CN102296381B

CN102296381B - 制丝烘干机的湿蒸汽调控系统

Info

Publication number: CN102296381B
Application number: CN 201110163305
Authority: CN
Inventors: 李世武; 王泽元
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Nantong Jiuzhou Chemical Fiber Co., Ltd.; Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: CN102296381A

Abstract

一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，给水箱与换热器之间通过工艺水管连通。给水箱与制丝烘干机之间通过工艺蒸汽管连通。在工艺水管上安装有水泵，在水泵与水箱之间安装有流量计。变频器安装在水泵上。在工艺蒸汽管上安装有工艺蒸汽压力计、水样取样器和工艺供汽阀。在水样取样器和工艺供汽阀之间连接有乏汽管；乏汽管的另一端与水箱入流管连通。水样取样器的出口管路上装有水样调节阀和水样电导率计。干度流量监控器与水位计、蒸汽压力温度计、工艺蒸汽压力计和流量计通信连接。本发明通过制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，能够为制丝烘干机提供满足工艺要求的工艺湿蒸汽，并且工艺湿蒸汽的干度和流量可调。本发明具有结构简单、使用方便和制作成本低的特点。

Description

制丝烘干机的湿蒸汽调控系统

技术领域

本发明涉及的是碳纤维丝生产领域，是制丝烘干机的湿蒸汽调控系统。

背景技术

由碳纤维丝织成的布料比其它材料的纺织品要更结实更有韧性。在碳纤维丝的生产过程中，需用制丝烘干机对碳纤维丝进行烘干处理。在碳纤维丝烘干处理过程中，采用湿蒸汽烘干工艺比其它烘干工艺，可使碳纤维丝的强度、韧性和品质得到很大的提升。碳纤维丝的湿蒸汽烘干工艺需要用湿蒸汽，湿蒸汽是水与水蒸气的混合物，也是气液两相流流体。湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量与湿蒸汽质量之比，被定义为湿蒸汽干度，简称为蒸汽干度，蒸汽干度是湿蒸汽的重要品质参数。碳纤维丝的湿蒸汽烘干工艺对所用湿蒸汽的要求是：湿蒸汽流量和湿蒸汽干度稳定，湿蒸汽流量和湿蒸汽干度可调，特别是湿蒸汽干度的可调范围要大。

因环保要求，碳纤维丝的制丝企业不允许建有燃煤或燃油的蒸汽锅炉来产生制丝烘干机所需要的湿蒸汽，若制丝企业采用电加热锅炉产生湿蒸汽，将使所产生的湿蒸汽的成本太高。制丝烘干机所需要的湿蒸汽，通常可来自周边的热电厂，但热电厂输送的蒸汽或者是过热蒸汽、或者是干度较高的湿蒸汽，然而热电厂可提供的蒸汽因市场上没有在线测量湿蒸汽干度的仪表，难于调配成制丝烘干机所需求的湿蒸汽。

针对现有技术还没有满足碳纤维丝制丝烘干机所需的湿蒸汽调配系统，本发明将解决这一问题。

发明内容

为克服现有技术中存在的不能满足碳纤维丝制丝烘干机所需的湿蒸汽的不足，本发明提出了一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统。

本发明包括给水单元、产汽单元、干度测量单元和干度流量调控单元。其中，给水单元由空气管、给水箱、水位计、乏汽阀、乏汽管、补水阀、补水管、汇流三通管、给水箱入流管、工艺水管、水泵、变频器、流量计、工艺水电导率计和给水箱溢流管组成；产汽单元由蒸汽凝水管、换热器、蒸汽压力温度计、蒸汽调节阀、加热蒸汽管、工艺蒸汽管和工艺水管组成；干度测量单元由水样电导率计、水样取样器、水样调节阀、水样管和工艺水电导率计组成；干度流量调控单元由水位计、蒸汽压力温度计、蒸汽调节阀、工艺蒸汽压力计、水样电导率计、工艺供汽阀、乏汽阀管、补水管阀、干度流量监控器、变频器、流量计和工艺水电导率计组成。

本发明中，给水箱与换热器之间通过工艺水管连通。给水箱与制丝烘干机之间通过工艺蒸汽管连通。在工艺水管上安装由水泵，在水泵与水箱之间安装有流量计；变频器安装在水泵上。在工艺蒸汽管上，自给水箱始，依次安装有工艺蒸汽压力计、水样取样器和工艺供汽阀。在水样取样器和工艺供汽阀之间通过分流三通管连接有乏汽管；所述的乏汽管的另一端通过汇流三通管与水箱入流管连通。水样取样器的出口管路上装有水样调节阀和水样电导率计。干度流量监控器与水位计、蒸汽压力温度计、工艺蒸汽压力计和流量计通信连接。

所述的给水单元中，在给水箱上安装有水位计和工艺水电导率计。空气管一端安装在位于给水箱上盖上的空气管接口上，空气管另一端与大气连通。给水箱溢流管安装在给水箱上。给水箱入流管的一端与给水箱底部的接口连通，另一端与汇流三通管的流出管相接。汇流三通管的两个入流管分别与乏汽管的出口端和补水管的出口端相接。乏汽管的入口端与分流三通管的一个流出管相接。在乏汽管上安装有乏汽管阀。补水管的入口端与外部工艺水管网相通，在补水管上安装有补水管阀。工艺水管的一端与给水箱连通，另一端与换热器的冷流体入口相接。在工艺水管上安装有水泵和流量计，变频器与水泵之间采用电源线连接。

所述的产汽单元中，加热蒸汽管的入口端与外部蒸汽管网连通，从外部得到加热蒸汽，加热蒸汽管的出口端与换热器的热流体入口相接。在加热蒸汽管上安装有蒸汽压力温度计和蒸汽调节阀。蒸汽凝水管的入口端与换热器的热流体出口相接，蒸汽凝水管的出口端与外部蒸汽凝结水回收管网连通。工艺蒸汽管的入口端与换热器的冷流体出口相接，工艺蒸汽管的出口端与制丝烘干机上的湿蒸汽接口相接。沿着管内湿蒸汽流动方向，在工艺蒸汽管上依次安装有工艺蒸汽压力计、水样取样器、分流三通管和工艺供汽阀。

所述的干度测量单元中，水样管与水样取样器相通。沿着管内水流方向，在水样管依次安装有水样调节阀和水样电导率计。水样取样器用来采集工艺湿蒸汽中的饱和水。水样调节阀用来调节水样管内的水样流量。

所述的干度流量调控单元中，工艺供汽阀、乏汽管阀和补水管阀均与干度流量监控器与通信连接。干度流量监控器与水位计、蒸汽压力温度计、工艺蒸汽压力计和流量计通信连接。干度流量监控器与工艺水电导率计、水样电导率计通信连接。采集工艺水电导率计所测的给水箱内工艺水的电导率D₀、水样电导率计所测的水样管内的水样电导率D，由公式X＝(D-D₀)/D得出并显示工艺湿蒸汽干度X；干度流量监控器与变频器通信连接。

所述的水样取样器由两个法兰、进流管、大径管、出流管和集水管组成。进流管和出流管的管内径均与工艺蒸汽管的管内径相同，大径管的管内径大于工艺蒸汽管的管内径。水样管穿过大径管的底部壁面连接孔与集水管的出口端固定连接，集水管的管内径小于进流管的管内径，集水管的出口端位于大径管的底部内壁面处。

本发明的工作过程为：

干度流量监控器通过关闭乏汽管阀、打开补水管阀来实施对给水箱补水。干度流量监控器通过减小或增大蒸汽调节阀的阀门开度来减小或增大工艺湿蒸汽的干度。干度流量监控器通过打开乏汽管阀、关闭工艺供汽阀和关闭补水管阀来实施将产汽单元运行初始不达标的湿蒸汽导入到给水箱内。干度流量监控器通过关闭乏汽管阀、关闭补水管阀和打开工艺供汽阀来实施对制丝烘干机工作供汽。干度流量监控器采集和显示流量计所测的工艺水流量和变频器的电源工作频率，并通过减小或增大变频器的电源工作频率来减小或增大工艺湿蒸汽的流量。干度流量监控器采集和显示水位计所测的给水箱内的水位高度、蒸汽压力温度计所测的加热蒸汽的压力和温度、工艺蒸汽压力计所测的工艺蒸汽的压力、流量计所测的工艺湿蒸汽的流量。干度流量监控器采集工艺水电导率计所测的给水箱内工艺水的电导率D₀、水样电导率计所测的水样管内的水样电导率D，由公式X＝(D-D₀)/D得出并显示工艺湿蒸汽干度X，由水样调节阀将水样管内的水样流量调节合适。

本发明在技术上所产生的积极效果在于：不仅可以实时监测提供给制丝烘干机的湿蒸汽干度，而且可以对湿蒸汽干度进行调节，并且还能对提供给制丝烘干机的湿蒸汽流量进行调节。尤其是提供给制丝烘干机的湿蒸汽湿流量和湿蒸汽干度稳定，湿蒸汽干度和湿蒸汽流量的可调范围大，从而实现了制丝烘干机对湿蒸汽干度、流量稳定和可调的技术要求。

附图说明

图1是制丝烘干机的湿蒸汽调控系统的结构示意图；

图2为水样取样器的结构示意图，其中：

具体实施方式

本实施例为制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，用于向制丝烘干机提供满足工艺要求的工艺湿蒸汽，且工艺湿蒸汽的干度和流量可调。

本实施例由给水单元、产汽单元、干度测量单元和干度流量调控单元组合而成，其中，给水单元用于为产汽单元提供工艺水，包括空气管1、给水箱2、水位计3、乏汽阀16、乏汽管17、补水阀19、补水管20、汇流三通管21、给水箱入流管23、工艺水管25、水泵26、变频器27、流量计28、工艺水电导率计29和给水箱溢流管30。产汽单元用于产生工艺湿蒸汽，包括蒸汽凝水管4、换热器5、蒸汽压力温度计6、蒸汽调节阀7、加热蒸汽管8、工艺蒸汽管9和工艺水管25；干度测量单元用于对工艺湿蒸汽干度测量，包括水样电导率计11、水样取样器12、水样调节阀18、水样管22和工艺水电导率计29。干度流量调控单元用于对制丝烘干机工艺湿蒸汽的干度和流量进行调节与监控，包括水位计3、蒸汽压力温度计6、蒸汽调节阀7、工艺蒸汽压力计10、水样电导率计11、工艺供汽阀14、乏汽阀管16、补水管阀19、干度流量监控器24、变频器27、流量计28和工艺水电导率计29。其中给水箱2与换热器5之间通过工艺水管25连通；给水箱2与制丝烘干机15之间通过工艺蒸汽管9连通。在工艺水管25上安装由水泵26，在水泵26与水箱2之间安装有流量计28；变频器27安装在水泵26上。在工艺蒸汽管9上，自给水箱2始，依次安装有工艺蒸汽压力计10、水样取样器12和工艺供汽阀14；在水样取样器12和工艺供汽阀14之间通过分流三通管连接有乏汽管17；所述的乏汽管17的另一端通过汇流三通管21与水箱入流管23连通。水样取样器12的出口管路上装有水样调节阀18和水样电导率计11。干度流量监控器24与水位计3、蒸汽压力温度计6、工艺蒸汽压力计10和流量计28通信连接。

本实施例中：

a.在给水单元中，给水箱2为有上盖的容器，用来盛放工艺水。给水箱2位于本的左端，在给水箱2侧壁上安装有水位计3，在给水箱2的底部安装有工艺水电导率计29。空气管1一端安装在位于给水箱2上盖上的空气管接口上，空气管1另一端与大气连通；通过该空气管1对给水箱2定压和排放其内的空气；给水箱溢流管30安装在给水箱2的侧壁上方，用于排放超过给水箱2高限水位的工艺水。给水箱入流管23的一端与给水箱2底部的接口连通，另一端与汇流三通管21的流出管相接。汇流三通管21的两个入流管分别与乏汽管17的出口端和补水管20的出口端相接。乏汽管17的入口端与分流三通管13的一个流出管相接；在乏汽管17上安装有乏汽管阀16。补水管20用来输送给水箱2的补水，它的入口端与外部工艺水管网相通，在补水管20上安装有补水管阀19。工艺水管25用于向产汽单元输送工艺水，该工艺水管25的一端与给水箱2连通，另一端与换热器5的冷流体入口相接；在工艺水管25上安装有水泵26和流量计28，变频器27与水泵26之间采用电源线连接。

b.在产汽单元中，换热器5为逆流式间壁换热器，在其内用加热蒸汽来加热工艺水，使工艺水变为工艺湿蒸汽。加热蒸汽管8的入口端与外部蒸汽管网连通，从外部得到加热蒸汽，加热蒸汽管8的出口端与换热器5的热流体入口相接；在加热蒸汽管8上安装有蒸汽压力温度计6和蒸汽调节阀7。蒸汽凝水管4的入口端与换热器5的热流体出口相接，蒸汽凝水管4的出口端与外部蒸汽凝结水回收管网连通。工艺蒸汽管9用于向制丝烘干机输送工艺湿蒸汽；工艺蒸汽管9的入口端与换热器5的冷流体出口相接，工艺蒸汽管9的出口端与制丝烘干机15上的湿蒸汽接口相接。沿着管内湿蒸汽流动方向，在工艺蒸汽管9上依次安装有工艺蒸汽压力计10、水样取样器12、分流三通管13和工艺供汽阀14。

c.在干度测量单元中，水样管22与水样取样器12相通。沿着管内水流方向，在水样管22依次安装有水样调节阀18和水样电导率计11；水样取样器12用来采集工艺湿蒸汽中的饱和水；水样调节阀18用来调节水样管22内的水样流量。

水样取样器12包括两个法兰31、进流管32、大径管33、出流管34和集水管35，其中进流管32、大径管33和出流管34都是直通管，进流管32和出流管34的管内径均与工艺蒸汽管9的管内径相同，大径管33的管内径大于工艺蒸汽管9的管内径。沿着管内流体流向，水样取样器12依次为前端法兰31、进流管32、大径管33、出流管34和后端法兰31，它们之间固定连接；工艺湿蒸汽流经进流管32后在大径管33内扩容，在大径管33的管内底部聚集着工艺湿蒸汽中的饱和水；水样管22穿过大径管33的底部壁面连接孔与集水管35的出口端固定连接，集水管35为一段直通管，集水管35的管内径小于进流管32的管内径，集水管35的出口端位于大径管33的底部内壁面处，它用来吸入大径管33底部区域工艺湿蒸汽中的饱和水。

d.在干度流量调控单元中，干度流量监控器24内有信号采集卡、CPU处理器、触摸屏显示器。所述的工艺供汽阀14、乏汽管阀16和补水管阀19均为电动阀，并且均与干度流量监控器24与通信连接，干度流量监控器24对蒸汽调节阀7、工艺供汽阀14、乏汽管阀16、补水管阀19和变频器27进行调控。干度流量监控器24与水位计3、蒸汽压力温度计6、工艺蒸汽压力计10和流量计28通信连接，显示水位计3所测的给水箱2内的水位高度、蒸汽压力温度计6所测的加热蒸汽的压力和温度、工艺蒸汽压力计10所测的工艺湿蒸汽的压力、流量计28所测的工艺湿蒸汽的流量。干度流量监控器24与工艺水电导率计29、水样电导率计11通信连接，采集工艺水电导率计29所测的给水箱2内工艺水的电导率D₀、水样电导率计11所测的水样管22内的水样电导率D，由公式X＝(D-D₀)/D得出并显示工艺湿蒸汽干度X。干度流量监控器24与变频器27通信连接，通过减小或增大变频器27的电源工作频率来减小或增大工艺湿蒸汽的流量。干度流量监控器24通过减小或增大蒸汽调节阀7的阀门开度来减小或增大工艺湿蒸汽的干度。干度流量监控器24通过关闭乏汽管阀16、关闭补水管阀19和打开工艺供汽阀14来实施对制丝烘干机15的工作供汽。干度流量监控器24通过打开乏汽管阀16、关闭工艺供汽阀14和关闭补水管阀19来实施将产汽单元运行初始不达标的湿蒸汽导入到给水箱2内。干度流量监控器24通过关闭乏汽管阀16、打开补水管阀19来实施对给水箱2补水。

本实施例的工作过程为：干度流量监控器24通过关闭乏汽管阀16、打开补水管阀19来实施对给水箱2补水；干度流量监控器24通过减小或增大蒸汽调节阀7的阀门开度来减小或增大工艺湿蒸汽的干度；干度流量监控器24通过打开乏汽管阀16、关闭工艺供汽阀14和关闭补水管阀19来实施将产汽单元运行初始不达标的湿蒸汽导入到给水箱2内；干度流量监控器24通过关闭乏汽管阀16、关闭补水管阀19和打开工艺供汽阀14来实施对制丝烘干机15工作供汽；干度流量监控器24采集和显示流量计28所测的工艺水流量和变频器27的电源工作频率，并通过减小或增大变频器27的电源工作频率来减小或增大工艺湿蒸汽的流量；干度流量监控器24采集和显示水位计3所测的给水箱2内的水位高度、蒸汽压力温度计6所测的加热蒸汽的压力和温度、工艺蒸汽压力计10所测的工艺蒸汽的压力、流量计28所测的工艺湿蒸汽的流量；干度流量监控器24采集工艺水电导率计29所测的给水箱2内工艺水的电导率D₀、水样电导率计11所测的水样管22内的水样电导率D，由公式X＝(D-D₀)/D得出并显示工艺湿蒸汽干度X，由水样调节阀18将水样管22内的水样流量调节合适。

Claims

1.一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，其特征在于，包括给水单元、产汽单元、干度测量单元和干度流量调控单元，其中：

a.给水单元由空气管、给水箱、水位计、乏汽管阀、乏汽管、补水管阀、补水管、汇流三通管、给水箱入流管、工艺水管、水泵、变频器、流量计、工艺水电导率计和给水箱溢流管组成；产汽单元由蒸汽凝水管、换热器、蒸汽压力温度计、蒸汽调节阀、加热蒸汽管、工艺蒸汽管和工艺水管组成；干度测量单元由水样电导率计、水样取样器、水样调节阀、水样管和工艺水电导率计组成；干度流量调控单元由水位计、蒸汽压力温度计、蒸汽调节阀、工艺蒸汽压力计、水样电导率计、工艺供汽阀、乏汽管阀、补水管阀、干度流量监控器、变频器、流量计和工艺水电导率计组成；

b.给水箱与换热器之间通过工艺水管连通；工艺水管用于向产汽单元输送工艺水，该工艺水管的一端与给水箱连通，另一端与换热器的冷流体入口相接；在工艺水管上安装有水泵和流量计，变频器与水泵之间采用电源线连接；换热器与制丝烘干机之间通过工艺蒸汽管连通；在工艺水管上安装有水泵，在水泵与给水箱之间安装有流量计；变频器安装在水泵上；在工艺蒸汽管上，自换热器始，依次安装有工艺蒸汽压力计、水样取样器和工艺供汽阀；在水样取样器和工艺供汽阀之间通过分流三通管连接有乏汽管；所述的乏汽管的另一端通过汇流三通管与水箱入流管连通；水样取样器的出口管路上装有水样调节阀和水样电导率计；干度流量监控器与水位计、蒸汽压力温度计、工艺蒸汽压力计和流量计通信连接。

2.如权利要求1所述一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，其特征在于，所述的给水单元中，在给水箱上安装有水位计和工艺水电导率计；空气管一端安装在位于给水箱上盖上的空气管接口上，空气管另一端与大气连通；给水箱溢流管安装在给水箱上；给水箱入流管的一端与给水箱底部的接口连通，另一端与汇流三通管的流出管相接；汇流三通管的两个入流管分别与乏汽管的出口端和补水管的出口端相接；乏汽管的入口端与分流三通管的一个流出管相接；在乏汽管上安装有乏汽管阀；补水管的入口端与外部工艺水管网相通，在补水管上安装有补水管阀；工艺水管的一端与给水箱连通，另一端与换热器的冷流体入口相接；在工艺水管上安装有水泵和流量计，变频器与水泵之间采用电源线连接。

3.如权利要求1所述一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，其特征在于，所述的产汽单元中，加热蒸汽管的入口端与外部蒸汽管网连通，从外部得到加热蒸汽，加热蒸汽管的出口端与换热器的热流体入口相接；在加热蒸汽管上安装有蒸汽压力温度计和蒸汽调节阀；蒸汽凝水管的入口端与换热器的热流体出口相接，蒸汽凝水管的出口端与外部蒸汽凝结水回收管网连通；工艺蒸汽管的入口端与换热器的冷流体出口相接，工艺蒸汽管的出口端与制丝烘干机上的湿蒸汽接口相接；沿着管内湿蒸汽流动方向，在工艺蒸汽管上依次安装有工艺蒸汽压力计、水样取样器、分流三通管和工艺供汽阀。

4.如权利要求1所述一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，其特征在于，所述的干度测量单元中，水样管与水样取样器相通；沿着管内水流方向，在水样管依次安装有水样调节阀和水样电导率计；水样取样器用来采集工艺湿蒸汽中的饱和水；水样调节阀用来调节水样管内的水样流量。

5.如权利要求1所述一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，其特征在于，所述的干度流量调控单元中，工艺供汽阀、乏汽管阀和补水管阀均与干度流量监控器通信连接；干度流量监控器与水位计、蒸汽压力温度计、工艺蒸汽压力计和流量计通信连接；干度流量监控器与工艺水电导率计、水样电导率计通信连接；干度流量监控器与变频器通信连接。

6.如权利要求4所述一种制丝烘干机的湿蒸汽调控系统，其特征在于，所述的水样取样器由两个法兰、进流管、大径管、出流管和集水管组成；进流管和出流管的管内径均与工艺蒸汽管的管内径相同，大径管的管内径大于工艺蒸汽管的管内径；水样管穿过大径管的底部壁面连接孔与集水管的出口端固定连接，集水管的管内径小于进流管的管内径，集水管的出口端位于大径管的底部内壁面处。