液氯充装系统自动化改造

王丽媛

(甘肃稀土新材料有限责任公司烧碱厂，甘肃 白银 730922)



【仪表与自动化】

液氯充装系统自动化改造

王丽媛*

(甘肃稀土新材料有限责任公司烧碱厂，甘肃 白银 730922)

液氯；充装；自动控制

分析了手动充装液氯存在的问题，介绍了液氯充装系统的自动化改造方案及采用的主要设备。

甘肃稀土新材料股份有限公司烧碱厂(以下简称“甘肃稀土烧碱厂”)原液氯充装采用人工手动控制，存在超装等各种不同程度的安全隐患。2016年，应国家安监局对液氯充装及管理系统的技术要求，甘肃稀土烧碱厂对液氯充装系统进行了自动化改造。

1 手动液氯充装工艺流程

1.1 钢瓶充装

将检验合格的钢瓶吊到充装秤上并连接好相应管路，开启液氯充装泵，打开进液阀开始充装。操作人员实时观察称重显示器上的显示量，达到目标值时一人关闭进液阀，另一人打开回流阀，保持充装压力在1 MPa，关闭钢瓶阀门，充装完成。

1.2 槽车充装

将检验合格的槽车开到汽车衡上并连接好相应管路，开启液氯充装泵，打开进液阀开始充装。操作人员实时观察称重显示器上的显示量，达到目标值时关闭进口阀，停止充装泵，完成充装。

2 存在的问题

操作人员须实时观察称重显示器上的显示量，有时可能会出现超重或充装不足的情况，存在一定的安全隐患；需要1位工作人员专门负责开关回流阀，既不易精准控制压力，也不方便操作，在一定程度上增加了劳动强度。

3 自动化改造

3.1 自动控制方案

采用PLC自动控制，在钢瓶充装管道上安装了压力变送器和气动调节阀，用于检测和调节充装管道压力；采用智能仪表将压力控制在1 MPa；在现场安装操作箱就地控制气动阀开关，当PLC出现故障时进行现场充装作业；在控制系统安装管理IC卡，以便开展液氯生产及使用等途径的溯源管理。

3.2 自动充装工艺要求

3.2.1 钢瓶监控

检验合格允许充装的液氯钢瓶经检查符合要求后，方可进入充装程序。

3.2.2 充装

来自液氯泵的液氯经过切断阀进入钢瓶，PLC在线实时监测钢瓶质量，一旦达到目标值，自动关闭入口切断阀，并将充装压力稳定在1 MPa。

3.2.3 报警

当充装量达到目标值的90%时，首次报警;当充装量达到95%时第2次报警，同时停止充装。

3.3 功能

自动化控制系统由高精度数字称重控制终端、控制单元、执行机构等组成，具有数据采集、分析和运算等功能，用以完成液氯的定量充装，实现自动控制，声光报警，监控信息显示、打印，数据传输以及数据储存。

该系统电子平台称重终端配套使用高精度剪切梁式称重传感器和智能化称重显示仪，数字称重控制终端具有自动零跟踪、自动去皮、动态检测等功能，零点、量程标定等简单快捷；执行机构、限位开关、阀门/电动机状态、启/停命令等由S7200 PLC控制。

3.4 充装过程

操作人员在控制箱上选择泵的启/停方式为“远程”，在运行画面中分别输入钢瓶自重、钢瓶充装量数据，选择好液氯充装泵，点击“开始充装”按键。充装泵自动启动后进口切断阀自动打开，开始充装，称重传感器将液氯的质量变成4～20 mA电信号传到PLC，PLC再与目标值进行比较[1]。当充装量达到目标值的90%时，第1次报警；当充装量达到目标值的95%时，第2次报警，同时PLC命令执行机构关闭切断阀，停止充装。此时管道压力上升，高于1 MPa，回流调节阀自动进行压力调节，始终保持充装压力在1 MPa。

在充装过程中，当出现异常情况时，按下“紧急停止”按键，充装全部停止。充装流程如图1所示。

图1 液氯充装流程示意图Fig.1 Process flow diagram of liquid chlorine filling

3.5 主要设备

主要设备如下：专用钢瓶秤，SCS-3，梅特勒托利多仪器有限公司，2套，额定称量3 t；汽车衡，SCS-80，1套，最大称量80 t，显示分度值10 kg，将控制箱内附件及称重仪表显示和DN50切断阀信号接入控制系统，实现自动控制；液氯钢瓶现场操作箱(称重控制终端 2台， 防腐、防水型按钮、指示灯2套)，特殊防腐处理，静电喷涂后再涂环氧冨锌树脂漆，外涂环氧树脂，防腐型(IP65)，2套；液氯专用气动程控阀，DN25，PN25，2套，电磁阀及接线盒要求防爆，单作用执行器，气开阀，气源接口1/4；可编程控制器主站(PLC控制箱)，S7-200，1套；打印机，1套；1 kVA UPS电源(集UPS、净化、稳压、保护于一体)，1套；工业计算机(含总线通讯卡)，内存4 G，硬盘320 G，液晶显示器，1台；液氯充装专用智能管理系统软件架构(包括数据管理和控制等应用软件)，1套；液氯充装管路及紫铜管路，8根；液氯充装和紫铜管路专用连接卡箍，8套；压力容器IC卡使用登记证管理系统，包含充装单位操作软件，手持POS操作终端机，单位充装卡(安全验证卡)2张，充装操作员卡5张，1套。

3.6 称重控制终端主要技术参数及特点

防护等级：IP65;最大显示分度数:10 000;A/D转换率:300次/s；灵敏度:0.3 μV/分度值；精度等级:OIML 10 000 e；数据输出(串行口)：标准RS485 20 mA电流;使用温度范围:-30～45 ℃;相对湿度:10%～95% (无冷凝);电源:220 V (-15%～10%),49～61 Hz;键盘和按钮皮重功能，皮重内锁;自动零跟踪，自动去皮,动态检测;可显示毛重、皮重、净重; 断电保护功能;简化方式的键盘输入调校。

4 改造效果

液氯充装自动化改造完成后，真正实现了氯气泄漏零事故，同时大大提高了充装精度和速度；不用人为采用回流阀来控制充装压力，避免了因调节不及时造成的压力过高使管道振动或回罐体液氯量增加而使液氯的汽化量增大，造成能源浪费。

[1] 陈玉银，宋雷.片碱半自动包装系统的改造[J].氯碱工业,2016，52(8):26-27，30.

[编辑：董红果]

Automatic transformation of liquid chlorine filling system

WANGLiyuan

(Gansu Rare Earth New Material Co., Ltd., Baiyin 730922, China)

liquid chlorine; filling; automatic control

The problems existing in manual filling of liquid chlorine were analyzed. The modification scheme for automatically filling liquid chlorine and main equipment used were introduced.

王丽媛(1985—)，女，助理工程师，现于甘肃稀土新材料有限责任公司烧碱厂从事DCS管理及现场仪表的维护工作。

2017-02-27

TQ056

B

1008-133X(2017)05-0041-02