浅析化工企业酸区地槽泵的自动液位控制
2008/9/2 9:44:00
[摘要]现代化工企业中在大量使用酸区地槽液下泵,其自动液位控制关系到环境保护、安全生产。本文针对目前市场上成型的各种形式自动液位控制器的使用、维护及修理状况进行分析。阐述制作性能稳定、控制可靠的自动液位控制器的方法及原理。
[关键词] 酸区地槽 自动控制 制作 性能 可靠
一、引言:
云天化国际云峰分公司在化工生产中大量使用酸区地槽液下泵,遍及硫酸厂、磷酸厂、磷肥厂, 在环境保护、安全生产中发挥着重要的作用。但是由于磷酸、硫酸等的强腐蚀性导致了许多市场上成型（包括进口的液位控制器）的液位控制器难以维护、故障率高且维修成本高。并且一但发生故障, 操作人员如果没有及时发现、采取措施,就容易产生环保事故,严重影响周边环境,造成下游水体水质恶化。现针对目前市场上成型的各种形式自动液位控制器的使用、维护及修理状况进行分析；研究制作性能稳定、控制可靠的自动液位控制器,把其制作的方法、原理做简要分析；希望能对从事电气设计、维修和管理工作的人员有所帮助。
二、市场上各种形式的自动液位控制器的使用、维修状况及存在问题
液位控制器的形式有浮球式液位计、超声波液位计、雷达液位计、电极接触式液位计等。
浮球式开关是利用微动开关或水银开关做接点零件，当电缆浮球以重锤为原点上扬一定角度时（通常微动开关上扬角度为280±20，水银开关上扬角度为100±20 ，开关便会有ON或OFF信号输出；一般用塑胶压制成型，也有用不锈钢制成；但是由于电缆要存在于地槽酸池中，且电缆在地槽高液位时泡在高温酸液体中，电缆容易被腐蚀，造成故障，甚至于产生环保事故，影响周边环境；所以不适用于酸、碱及高温的液体场所控制。
雷达液位计采用发射－反射－接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些电磁波经被测对象表面反射后，再被天线接收，雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。
超声波液位计是由微处理器控制的数字物位仪表，在测量脉冲超声波由传感器发出，声波经物体表面反射后被同一传感器接收，转换成电信号。由于超声波的传播速度随介质和实际环境下温度或密度、压力第条件的变化而改变，因而要用超声波检测液位还必须加以改进。
上述两种先进的液位控制器先后在云峰公司磷肥一厂的磷酸区地槽泵的液位控制中使用，但由于使用环境太差：1.酸区潮湿、腐蚀性大;2.酸雾弥漫;3.液面波动大;4.酸中杂质、杂物多等原因造成测量的影响;造成雷达液位计及超声波液位的测量不准甚至不动作，造成地槽泵不运行，发生地槽漫酸的环保事故；加之这两种仪器结构复杂、价格相对昂贵（一般在2.5－3.5万元）、维修费用高（有时需要整体更换）、维护工作量大、经常要对液位计进行清洁、维护，有时一天需要二次以上的维修、处理。且此两种液位计存在一种状况，就是必须把酸槽里的酸抽空，无液体时，才控制地槽泵停运，经常造成酸中的漂浮物及杂物、块状磷石膏等吸入泵口，造成泵被堵塞，每次需用吊车把泵吊起来清理维护，增加了维护费用与劳力，有时达到两天一次的吊装清理维护。
三、制作电极式液位控制器的方法及原理
鉴于以上原因，厂领导要求想办法解决此难题。经过对磷酸酸质的分析、测量；由于磷酸的具有导电性，于是，动手制作了一套电极接触法自动控制系统，其工作、控制原理如下：
电气原理图如图一：TM为提供安全电压的控制变压器；接点a、b、c为自制液位控制器的电极接点；合上断路器QF，控制变压器供出24V安全电压作为控制电压，控制回路开始工作，进入预备状态；当地槽内磷酸液位高于下限液位L处时，自制液位控制器接点电极b、c被磷酸导通；如液位继续上升达到或超过上限H处时，a、b两个接点电极被磷酸导通，中间继电器KA线圈得电动作，KA常开触头闭合并且形成自保持;同时KM线圈得电动作，KM主触头闭合，电动机得电启动并且保持持续运转，带动液下泵将磷酸从地槽中输送到磷酸储槽。当磷酸地槽中的磷酸液位下降至低于上限H处时，a电极与b电极的连接被断开，但是由于b、c两个电极还被磷酸导通，电动机继续运转（液下泵继续工作），当磷酸地槽内液位低于下限L时，b、c两个电极的连接才被断开，电动机自动停止运转又进入预备状态，当液位再次上升到上限H处时重新启动运转，如此循环往复工作。
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四、在制作、使用过程中必须注意以下要点、保持持续改进
1.因为控制变压器要长期带电运行，容易发热；加之控制抽屉柜空间小、散热差，会导致控制变压器温度过高损坏变压器线圈绝缘，造成变压器线圈匝间短路，使控制变压器损坏；于是须在控制柜中安装一个AC 220V的小风扇对控制变压器进行强制通风冷却。
2.自动液位控制器电极（如图二）由于长期要与磷酸接触，适宜选用316L不锈钢材质的直径为￠14mm的圆钢制作，电极固定块用耐腐蚀、耐高温并且绝缘性能好的四氟板制作，液位控制器外套用直径为￠108mm的不锈钢管制作，电极、电极固定块、液位控制器外套都用电钻钻洞攻丝然后用螺丝固定，制作完成后，液位控制器耐腐蚀性强、性能稳定。
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3.因为中间继电器线圈控制回路要用磷酸来导通，必须考虑中间继电器线圈的吸合电流及保持电流；41％－46％浓度的磷酸的电阻在65欧姆－95欧姆之间，因此，中间继电器就必须选用型号为HH54P 线圈电压为AC24V的中间继电器，其交流阻抗大，吸合及保持电流小，线圈不容易发热。而型号为JZ7-44 线圈电压为AC24V的中间继电器, 其交流阻抗小，吸合及保持电流大，线圈容易发热。加之磷酸酸浓的频繁变化，导致中间继电器的线圈得到的电压波动，引起铁心磁阻变化，感抗变化大，流过中间继电器线圈的电流变化大，吸合及保持的电流大，线圈就容易发热损坏。经过此项改进,继电器运行正常。
4.为防止地槽液下泵机械设备、电气设备、操作工误操作或者磷酸储槽泄漏等故障，导致磷酸漫出地槽后溢出酸区围埂，造成环保事故，利用同样原理及方法，又制作了一个磷酸酸区高液位报警装置（如图三），其工作原理如下：当磷酸漫过地槽，进入磷酸事故围堰时，液位到达d、e两个电极时，中间继电器KA1线圈得电构成回路，KA1常开触头闭合，电铃得电发出声响，提示主控工处理，同时HLR报警红灯亮，指明报警设备，杜绝了磷酸泄漏的环保事故。
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五、技改效果分析
经过以上的技改，磷酸区地槽液下泵的自动控制得到了有效、稳定的控制，保障了酸区地槽液下泵的安全、长周期运行;此套装置制作简单，原材料价格便宜，一般化工生产厂都有，一套制作材料费用不超过1千元。此套装置经3年多的运行证明其性能稳定、控制可靠、维护方便、维修简单；每年可节约8t吊车台班200工时,节约台班费用2万元/年;节约检修材料费用3万元/年,可节约购买超声波液位控制器、雷达液位控制器的费用7万元/年(每年按两台计算),合计每年每套可节约12万元费用。杜绝了安全环保事故。
至今，已制作8套，被广泛的用于云峰公司磷肥厂、磷酸厂、硫酸厂的酸区地槽液下泵的自动控制,每年总计可节约96余万元。为公司的环境保护、安全生产提供了严实、有效的保障;为云天化国际化工云峰公司的生产发展奠定了坚实的电气设备基础。
[结束语]电气技师是一个需要高技能的特殊工种，我们在努力学习新科技、新技能的同时;提高和加强自身的业务技术技能水平，增强工作责任心，拓展思维，加大技术改
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