硫酸裝車(chē)系統(tǒng)流量計(jì)

電磁流量計(jì)的工作原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，當(dāng)有介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。

應(yīng)用行業(yè)：

適用于測(cè)量封閉管道中導(dǎo)電液體和漿液的體積流量，廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、水處理、化工、輕工、紡織、電力和采礦等行業(yè)。

主要特點(diǎn)：

·*的抗腐蝕能力，幾乎可測(cè)任何導(dǎo)電液體
·測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響
·抗干擾力強(qiáng)，幾乎不受外界干擾
·儀表內(nèi)部無(wú)任何阻流部件，無(wú)壓損，屬于節(jié)能型儀表
·直管段要求低，可在線(xiàn)標(biāo)定
·具有自檢和自診斷功能，方便檢修
·在現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需要在線(xiàn)修改量程

技術(shù)參數(shù)：

常用流速-流量對(duì)照表流速（m/s）； 流量（m3/h） 口徑（mm）

安裝管道要求：

安裝接線(xiàn)說(shuō)明：

發(fā)煙硫酸汽車(chē)裝車(chē)系統(tǒng)的自動(dòng)化改造：

針對(duì)現(xiàn)有硫酸汽車(chē)裝車(chē)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，紫金銅業(yè)有限公司采用了基于PLC控制的硫酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一體式電磁流量計(jì)和帶觸摸屏的PLC控制箱構(gòu)成。汽車(chē)裝車(chē)系統(tǒng)自動(dòng)化改造后裝車(chē)效率提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，并且避免了少裝、多裝現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)安全性大幅度提高。提出了進(jìn)一步完善酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)的幾項(xiàng)措施。

紫金銅業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)紫金銅業(yè)）酸廠現(xiàn)有一條100kt/a酸生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)出的酸送往酸庫(kù)儲(chǔ)存并進(jìn)行汽車(chē)裝車(chē)銷(xiāo)售，利用酸罐與裝車(chē)點(diǎn)的地勢(shì)落差裝車(chē)，硫酸由輸酸管道流經(jīng)手動(dòng)切斷閥、氣動(dòng)切斷閥、裝酸鶴管和防溢流裝置對(duì)槽車(chē)進(jìn)行充裝。人工操作裝車(chē)過(guò)程中存在以下問(wèn)題 ：

1）硫酸是危險(xiǎn)化學(xué)品，嚴(yán)禁超載運(yùn)輸，在充裝過(guò)程中一旦發(fā)生充裝過(guò)量，處理起來(lái)比較麻煩。裝酸鶴管配備防溢流裝置，該裝置液位檢測(cè)點(diǎn)高低不能自由調(diào)節(jié)，不能控制槽車(chē)充裝量。

2）裝車(chē)時(shí)酸霧濃，防溢流檢測(cè)探頭存在著誤報(bào)等因素。

3）充裝槽車(chē)時(shí)，靠人工查看裝車(chē)的酸液位來(lái)控制裝酸量，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

4）不能自動(dòng)記錄充裝車(chē)次，也無(wú)法及時(shí)了解裝車(chē)發(fā)售硫酸質(zhì)量等數(shù)據(jù)。為防止裝車(chē)時(shí)發(fā)生溢流泄漏、降低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度并有效保證人員安全、限制酸超載裝車(chē)運(yùn)輸、提升企業(yè)自動(dòng)化控制水平，紫金銅業(yè)改造安裝了 2 套硫酸汽車(chē)自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)。

1基于PLC控制的酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)

紫金銅業(yè)在原有自動(dòng)切斷閥后裝酸管道上合適位置增裝了1臺(tái)蘇州華陸儀器儀表有限公司生產(chǎn)的HLLDG/Y-50一體式電磁流量計(jì)，增加了1臺(tái)帶觸摸屏的PLC控制箱，構(gòu)成了酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)。PLC控制器控制自動(dòng)切斷閥打開(kāi)，硫酸儲(chǔ)罐的硫酸通過(guò)裝酸管道依次流向手動(dòng)切斷閥、自動(dòng)切斷閥、電磁流量計(jì)和裝酸鶴管，向槽車(chē)進(jìn)行定量充裝。裝車(chē)質(zhì)量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉裝酸閥門(mén)，裝車(chē)完成。自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)有防溢流與靜電接地設(shè)施，可有效地防止溢車(chē)、靜電打火現(xiàn)象[1]。裝硫酸鶴管端部帶有液位檢測(cè)探頭，一旦發(fā)生溢流，防溢流控制器將切斷閥門(mén)，并報(bào)警。

該自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) ：

1）采用華陸智能化一體型電磁流量計(jì)作為酸充裝流量的檢測(cè)裝置，該HLLDG/Y-50電磁流量計(jì)*自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)要求。

2）利用現(xiàn)有的庫(kù)存配件，PLC選用西門(mén)子的S7-200系列的CPU224XP，西門(mén)子S7-200系統(tǒng)可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維修方便、通用性強(qiáng)。自帶有2路模擬量輸入和1路模擬量輸出，使用比較方便。由PLC控制的酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)，相對(duì)于單片機(jī)式的定量裝車(chē)控制儀，其功能更強(qiáng)大，穩(wěn)定性好。

3）觸摸屏選用Weinview的MT8101iE，觸摸屏與PLC串口通信連接，把裝車(chē)需要設(shè)置設(shè)定的控制參數(shù)傳給PLC處理，PLC把流量等數(shù)據(jù)傳至觸摸屏進(jìn)行顯示并進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和操作。

4）裝硫酸自動(dòng)切斷閥是原有的氣開(kāi)式氣動(dòng)閥，它接受 PLC 控制器的控制進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的動(dòng)作，并把開(kāi)到位和關(guān)到位的開(kāi)關(guān)信號(hào)送至PLC控制器。

5）裝硫酸鶴管成套配置的防溢流裝置，液位超過(guò)允許高度時(shí)，裝在鶴管上部的防溢流液位開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖動(dòng)作，發(fā)出控制信號(hào)至PLC控制器，關(guān)閉裝酸閥門(mén)停止裝酸，避免酸溢出，并報(bào)警提醒。

2 硫酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)置

汽車(chē)槽罐車(chē)裝酸量一般設(shè)定在30t左右，酸密度按1.89t/m3 計(jì)，該系統(tǒng)HLLDG/Y-50電磁流量計(jì)*大量程設(shè)為72m3/h，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)0.020m3。電磁流量計(jì)主要參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表 1。

3 硫酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)控制過(guò)程

圖 2 中，S1 為閥門(mén)開(kāi)到位開(kāi)關(guān)，S2 為閥門(mén)關(guān)到位開(kāi)關(guān)，S3 為溢流開(kāi)關(guān)，SB3 為試驗(yàn)按扭，KA2為閥門(mén)開(kāi)到位指示，KA3 為閥門(mén)關(guān)到位指示，KA4為報(bào)警指示。

硫酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)控制過(guò)程如下：

1）電磁流量計(jì)的累積流量以脈沖的形式傳送至 PLC 控制的高速計(jì)數(shù)端子 I0.0，瞬時(shí)流量信號(hào)以4~20 mA 電流的形式經(jīng) 500 Ω 電阻轉(zhuǎn)換為 2~10 V的電壓信號(hào)傳送至 PLC 控制器的 AIW0 端口。

2）PLC控制器接收并處理華陸電磁流量計(jì)傳遞的流量信號(hào)，其中脈沖信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)的裝車(chē)質(zhì)量時(shí)，關(guān)閉中間繼電器KA1，從而關(guān)閉自動(dòng)切斷閥，裝車(chē)完成。瞬時(shí)流量信號(hào)經(jīng) PLC 控制器的 A/D 轉(zhuǎn)換和運(yùn)算處理后于觸摸屏顯示瞬時(shí)流量。

3）觸摸屏PLC控制器的串口進(jìn)行通信連接，裝酸需要設(shè)置或調(diào)整的控制參數(shù)及操作指令由觸摸屏輸入，傳給PLC控制器進(jìn)行處理。PLC控制器把流量等數(shù)據(jù)傳至觸摸屏進(jìn)行顯示，并對(duì)操作數(shù)據(jù)和流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存檔。

4）裝硫酸自動(dòng)切斷閥接受 PLC 控制器的控制，進(jìn)行開(kāi)啟閥門(mén)和關(guān)閉閥門(mén)的動(dòng)作，并把開(kāi)到位和關(guān)到位的開(kāi)關(guān)信號(hào)送至 PLC 控制器。在PLC發(fā)出打開(kāi)自動(dòng)切斷閥的信號(hào)后，PLC未收到自動(dòng)切斷閥開(kāi)到位信號(hào)，自動(dòng)將自動(dòng)切斷閥關(guān)閉，停止裝車(chē)作業(yè)并報(bào)警。

5）裝硫酸鶴管成套配置的防溢流裝置檢測(cè)到溢流信號(hào)（開(kāi)關(guān)量），防溢流裝置自動(dòng)報(bào)警，并把溢流信號(hào)傳送至PLC控制器，由PLC控制器關(guān)閉自動(dòng)切斷閥，并進(jìn)行報(bào)警記錄。

6）開(kāi)始裝硫酸前現(xiàn)場(chǎng)需要在觸摸屏上確認(rèn)“裝酸設(shè)定量”的值（見(jiàn)圖 3），按觸摸屏“清零”按鈕將“裝酸計(jì)數(shù)量”清零 ；按下“裝酸”按扭 SB1，中間繼電器 KA1 閉合，自動(dòng)切斷閥閥門(mén)打開(kāi)，開(kāi)始裝酸。當(dāng) PLC 控制器接收到累計(jì)脈沖，計(jì)數(shù)到“裝酸設(shè)定量”的值時(shí)，PLC 控制器斷電中間繼電器 KA1，自動(dòng)切斷閥關(guān)閉，裝酸完成。裝酸中途如果遇到問(wèn)題，按“停止”按鈕 SB2，閥門(mén)關(guān)閉 ；“裝酸計(jì)數(shù)量”暫停計(jì)數(shù)，注意不要按“清零”按鈕。問(wèn)題處理完后，按“裝酸”按鈕 SB1，閥門(mén)打開(kāi)，繼續(xù)裝酸，“裝酸計(jì)數(shù)量”繼續(xù)增加。該自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)有“急停”開(kāi)關(guān) SA，特殊情況下，不經(jīng)過(guò)PLC 控制器，直接關(guān)閉自動(dòng)切斷閥，停止裝車(chē)作業(yè)并報(bào)警。

1）系統(tǒng)校正功能。因酸密度隨季節(jié)、環(huán)境溫度等因素變化而變化，當(dāng)“裝酸計(jì)數(shù)量”與實(shí)際過(guò)磅量差距較大時(shí)，需要適當(dāng)調(diào)整“*密度”的設(shè)定值。

2）歷史記錄功能。觸摸屏“歷史記錄”頁(yè)面按時(shí)間倒序記錄了系統(tǒng)進(jìn)行清零、裝酸、停止、急 停、開(kāi)關(guān)液位保護(hù)、開(kāi)關(guān)*閥門(mén)等主要操作的時(shí)間記錄，還有裝車(chē)時(shí)間、次數(shù)和累計(jì)質(zhì)量等數(shù)據(jù)的保存，必要時(shí)可在此頁(yè)面對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行查看。

４　實(shí)際使用效果

隨機(jī)抽取某天 w(H2SO4)104.5%酸自動(dòng)裝車(chē)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表 2），其中實(shí)載量是罐車(chē)裝酸后質(zhì)量減去罐車(chē)質(zhì)量后的數(shù)據(jù)。該自動(dòng)裝酸的控制精度高，取得了預(yù)期的效果。

該酸自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)不僅裝車(chē)效率高，避免了少裝或多裝的現(xiàn)象，還降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，安全性提高，環(huán)保性好，大大提高了管理水平。通過(guò)半年多的運(yùn)用，自動(dòng)控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的效果。后期還可以增加溫度檢測(cè)，把溫度值送入PLC的AIW1端口，進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使裝酸質(zhì)量的控制更加準(zhǔn)確。為防止裝車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生水擊現(xiàn)象和沖量現(xiàn)象，還可以通過(guò)更換自動(dòng)切斷閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、加裝智能閥門(mén)定位器、利用 PLC 的模擬量輸出端口，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的多段控制，使裝硫酸過(guò)程控制更加精準(zhǔn)。