(shù)字手控與實時過程控制2個相互聯(lián)系而又各自相對獨立的數(shù)字化系統(tǒng),數(shù)字手控與實時過程控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由無擾動軟切換自動進(jìn)行。當(dāng)“手動/自動調(diào)節(jié)”開關(guān)撥到“手動調(diào)節(jié)”位置時,設(shè)備的運行受控于數(shù)字手控;當(dāng)“手動/自動調(diào)節(jié)”開關(guān)撥到“自動調(diào)節(jié)”位置時,設(shè)備的運行受控于實時過程控制。1.2.2.控制系統(tǒng)參數(shù)的控制將“手動/自動啟?！遍_關(guān)撥到“手動啟?！蔽恢?“手動/自動調(diào)節(jié)”開關(guān)撥到“手動調(diào)節(jié)”位置;接通控制裝置電源,通過鍵盤設(shè)定配酸值和限產(chǎn)值;然后開啟動力泵(此時,設(shè)備受控于數(shù)字手控操作);手動調(diào)整“軟手操”的數(shù)值(范圍0.2～1,相應(yīng)調(diào)節(jié)閥的開度也隨之改變,與此同時,酸度指示值(實際配酸濃度)亦相應(yīng)變化,“軟手操”的數(shù)值越大,調(diào)節(jié)閥的開度、濃酸流量及酸度指示值亦越大。反之亦然。準(zhǔn)確控制濃酸的加入量,方能使酸度指示值穩(wěn)定在設(shè)定配酸值上);設(shè)備運行穩(wěn)定后,將“手動/自動啟?！遍_關(guān)撥到“自動啟?！蔽恢?當(dāng)酸化液產(chǎn)量達(dá)到設(shè)定限產(chǎn)值時,自動關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥,同時連續(xù)報警1min;然后自動停動力泵(或關(guān)電動閥);最后CPU自動停機。1.2.2.實時過程控制實時過程控制系統(tǒng)由控制核心部件和外圍部件(SIEMENS產(chǎn)品)、測量部件(酸度和流量計由本院自動化所自行研制)、執(zhí)行部件(電動調(diào)節(jié)閥和交流接觸器)所組成。見圖2。實時控制軟件由主控程序和若干中斷服務(wù)程序組成?？刂蒲b置上電軟件自動加載,中央處理器完成系統(tǒng)初始化后,自動掃描運行實時系統(tǒng)檢查程序與實時過程控制(或數(shù)字手控)程序。運行實時過程控制程序前,應(yīng)先按照“數(shù)字手控”原理手動將酸度指示值穩(wěn)定控制在設(shè)定配酸值上;然后將“手動/自動調(diào)節(jié)開關(guān)”撥到“自動調(diào)節(jié)”位置,“手動/自動啟停”開關(guān)撥到“自動啟?！蔽恢?。此后設(shè)備受控于實時過程控制系統(tǒng)。實時過程控制系統(tǒng)采用PID算法進(jìn)行酸度調(diào)節(jié)。當(dāng)酸化液產(chǎn)量達(dá)到設(shè)定限產(chǎn)值時,自動關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥,同時連續(xù)報警1min;然后自動停動力泵(或關(guān)電動閥);最后CPU自動停機。2自動酸泵的主要功能是管道自動化設(shè)備的主要功能2.1或等于0.25mpa管道自動配酸設(shè)備進(jìn)水管道工作壓力大于(或等于)0.25MPa時,第1級混合器自動吸入濃酸旋流與水溶液混合流經(jīng)酸化管再進(jìn)入第2級混合器旋流自攪拌酸化。2.2配酸質(zhì)量濃度值設(shè)定條件可根據(jù)工況下條件通過控制裝置操作按鍵進(jìn)行配酸濃度值、限產(chǎn)值的設(shè)定(修改)。配酸質(zhì)量濃度值可在1～50g/L(含pH值0～14)范圍內(nèi)任意設(shè)定;限產(chǎn)值可在1～250m3范圍內(nèi)任意設(shè)定。2.3軟手操器的設(shè)計軟手操器是利用計算機軟、硬件資源,通過編程而數(shù)字化了的手操器。本軟手操器有2個實用功能:手動調(diào)節(jié)與軟切換。當(dāng)系統(tǒng)處于數(shù)字手控狀態(tài)時,修改軟手操器的數(shù)據(jù)可調(diào)節(jié)濃酸的加入量;當(dāng)系統(tǒng)由數(shù)字手控轉(zhuǎn)入實時過程控制狀態(tài)時,軟手操器自動進(jìn)行無擾動軟切換。2.4自動停車功能當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時,操作一個按鍵強制設(shè)備在30s內(nèi)安全停車。當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到設(shè)定值時,自動關(guān)斷調(diào)節(jié)閥并發(fā)警報,1min后自動停車。2.5有限面積功能采用自行研制的HY-FFL防腐流量計(誤差為0.3%)作配酸產(chǎn)量計量。當(dāng)產(chǎn)量累計達(dá)到限產(chǎn)設(shè)定值時,自動停車。2.6實時流程檢測功能實時過程控制功能包括:1)實施酸度控制調(diào)節(jié);2)實施產(chǎn)量自動監(jiān)控;3)實施設(shè)備自動啟停。3合理設(shè)定配酸值設(shè)定限產(chǎn)主要技術(shù)指標(biāo)為:1)配酸質(zhì)量濃度:0～50g/L(pH值0～14);2)基本誤差:儀表測量誤差±0.4g/L;自控配酸誤差±0.3g/L。3)配酸值設(shè)定:在0～50g/L(pH值0～14)滿量程范圍內(nèi)任意設(shè)定;4)限產(chǎn)值設(shè)定:在0～250m3范圍內(nèi)任意設(shè)定;5)適用溫度:0～90℃;6)工作壓力:≥0.25MPa;7)管道承壓:0.8MPa。4工業(yè)原型試驗和結(jié)果4.1電動控制閥及控制裝置工業(yè)樣機的兩級混合器及管道采用316L不銹鋼制成,動力泵選用耐酸泵,電動調(diào)節(jié)閥選用316L不銹鋼閥芯及閥座,酸度計和流量計選用耐腐蝕材料制成?？刂蒲b置選用進(jìn)口SIEMENS及國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)器件研制而成。工業(yè)樣機具有耐腐蝕性強、運行可靠性高等特點。其配酸能力為40m3/h。4.2工業(yè)原型的調(diào)試和結(jié)果4.2.1工業(yè)樣機進(jìn)水口與試驗臺水池出水口接口1)將工業(yè)樣機安裝在試驗臺上(見圖3);2)用耐酸軟管把工業(yè)樣機進(jìn)水口與試驗臺水池出水口相接;3)用耐酸軟管延長工業(yè)樣機混合液出口至酸化液池;4)用耐酸軟管把工業(yè)樣機進(jìn)酸口與硫酸儲槽相接;5)安裝380VAC工作電源電纜。4.2.2主要功能調(diào)整調(diào)試的目的是確保工業(yè)樣機的各項主要功能滿足配酸試驗要求。調(diào)試過程中,用濃色液替代硫酸,進(jìn)行了以下5項功能調(diào)試,結(jié)果如下。1濃色液加入量的確定動力泵以50m3/h的流量(壓力為0.28MPa)將水池中的自來水送入第1級混合器,調(diào)節(jié)濃色液加入量,混合液出口色度相應(yīng)變化,同時流量也相應(yīng)變化,且混合均勻性都很好?；旌弦撼隹诹髁颗c濃色液加入量基本呈線性關(guān)系。2配酸質(zhì)量濃度值的設(shè)定通過控制裝置操作按鍵進(jìn)行配酸質(zhì)量濃度值、限產(chǎn)值的設(shè)定(修改)。配酸質(zhì)量濃度值可在1～50g/L范圍內(nèi)任意設(shè)定;限產(chǎn)值可在1～250m3范圍內(nèi)任意設(shè)定。所設(shè)參數(shù)值斷電不丟失。32手動操作功能在進(jìn)行自動均勻混酸功能調(diào)試時,改變軟手操的數(shù)值調(diào)節(jié)濃色液流量,該項功能操作穩(wěn)定,運行可靠。42自動停車在進(jìn)行自動均勻混酸功能調(diào)試時,還要試驗自動/強制停車操作,結(jié)果均準(zhǔn)確無誤。5有限生產(chǎn)功能每次開機調(diào)試都要進(jìn)行自動停車功能試驗,試驗從未出現(xiàn)故障。4.3工業(yè)樣的酸態(tài)和結(jié)果4.3.1不同配酸濃度對酸壓的影響用濃硫酸與自來水進(jìn)行配酸試驗。將控制裝置的“手動/自動調(diào)節(jié)”開關(guān)撥到手動調(diào)節(jié)位置,“手動/自動啟?！遍_關(guān)撥到自動啟停位置,此時控制裝置處于數(shù)字手控狀態(tài)。接通控制裝置220VAC工作電源;人機對話設(shè)定參數(shù)(如軟手操設(shè)定為0.2;配酸值設(shè)定為5g/L;限產(chǎn)值設(shè)定為5m3);接通380VAC動力泵工作電源啟動設(shè)備運行;此時酸度顯示值為0(因軟手操設(shè)定值為0.2,電動調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài),硫酸不能進(jìn)入第1級混合器)。此后,通過修改軟手操的數(shù)值來調(diào)節(jié)硫酸加入量,使酸度顯示值等于配酸設(shè)定值。配酸產(chǎn)量達(dá)到限產(chǎn)設(shè)定值5m3時,自動報警并關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥,1min后自動停車。打開閥門2和閥門3(見圖3),使配酸主管道溶液循環(huán)回用,限產(chǎn)8m3。使用數(shù)字手控分別進(jìn)行了不同配酸質(zhì)量濃度試驗(從低向高逐項進(jìn)行)。第1級混合器表面溫度隨配酸濃度變化而變化,其它部位均為常溫。全能測試結(jié)果見表1。4.3.2實時過程控制狀態(tài)用濃硫酸與自來水進(jìn)行配酸試驗。在數(shù)字手控狀態(tài)下,使用軟手操調(diào)節(jié)硫酸加入量使酸度指示值為配酸設(shè)定值。然后將“手動/自動調(diào)節(jié)”開關(guān)撥到自動調(diào)節(jié)位置?？刂蒲b置自動軟切換進(jìn)入實時過程控制狀態(tài)。此后,配酸過程全部自動操作。直到配酸產(chǎn)量達(dá)到限產(chǎn)值,自動報警并安全停車。打開閥門2和閥門3(見圖3),使配酸主管道溶液循環(huán)回用。在實時過程控制狀態(tài)下分別進(jìn)行了不同配酸質(zhì)量濃度的試驗(限產(chǎn)15m3)。除第1級混合器溫度升高外,設(shè)備的其它部位均為室溫。全能測試結(jié)果見表2。5自動配酸誤差管道自動配酸設(shè)備集流體力學(xué)與電子科學(xué)應(yīng)用技術(shù)于一體。其設(shè)計方案與技術(shù)路線都是正確的。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,控制功能齊全,運行穩(wěn)定可靠。從工業(yè)樣機試驗結(jié)果看,手控配酸誤差為±0.9g/L,而自動配酸誤差為±0.3g/L?？梢?自動配酸有其優(yōu)越性。工業(yè)樣機從調(diào)試到配酸試驗結(jié)束,歷經(jīng)6個月時間,未出現(xiàn)任何故障。然而設(shè)備的使用壽命尚需投入工業(yè)生產(chǎn)流程中作進(jìn)一步考核。6管道自動配酸技術(shù)1)考慮設(shè)備的抗腐蝕與耐溫性能,管道自動配酸設(shè)備的第1級混合器必須采用316L不銹鋼制造,其它部件均可采用耐腐蝕鋼塑復(fù)合材料制造,以利于降低成本;2)酸度計可根據(jù)實際需