CN101403631A - 基于磁浮力的液位在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于磁浮力的液位在线测量方法，通过对多效蒸发器内液位对应的体积进行标定，建立体积与液位的函数关系，其函数被输入电脑，从而测量蒸发液的体积；测定浓缩液蒸发过程的密度函数ρ及其温度校正系数k，将相关参数输入电脑，从而测量蒸发液的质量。本发明提出基于磁浮子原理的液位检测方法，旨在解决真空沸腾状态下浓缩液测量的技术难题，实现浓缩过程真正意义的自动化控制，缩小中药浓缩过程批次差异性，为提高中药产品质量稳定和中药现代化提供新技术。本发明设计合理，多效蒸发器制备简易，成本低。

Description

基于磁浮力的液位在线测量方法

技术领域

本发明属过程分析检测技术领域，涉及一种基于磁浮力的多效蒸发浓缩过程的液位在线测量方法，克服浓缩过程因液体翻动剧烈、泡沫起落和体系压力变化引起的状态不稳定，尤其适用于真空状态的多效蒸发浓缩中药浸膏物料的液位在线测量方法。

背景技术

浓缩工段是中药生产的一个重要环节，它将提取液进行蒸馏浓缩，使药液的浓度达到生产的要求，中药提取液的蒸发浓缩过程及其自动化化控制水平与中药产品的安全性、有效性、稳定性等密切相关，是中药制药过程中至关重要的操作单元。整个浓缩过程要求保证温度和压力稳定在工艺要求范围之内，并且始终保持在两效压差和温差不变的动态平衡状态。此外，料液的液位是需要全程监控的参数之一，因为在浓缩生产过程中初始进料、蒸发过程中药液量减少难以形成循环时补充药液、需要将一、二效药液合并浓缩以及发生跑料时的判断依据都是料液的液位值。因此，浓缩过程液位的测定和控制测量是提高浓缩液质量的重要手段，也是真正实现浓缩过程自动化核心技术。

迄今为止，国内外在液位监测方面采用的方法和仪器很多，按其采用的测量原理及使用方法分类已达十余种，主要有以下几种：(1)差压式液位测量；(2)浮体式液位测量；(3)电容式液位测量；(4)光纤液位测量；(5)超声波法。在中药浓缩过程中，药液处于低压密闭状态，温度持续保持在60～100℃之间，罐内水蒸气大，湿度高，一般传感元件易腐蚀老化，使用一段时间后易出现测量不准或无法显示等故障。且中草药提取液中常含有皂甙及粘液质类成分，在减压浓缩时，会产生大量的泡沫，加上从加热室流入蒸发室内的药液冲击液面造成四处飞溅的液滴，使蒸发室内出现多个不稳定浓度层面，造成液位难以判断，而浓缩工段对液位测量的速度和精度要求都比较高，因此无法用常规的测量方法对浓缩过程中药液的液位进行测量。

目前国内中药生产过程中难以测量的浓度、液位等参数，多数是由操作工人凭经验来判断并进行调节控制，系统无法在最短时间内达到稳态平稳工作，浪费时间和蒸汽热能，损失了经济效益。同时使药液的浓缩效果产生较大的偏差，最终导致浓缩效果不稳定，对下一步的生产工序造成很大影响。而对于要进行全自动化生产流程控制来说，人工操作控制模式显然无法满足生产要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁浮力的液位在线测量方法，主要是基于磁浮力的多效蒸发浓缩过程的液位在线测量方法，通过以下方案实现在线测量：

(1)应用多效蒸发器，多效蒸发器由蒸发室、沸腾室、磁浮球液位计和连接管组成，蒸发室和沸腾室通过连接管连接，磁浮球液位计主要由磁浮球、传感器、变送器三部分组成，磁浮球和传感器被安装在沸腾室内，磁浮球液位计为市售产品；

(2)当磁浮球随沸腾室内液位变化上下浮动时，磁浮球内的磁钢吸合传感器内相应位置上的干簧管，使传感器的总电阻(或电压)发生变化，再由变送器将变化后的电阻(或电压)信号转换成4-20mA的电流信号输出；

(3)为了准确测量多效蒸发器内液体的体积，预先对多效蒸发器内液位对应的体积进行标定，建立体积与液位的函数关系，其函数被输入电脑，从而能够及时测量蒸发液的体积；

(4)考虑到蒸发过程浓缩液的密度是变化的，而且温度的变化会影响浓缩液的密度，可以预先测定浓缩液蒸发过程的密度函数ρ及其温度校正系数k，其中温度校正系数，由公式：k＝＝1+aΔt+bΔt²计算，其中，回归系数a、b根据预试验的结果而得到，Δt为物料温度与25℃的温差。将相关参数输入电脑，从而能够测量蒸发液的质量。

本发明的有益之处是：本发明提出基于磁浮子原理的液位检测方法，旨在解决真空沸腾状态下浓缩液测量的技术难题，实现浓缩过程真正意义的自动化控制，缩小中药浓缩过程批次差异性，为提高中药产品质量稳定和中药现代化提供新技术。本发明设计合理，多效蒸发器制备简易，成本低。

附图说明

图1是蒸发器结构示意图。

图2是多效蒸发器液体的体积测量。

具体实施方式

下面结合附图和下面实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

(1)应用多效蒸发器，参见图1，多效蒸发器由蒸发室1、沸腾室2、磁浮球液位计3和连接管4组成，蒸发室1和沸腾室2通过连接管4连接，磁浮球液位计3主要由磁浮球5、传感器6和变送器7组成，磁浮球5和传感器6被安装在沸腾室2内，当磁浮球5随液位变化上下浮动时，浮球内的磁钢吸合传感器6内相应位置上的干簧管，使传感器的总电阻(或电压)发生变化，再由变送器将变化后的电阻(或电压)信号转换成4-20mA的电流信号输出；

磁浮球液位计可以选用上海雄风自控工程有限公司制造的CTT001磁浮力液位计或类似的液位计产品。

(2)为了准确测量多效蒸发器内液体的体积，预先对多效蒸发器内液位对应的体积进行标定，建立体积与液位的函数关系，其函数被输入电脑，从而能够及时测量蒸发液的体积；

(3)考虑到蒸发过程浓缩液的密度是变化的，而且温度的变化会影响浓缩液的密度，可以预先测定浓缩液蒸发过程的密度函数ρ及其温度校正系数k。

对于水，ρ＝1.000；对于无水乙醇，ρ＝0.790；对于95％乙醇，9＝0.816；中药浸膏的密度函数ρ根据实际测量值。将相关参数输入电脑，从而能够测量蒸发液的质量。

实施例2

(1)体系标定

在本发明实施的中试实验所用多效蒸发器内安装CTT001磁浮力液位计，分别用清水和乙醇溶液标定蒸发器液位和磁浮球位置的一一对应关系。体系标定可以采用加法或减法。加法是先定量加入液体到液位计下限，标定最小体积，然后分批定量加入液体，逐一记录液体加入量和磁浮球位置。重复操作，直到液位计刻度上限为止。减法标定的方案是：先定量加入液体到液位计上限，标定最大体积刻度，然后从底阀分批定量放出液体，每次一升或其整数倍，逐一记录放出液体量和磁浮球位置，直到液位计刻度下限为止。

(2)体系校验

采用真空沸腾全回流的方式，以水为介质，校验体系得稳定性。在蒸发状态下，记录磁浮球液位计的指示值。然后，定量补加水溶液，再次加热至沸腾，记录磁浮球液位计。重复试验，校验结果参见图2。

Claims (2)

1、一种基于磁浮力的液位在线测量方法，其特征是：通过以下方案实现：

(1)应用多效蒸发器，多效蒸发器由蒸发室(1)、沸腾室(2)、磁浮球液位计(3)和连接管(4)组成，蒸发室(1)和沸腾室(2)通过连接管(4)连接，磁浮球液位计(3)主要由磁浮球(5)、传感器(6)、变送器(7)三部分组成，磁浮球(5)和传感器(6)被安装在沸腾室(2)内；

(2)对多效蒸发器内液位对应的体积进行标定，建立体积与液位的函数关系，其函数被输入电脑，从而测量蒸发液的体积；

(3)测定浓缩液蒸发过程的密度函数ρ及其温度校正系数k，其中温度校正系数，由公式：k＝1+aΔt+bΔt²计算，其中，回归系数a、b根据预试验的结果而得到，Δt为物料温度与25℃的温差，将相关参数输入电脑，从而测量蒸发液的质量。

2、根据权利要求1所述的一种基于磁浮力的液位在线测量方法，其特征在于：所述磁浮球液位计为市售产品。

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