CN103033242A - 一种静态称重控制方法 - Google Patents

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刘骧平
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Abstract

本发明涉及一种静态称重控制方法，具体涉及一种催化剂制备过程中物料的静态称重控制方法。称重控制系统主要由带有多个物料进料阀门容器、称重传感器、液位显示器组成，向容器加入水实验得到在液位Ln时的水的飞量X水，根据物料的比重，得到物料在液位Ln时飞量X物；在物料称重时将生产过程中计算设定值减去物料的飞量作为实际设定值。具有称量准确，方便快捷，满足催化剂生产周期要求。

Description

一种静态称重控制方法
技术领域
本发明属于重量称量技术领域，涉及一种静态称重控制方法，具体涉及一种催化剂制备过程中物料的静态称重控制方法。
背景技术
大约在上世纪九十年代，称重技术的应用逐步进入催化剂制备领域。一些工序的过程需要精确计量以保证配比的准确度，而液位测量与流量测量存在种种缺陷并且无法改善或修正而不能提供满足催化剂需要的可靠性和准确度，因而在催化剂制备过程中大量采用称重方法进行精确计量。称重控制的原理、结构如附图1。 
传统的称重控制模式为：在初始状态下，各阀门处于关闭状态。开启物料A控制阀，容器液位从L0（初始重量M0）开始上升，至预设定值（S）时，关闭物料A控制阀，这一过程中容器重量从M0增加到Ma，其增量即为物料A的配方重量。静止一段时间称重（作为下一物料的初始重量）后进入下一物料的进料工序。上述称重控制方案通常可以由称重控制终端来完成，也可由称重控制终端将信号送至DCS（PLC），在DCS（PLC）上完成控制。
但实际这样做的称量效果并不好，投放的物料配比并不准确，与流量控制、液位控制相比并没有明显的优越性，但如果能运用系统的方法来对称重过程进行全方位误差分析，找出误差产生的原因，并因此而进行修正从而改进称量的控制方法，则称重控制仍然是比较优越的配比控制方案。本发明静态称量控制方法，对称量的误差进行控制，保证了物料计量的准确性。
称重的误差分析
在初始状态下，容器内没有残余液体。容器的重量（皮重）由容器净重、容器内空气重量、容器附着物重量（管道、阀门、支撑等）构成，同时容器的重量还受管道应力的影响。其他量是可以测量的，其对重量的影响是固定的，可以通过迁移（零位调整）的方法解决，然而，管道应力却是受到介质的特性以及介质的温度压力流量等众多因素的影响，是个变量。显然对于催化剂物料配比这种介质的特性以及介质的温度压力流量等因素都能保持稳定的工况下，应力的影响可以看作一个固定量，其处理方式如前。
工程中应尽量消除管道应力带来的影响，如设置水平管托、使用软管连接，不能使用软管时，则由容器本体向外施工、注意焊接质量避免产生焊接变形等措施；另外，在静态称重仪器投入使用前，应对容器的重量进行校正以消除应力的影响。
即使校正以消除初始误差的影响，在实际测量中，使用预设定值对重量进行控制也存在较大误差，是因为“飞量”的存在，“飞量”结构如附图2所示。
在到达设定重量后，阀门关闭，但阀门本身从开到关有一个滞后，关闭过程会有液体继续流过。另外从阀门到液面Ln也有一个液柱。这样最后实际的重量比设定重量总是要多一些，多出的这部分称为“飞量”。
综上所述，得到以下公式：
M实=S+X                                                （1）
M实：液体的实际重量
S：液体的设定重量
X：飞量
如果不能计算或测量出X的大小，式（1）没有意义。飞量X是测量的误差部分，应予以修正。从附图2中可得知，飞量是由三部分构成的，如下公式：
X=Xa+Xb+Xc                                               （2） 
Xa：管道飞量，指从阀门到容器这一段管道的容积所容纳的介质重量
Xb：容器飞量，阀门关闭后，从容器顶到液面这短液柱的重量
Xc：滞后飞量，从接到关闭命令到全关，这段时间Tc内继续流经阀门的重量
Xa、Xb、Xc这三个量中，Xa与Xc可以调整。
对于一个工程或一个工艺过程来说，在工程完成时，Xa就已经确定；而在配方不变的工况下，一种物料的加入顺序和加入量是固定的，也就是说L的到达液位Ln基本也是固定的，Xb基本固定，因此Xa+Xb是一个常量，飞量的变化取决于Xc。
应采取工程措施尽量使得Xa+Xb最小化。Xb基本不可控制，为减小Xa+Xb值，可以将阀门安装在容器的上方，并尽量保持垂直且距离最小。
这样，对式（2）而言，当保持Xc不变时，飞量X也不变。Xc取决于阀门自身的原理结构、使用年限、外部条件以及流过介质的物理化学性能等诸多因素的变化情况。在催化剂生产中，在一定的生产周期内，上述因素都可以看作基本保持不变。那么在生产中，对于没有相变的液体流而言，保持其温度压力流量不变，即可得到稳定的阀门滞后飞量。
那么在实际操作中，将流量配方设定值S-X作为实际设定值就能够消除飞量带来的误差。X值通过实验可以获得。
特别说明：阀门Vn是只有开和关两种状态的开关阀，而对于能够自由调整开度的调节阀，Xc小到可以忽略。因此，采用调节阀来控制进料的场合，飞量仅由Xa+Xb组成。
但仅依据理论设定值来控制称重会有较大误差，甚至会影响产品质量。为此应对理论设定值进行修正。
发明内容
一种静态称重控制方法，具有称量准确，方便快捷，满足催化剂生产周期要求。
称重控制系统主要由带有多个物料进料阀门容器、称重传感器、液位显示器组成，向容器加入水实验得到在液位Ln 时的水的飞量X水，根据物料的比重，得到物料在液位Ln 时飞量X物；在物料称重时将生产过程中计算设定值减去物料的飞量做为实际设定值。
在本发明中将阀门装在容器的上方，并尽量保持垂直距离最小。
在本发明中保持称重时温度压力流量稳定。
在本发明中保持各物料加料顺序和加料量稳定。
在本发明中阀门为只有开与关两种状态的开关阀，能够自由调整开度的调节阀。
本发明的称重控制通常可以由称重控制终端来完成，也可由称重控制终端将信号送至DCS或PLC，在DCS或PLC上完成控制。
发明的有益效果：
本发明利用水做飞量试验，在水联运的同时，既可清洗管道，又可得到实验数据，在节省原材料的同时，往往也缩短了实验所需的时间，对缩短试运行工期有利，同时也可避免昂贵的催化剂原料的浪费。由于确定了称重误差，这样可以使催化剂原料称重准确，确保催化剂生产质量。
附图说明
图1 称重控制系统原理及结构图
图中标识：1：称重传感器
          2：物料n初始液位Ln-1
          3：物料n到达液位Ln
          4~8：物料a~e
图2 飞量结构图
 图中标识：1：称重传感器
           2：物料n初始液位Ln-1
           3：物料n理论到达液位Ln
           4：物料n最终到达液位L实
           5：管道飞量Xa
           6：容器飞量Xb。
具体实施方式
具体工程实施方案：
尽管通过实验可以获得飞量X值的大小，从而修正理论设定值误差。但是对于价格昂贵的原料来说，进行初次实验往往要浪费一罐原料，代价过高。催化剂生产中，在导向剂的配置和过程中，一个罐的容积往往达到数十立方米。工程上，所有称重物料的初次实验实际上是用水来代替的，在水联运的同时，既可清洗管道，又可得到实验数据，在节省原材料的同时，往往也缩短了实验所需的时间，对缩短试运行工期有利。实践公式实际上是：
     S实=S0-X水*d                                        (3)
S实：实际设定值
S0：计算设定值
X水：实验所得水的飞量
d：真实物料的比重
通过实践证明，用公式（3）来作为称重控制的设定值，具有多方面的优越性，方便快捷、简单易行、费用低廉、不占用生产周期且精度完全能够满足工程要求，是最佳方案。
需要指出的是，由于阀门性能老化、使用环境变化等因素综合作用，在一段使用时间后，当Xc变化足以影响配方准确度时，应及时用水或实液再次试验以得到新的Xc值，重新修正。
以上基于修正的称重控制已经在催化剂生产的导向剂配置、成胶、计量罐与合成罐的控制以及浓硫酸、SiCl4等多种物料的储存和转运中获得了广泛的运用，称重准确性能满足催化剂生产的要求。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种静态称重控制方法，称重控制系统主要由带有多个物料进料阀门容器、称重传感器、液位显示器组成，向容器加入水实验得到在液位Ln 时的水的飞量X水，根据物料的比重，得到物料在液位Ln 时飞量X物；在物料称重时将生产过程中计算设定值减去物料的飞量作为实际设定值。
2.根据权利要求1所述的静态称重控制方法，其特征在于将所述阀门装在容器的上方，保持垂直距离最小。
3.根据权利要求1所述的静态称重控制方法，其特征在于称重时保持温度压力流量稳定。
4.根据权利要求1所述的静态称重控制方法，其特征在于物料称重时保持各物料加料顺序和加料量稳定。
5.根据权利要求1所述的静态称重控制方法，其特征在于将所述阀门为只有开与关两种状态的开关阀。
6.根据权利要求1所述的静态称重控制方法，其特征在于将所述阀门是能够自由调整开度的调节阀。
7.根据权利要求1所述的静态称重控制方法，其特征在于所述的称重控制由称重控制终端来完成。
8.根据权利要求1所述的静态称重控制方法，其特征在于所述的称重控制由称重控制终端将信号送至DCS或PLC，在DCS或PLC上完成控制。
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