CN101069829A - 一种液体排放系统及使用它的精馏塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体排放系统，其特征在于它由液温和液位构成的“与门”逻辑控制系统构成：包括内装“黑体”的玻璃管液位计、电接点温度计、排液电磁阀及含上、下液位限位光电组件和具有六个接线端子的“与门”逻辑电路；液位计与被控的塔釜构成联通器，其内装的“黑体”可漂浮在液位计玻璃管内联通液体的上面，并随液位变化移动；上、下液位限位光电组件均包括光敏二极管和光源电珠，光敏二极管和光源电珠分别构成四个连接端子，并与“与门”逻辑控制电路的四个端子连接；光敏二极管和光源电珠分别安装于玻璃管液位计的两侧，并且上、下液位限位光电组件的安装高度分别为液位需要排放和停止排放的高度；“与门”逻辑电路的另外两个端子，一个与电接点温度计连接，另一个与排液电磁阀驱动电源连接。

Description

一种液体排放系统及使用它的精馏塔

技术领域

本发明涉及一种逻辑自动控制技术，具体为一种由液温和液位两个参数均达到设定数值方可进行液体排放操作的逻辑“与门”自控系统，它可应用在化工分离领域中的精馏塔等设备的釜液排放系统中，替代人工操控，将其改造为自动排放精馏塔，国际专利分类号拟为Int.Cl.B41J 2/175(2006.01)。

技术背景

目前，在工业液体排放控制系统中，例如在化工分离领域中，精馏塔釜液的液位控制和排放系统可分两类：

一类是人工操控的精馏塔釜液排放系统。该排放系统由岗位操作人员根据温度表和液位计的读数来决定是否排液，且完全由其手动操作来完成排液，同时，排放量根据操作人员的个人经验而定。换言之，人工操控的精馏塔釜液排放系统，需要岗位操作人员不停地巡检温度表和液位计，根据操作规程要求作出是否排液的决定，并进行合理操作。很显然，这种操控系统受在岗人员的工作态度、情绪、经验和身体(疲劳)状态等诸多种非技术因素的影响，可控程度低，劳动强度大，安全隐患多。这种人工操控的精馏塔釜液排放系统在现实中特别是中小企业里，应用十分普遍。

另一类是计算机控制的精馏塔釜液自动排放系统。该排放系统由计算机根据精馏塔内上、下限液位传感器发出的信号以及精馏塔釜中液体的温度信号，进行远程自动控制，决定釜液是否排放以及排放多少。显然，这种排放系统可控程度高，劳动强度小，安全隐患少。但这种排放系统需要在精馏塔釜内安装液位远程控制仪表，依靠计算机系统进行数据采集、判断及实时控制。此釜液排放系统费用昂贵，维护费用大，生产成本高，对岗位人员也有相当高的专业技术等级要求。目前，在中小企业里不易应用推广。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种液体排放系统及使用它的精馏塔。该液体排放系统可完全替代人工操作，可根据被控对象液体的温度和液位高度进行“与门”逻辑控制，自动完成液体规定量的排放。该系统成本低，效率高，安全性好，极大地减轻了岗位人员的劳动强度。该液体排放系统可用于精馏塔等设备的釜液排放系统中，替代人工操控，在低成本、高效率、人性化和更安全条件下，实现精馏塔等釜液的自动和定量排放。

本发明解决所述液体排放系统技术问题的技术方案是：设计一种液体排放系统，其特征在于它由液温和液位两物理参量构成的“与门”逻辑控制系统构成：包括内装“黑体”的玻璃管液位计、电接点温度计、排液电磁阀及含上、下液位限位光电组件和具有六个接线端子的“与门”逻辑控制电路；所述的玻璃管液位计与被控的塔釜构成联通器，其内装的“黑体”可漂浮在液位计玻璃管内联通液体的上面，并随其液位的变化而上下移动；所述上、下液位限位光电组件均包括光敏二极管和照射光源电珠，所述的光敏二极管和照射光源电珠分别构成四个连接端子，并与“与门”逻辑控制电路的四个端子连接；所述的光敏二极管和照射光源电珠分别安装于所述玻璃管液位计的两侧，并且所述的上、下液位限位光电组件的安装高度分别为液位需要排放和停止排放的高度；所述“与门”逻辑电路的另外两个端子，一个与所述的电接点温度计连接，另一个与所述的排液电磁阀驱动电源连接。

本发明解决所述精馏塔技术问题的技术方案是：设计一种精馏塔，其特征在于该精馏塔采用本发明所述液体排放系统作为其釜液排放系统。

与现有技术相比，本发明所述液体排放系统使用后，可将在岗人工观察温度和液位仪表，判断是否开启阀门排放釜液和关闭釜液排放电磁阀，控制排放量的诸多主观判断与人工操控环节，完全由通用元器件构建的液体排放“与门”逻辑电路控制系统所代替。本发明液体排放系统控制精准，工作可靠，不受在岗人员人为因素的影响，成本低廉，效率提高，劳动强度降低，安全性良好；与计算机控制的液体自动排放系统相比，工作性能相同，而价格却大幅降低(实施例设计的本发明液体排放系统仅约为智能化仪表价格的5％)，并且结构简单，液温和液位参数调整很方便，对岗位人员的技术水平无特殊要求，非常易于工业化实际推广应用。

附图说明

图1为本发明液体排放系统一种实施例用于人工操控的精馏塔釜液排放系统的空间位置结构示意图；

图2为本发明液体排放系统一种实施例的结构示意图；

图3为本发明液体排放系统一种实施例的控制电路连接示意图；

图4为本发明液体排放系统一种实施例的液体排放启动电路示意图；

图5为本发明液体排放系统一种实施例的液体液排放电路的触发电路示意图；

图6为本发明液体排放系统一种实施例的停止液体排放电路示意图；

图7为本发明液体排放系统一种实施例的停止液体排放的触发电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明，但实施例说明不限制本发明权利要求：

本发明设计的一种液体排放系统(以下简称排放系统，参见图1-7)，主要包括电接点温度计2、排液电磁阀3、玻璃管液位计4、上、下液位限位光电组件5、7。所述的电接点温度计2与上、下液位限位光电组件5、7作为传感组件与控制箱内的相关端子按“与门”逻辑电路连接，构成“与门”逻辑控制系统。本发明所述的“与门”逻辑控制系统为，当预设的温度信号输出和液位高度信号同时满足时，系统便产生排液工作信号输出的自动控制系统。

本发明排放系统所述玻璃管液位计4(以下简称液位计，参见图1和2)与被控的塔釜1构成联通器，即液位计4玻璃管内的液位与被控塔釜1内的液位始终保持一致，或者说液位计4玻璃管内的液位代表了被控塔釜1内的液位。所述的液位计4内装有一块“黑体”6，或者说把所述的“黑体”6装入常规的液位计4玻璃管中，所述“黑体”6可漂浮在液位计4玻璃管内的液体上面，并随着玻璃管内联通的液位上下移动。所述的“黑体”6为低密度的非金属材料，以保证其不溶于被控液体，并始终可漂浮在其上。本发明实施例采用了低密度的聚氯乙烯材料。

按工艺要求，所述上、下液位限位光电组件5、7分别设定安装在被控液位需要排放和停止排放的上、下极限位置处，以传递被控液位高度指令信号。所述的上液位限位光电组件5的光敏二极管51(简称二极管)和照射光源电珠52(简称电珠)的引出端子b和c分别与接线板8上的对应端子b’和c’连接。所述二极管51的b号端子为釜液排放电路启动提供“通、断”触发信号(参见图4、5)，作用是提供液体排放指令；所述电珠52的c号端子为光敏二极管提供工作光源。所述的下液位限位光电组件7的二极管71和电珠72的引出端子d和e分别与接线板8上的对应端子d’和e’相连接，所述二极管71的工作原理与所述二极管51的相同，但作用相反，即它提供液体停止排放指令。

所述的液位计4上安装的传感组件与安装在控制箱接线板8(以下简称接线板)上相对应的接线端子连接如下(参见图3)：所述的电接点温度计2(即图4中的DWJ)，在“与门”逻辑电路中与接线板8上的a’号端子连接，作用是为“与门”逻辑电路提供一种控制信号，即只有塔釜1内的液体温度达到设定数值时，逻辑控制电路才能开启，否则控制电路呈断开状态。

本发明所述的“与门”逻辑电路安装在所述的电路控制箱内(参见图3)，并在所述的接线板8上引出6组接线端子，分别用a’-f’表示。其中，

a’号端子为与所述电接点温度计2的接线端子a连接的端子；

b’，c’号端子分别为与所述上液位限位光电组件5的二极管51和电珠52连接的端子；

d’，e’号端子分别为与所述下液位限位光电组件7的二极管71和电珠72连接的端子；

f’号端子为与排液电磁阀3驱动电源接线端子f连接的端子。

所述的排液电控阀3即“与门”逻辑电路中的DFC组件(如图4所示)与接线板8的f’号端子连接，以获得启动或关闭的排液电控阀3的驱动电源；

本发明的进一步特征在于所述的上、下光电液位传感组件5、7分别带有可沿所述玻璃管液位计4做上、下高度调整和锁定的上、下调节机构11、12。所述的上、下光电液位传感组件5、7可分别通过上、下调节机构11、12沿所述玻璃管液位计4做上、下移动，调整高度，以适应不同的工艺要求。一旦液体排放的上、下极限位置高度设定调整好后，可以通过调节机构11、12分别锁定上、下光电液位传感组件5和7。显然，所述的上、下光电液位传感组件5、7的高低位置调整不影响液位计4与塔釜1联通器的构成。所述的上、下调节机构11、12本身为现有技术，结构形式没有特别要求，简单实用为佳。

本发明巧妙设计的用液位、温度两个非电量参数构成的“与门”逻辑控制电路，是本发明液体排放自动控制系统的关键技术。液位和液温按工艺要求设定好参数后，液位测定，由液位计4及其相关电路完成；温度测定，由电接温度计2及其相关电路完成，也即实际取得了自动控制系统的核心数据后，液体排放即可自动完成。当温度达到设定数值，液位达到上限位置时，“与门”逻辑控制电路发出液体排放的指令，排放操作开始；当液位下降至下限位置时，“与门”逻辑控制电路发出液体停止排放的指令，排放操作停止。

本发明的“与门”逻辑控制电路工作原理及其控制过程如下(参见图4至图7)：

所述的“黑体”6(图5、6中的粗黑线段)可随液位升降而在液位计玻璃管内上下移动。当“黑体”6遮挡住二极管51(GD1)来自电珠52(DZ1)的光照时，继电器C2.1立即断电，与之连接的常闭触点C2.2瞬间闭合(参见图4)。如果此时釜液的温度达到设定数值时，电接点温度计2(DWJ)呈闭合状态，釜液排放启动电路立即通电，釜液排放操作开始；如若釜液的温度尚未达到设定数值，电接点温度计2呈断开状态，电路断电，釜液排放操作不能进行(参见图4)。随液位下降，当所述“黑体”6移动到下极限位置时(参见图7)，即进入下液位光电组件7的电珠72(DZ2)与二极管71(GD2)之间，“黑体”6完全遮挡住二极管71来自电珠72的光照时，继电器C4.1立即断电。继电器C4.1的常闭触点C4.2立即呈闭合状态(参见图6)，电路立即呈通电状态，继电器C3.1通电。其被连接在启动釜液排放电路中的常闭触点C3.2(参见图4)将立即断开，釜液排放启动电路立即断电，釜液排放操作立即停止。从而实现了塔釜液位的自动排放与控制。

本发明所述液体排放系统的工作原理及过程如下：首先，打开系统的电源开关K(参见图3)，电路控制箱指示灯Z发光，“与门”逻辑控制系统进入待工作状态。所述液位计4中的“黑体”6在玻璃管中随液位升降而上下移动。当液位上升使得“黑体”6完全遮挡住所述上液位限位光电组件5的二极管51的光照时，原本一直受光源照射的二极管51将在瞬间改变状态，给其所在的控制电路提供液位到达极限位置信息，并将此液位变化的非电量信号转变为电量信号，使“与门”逻辑控制电路发出相应的工作指令。假如，此时温度已达到排放液体的设定数值，系统将自动启动液体排放电磁阀3，排液操作开始。排液开始后，液位随即下降，“黑体”也随之向下移动。当“黑体”移动到下液位极限位置时，原本一直受所述光源电珠72照射的二极管光71的光照瞬间消失，其所在的电路必随之改变状态，并将此液位变化的非电量信号转变为电量信号，使“与门”逻辑控制电路发出相应的工作指令，指令排放电磁阀3立即关闭，停止排液操作。此后，液位又开始上升，“黑体”也随之向上移动，系统开始下一循环工作，即周而复始地巡检液体温度、测试液位、并自动地逻辑判断是否应进行被控液体的排放或停止。

无论被控液位处于何种高度，为何数值，只要其温度低于工艺设定的数值，所述电接点温度计2的触点即呈断开状态(如图4中所示的DWJ状态)，被控液体的排放启动电路必定处在断电状态，也即排液操作处于停止状态。而当被控液体的温度达到工艺设定的数值时，塔釜液位也已到达设定的上限位置时，此时，“与门”逻辑电路两个物理量满足了要求，故此启动釜液排放电路开启，排液操作开始；如若液位未达到设定数值，“与门”逻辑电路只有一个物理量输入，不能满足逻辑电路的启动条件，釜液排放电路无法启动，排液操作不能进行。

本发明未述及之处，适用于现有技术。

本发明液体排放系统可以应用在任何需要双参数控制的液体排放设备中，直接制造成或者把人工操控改造成液体自动排放精馏塔。作为实施例，本发明液体排放系统既可用于安装在现有传统人工操控的精馏塔的釜液排放系统中，取代人工操控，将其改造为自动排放精馏塔，也可在制造精馏塔时直接采用本发明所述的液体排放系统，制造成自动排放精馏塔。精馏塔釜液排放操作与液位和液温两个参数关系重大。液位达标，而液温未达到设定数值时，釜液排放，会大大降低回收率，严重超出环保排放指标；液温、液位均已达标，而釜液不排放，会造成液位超标，将导致精馏塔操作异常。人工操控的精馏塔连续运转，釜液何时排放，排放量为多少？全靠在岗人员不停地巡检温度、液位两参数，根据参数的大小做出判断，是否排釜液，如果进行排放，液位降至何处则停止排放等？均受在岗人员的工作态度、情绪、经验和身体(疲劳)状态等诸多种非技术因素的影响，可控程度低，劳动强度大，安全隐患多。本发明液体排放“与门”逻辑控制系统可以精准、及时、可靠地检测液温和液位两个参数，精准地发出釜液是否需要排放和停止的指令，自动完成排放操作。在精馏塔釜液排放操作中，可以完全替代在岗人员无休止且重复的劳动。在申请人所知的范围内，有关采用“与门”逻辑控制系统替代人工操控，自动完成精馏塔釜液排放的文献尚未见报道。

Claims (6)

1.一种液体排放系统，其特征在于它由液温和液位两参数构成的“与门”逻辑控制系统构成：包括内装“黑体”的玻璃管液位计、电接点温度计、排液电磁阀及含上、下液位限位光电组件和具有六个接线端子的“与门”逻辑控制电路；所述的玻璃管液位计与被控的塔釜构成联通器，其内装的“黑体”可漂浮在液位计玻璃管内联通液体的上面，并随其液位的变化而上下移动；所述上、下液位限位光电组件均包括光敏二极管和照射光源电珠，所述的光敏二极管和照射光源电珠分别构成四个连接端子，并与“与门”逻辑控制电路的四个端子连接；所述的光敏二极管和照射光源电珠分别安装于所述玻璃管液位计的两侧，并且所述的上、下液位限位光电组件的安装高度分别为液位需要排放和停止排放的高度；所述“与门”逻辑电路的另外两个端子，一个与所述的电接点温度计连接，另一个与所述的排液电磁阀驱动电源连接。

2.根据权利要求1所述的液体排放系统，其特征在于所述的上、下光电液位传感组件分别带有可沿所述玻璃管液位计做上、下高度调整和锁定的上、下调节机构。

3.根据权利要求1所述的液体排放系统，其特征在于所述的“黑体”为不溶于被控液体的低密度非金属材料。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液体排放系统，其特征在于所述的“黑体”为低密度的聚氯乙烯材料。

5.一种精馏塔，其特征在于该精馏塔采用了权利要求1-3任一项所述的液体排放系统作为其釜液排放系统。

6.一种精馏塔，其特征在于该精馏塔采用了权利要求4所述的液体排放系统作为其釜液排放系统。

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