CN104874332A - 一种化工生产用自动加料系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化工生产用自动加料系统，包括进料组件，还包括在线密度测量组件、差压式液位测量组件和压力式流量传感器组件。其能够解决现场作业人员多，管理粗放，安全隐患高，屡屡发生安全生产事故，造成人员损伤的问题，解决现场人员操作控制，随意性大，控制精度差，极大影响产品品质，造成产品生产成本高，不能有效适应化工工业发展，也不能满足化工生产对安全要求等问题，使其能够对生产环节进行有效测量与控制，同时又极大减少现场操作人员，符合现代化工生产安全要求。

Description

一种化工生产用自动加料系统

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，涉及一种加料系统，尤其涉及一种化工生产用自动加料系统。

背景技术

目前，随着测量控制技术发展以及化工生产其原料高毒、高腐蚀、高易燃、易爆，使得现场人员操控非常危险；化工工业又是精密行业，物料配比要求极高，使得化工工业生产对于控制系统要求越来越高；故而要求化工生产自动加料系统对生产环节进行有效测量与控制，同时又极大减少现场操作人员，符合现代化工生产安全要求；过去化工生产由于工艺落后与控制技术限制，工业生产存在大量现场作业人员，管理粗放，安全隐患高，屡屡发生安全生产事故，造成人员损伤；而且现场人员操作控制，随意性大，控制精度差，极大影响产品品质，造成产品生产成本高，不能有效适应化工工业发展，也不能满足化工生产对安全要求。为此，需要一种化工生产用自动加料系统，解决现场作业人员多，管理粗放，安全隐患高，屡屡发生安全生产事故，造成人员损伤的问题，解决现场人员操作控制，随意性大，控制精度差，极大影响产品品质，造成产品生产成本高，不能有效适应化工工业发展，也不能满足化工生产对安全要求等问题，使其能够对生产环节进行有效测量与控制，同时又极大减少现场操作人员，符合现代化工生产安全要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种化工生产用自动加料系统，解决现场作业人员多，管理粗放，安全隐患高，屡屡发生安全生产事故，造成人员损伤的问题，解决现场人员操作控制，随意性大，控制精度差，极大影响产品品质，造成产品生产成本高，不能有效适应化工工业发展，也不能满足化工生产对安全要求等问题，使其能够对生产环节进行有效测量与控制，同时又极大减少现场操作人员，符合现代化工生产安全要求。

为实现上述目的，本发明提供一种化工生产用自动加料系统，包括进料组件，还包括在线密度测量组件、温度测量组件、液位测量组件、流量传感器组件和压力保障系统组成。

在以上方案中优选的是，进料组件包括进口连接法兰、一次阀门、气动开关阀、阀门、连接短管和进料物料箱；

在线密度测量组件包括上部压力传感器、下部压力传感器和内置容积箱；

温度测量组件包括热电阻、热电阻底座；

液位测量组件包括气动出料阀、大物料箱进料阀、进料管、大物料箱磁致伸缩液位计、小物料箱进料阀、小物料箱磁致伸缩液位计、顶部压力传感器和底部压力传感器；

流量传感器组件包括大物料箱、大物料箱磁致伸缩液位计、大物料箱调节阀、小物料箱、小物料箱磁致伸缩液位计、小物料箱调节阀和出料连接口；

压力保障系统组件包括氮气电磁阀、顶部压力传感器。

还可以优选的是，在进料组件中，进口连接法兰安装在一次阀门的前端，进口连接法兰与化工进料管道连接，一次阀门与气动开关阀连接，气动开关阀与阀门相连接，阀门与连接短管相连接，阀门还与进料物料箱连接；

在线密度测量组件中，上部压力传感器和下部压力传感器安装在进料物料箱的侧壁，且进料物料箱的侧壁与内置容积箱相连接，内置容积箱的上部和下部分别设有用于物料连通交换的上开孔和下开孔；

在温度测量组件中，热电阻及热电阻底座安装在进料物料箱的侧壁，用于物料温度测量，且对密度进行补偿；

液位测量组件中，在进料物料箱底部安装气动出料阀，气动出料阀后部连接大物料箱进料阀，大物料箱进料阀接进料管；在进料物料箱与大物料箱连接壁上部开有第一连通口，用于压力平衡；在大物料箱顶部安装大物料箱磁致伸缩液位计，用于液位测量，在大物料箱顶部安装顶部压力传感器，用于系统压力测量，同时顶部压力传感器与大物料箱底部安装的底部压力传感器组成差压式液位测量系统，且与大物料箱磁致伸缩液位计的测量结果相比较；在大物料箱与小物料箱连接壁上部开有第一连通口，用于压力平衡；气动出料阀后部连接小物料箱进料阀，在小物料箱顶部安装小物料箱磁致伸缩液位计，用于液位测量；

流量传感器组件中，在大物料箱为标准容器，在其顶部安装大物料箱磁致伸缩液位计；大物料箱侧面下部安装大物料箱出口阀，在大物料箱出口阀后部安装大物料箱调节阀，在大物料箱调节阀后部连接出料连接口；小物料箱为标准容器；其上部安装小物料箱磁致伸缩液位计，小物料箱底部安装小物料箱出口阀，在小物料箱出口阀后部安装小物料箱调节阀，小出料连接管连接在出料连接口位置处；

压力保障系统组件中，在进料物料箱上部安装氮气电磁阀，氮气电磁阀与氮气进管相连接；在进料物料箱与大物料箱连接壁上部开有连通口，在大物料箱与小物料箱连接壁上部开有连通口，在大物料箱顶部安装顶部压力传感器，用于系统压力测量。

还可以优选的是，上部压力传感器与下部压力传感器组成在线密度计对液位测量信号补偿机构，以确保测量精度。

还可以优选的是，大物料箱磁致伸缩液位计安装设有大物料箱液位计底座。

还可以优选的是，小物料箱磁致伸缩液位计安装设有大物料箱液位计底座。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的化工生产用自动加料系统，能够解决现场作业人员多，管理粗放，安全隐患高，屡屡发生安全生产事故，造成人员损伤的问题，能够解决现场人员操作控制，随意性大，控制精度差，极大影响产品品质，造成产品生产成本高，不能有效适应化工工业发展，也不能满足化工生产对安全要求等问题，其能够对生产环节进行有效测量与控制，同时又极大减少现场操作人员，符合现代化工生产安全要求；且具有如下特点：

(1)一体化组装结构，内置密度、液位、压力、温度测点，测点信号相互作用，保障测量精度，采用气动阀门控制，可以完成满足自动加料各种要求，同时安装使用方便，完全取代现场操作人员；

(2)出料采用开关阀与调节阀串联，保证物料切断，调节阀用于对物料流量调节，满足加料快慢要求，系统既能保证开关性能，又有调节作用；

(3)由于系统物料箱上部都有连通口，保证物料箱内部压力平衡，避免压力不平衡导致测量与控制误差，氮气调节内部压力，保证物料出料流动性与稳定；

(4)在线密度计设计，保证其信号与液位信号联合计算，由于密度实时测量，可以有效消除温度变化，对物料密度变化，引起测量偏差，既保证系统对体积信号测量，又可以依据生产要求，实时对物料质量进行测量；

(5)在标准大物料箱安装压力传感器，可以保证物料箱压力监控，同时顶部与底部压力传感器又组成差压式液位测量系统，与磁致伸缩液位计信号参比，提高系统运行安全性；

(6)在物料箱安装气动出料阀，是对大小物料箱进料阀保护，防止大小物料箱进料阀失灵，造成安全隐患；

(7)采用热电阻既可以对密度计温度补偿，又可以对物料温度监测，提高了系统使用安全性。

本发明的化工生产用自动加料系统，在各种化工工业中使用其测控精度高，系统稳定性高，系统测量点多，系统安全性高，实现化工自动化加料功能。

附图说明

图1为本发明的化工生产用自动加料系统的侧视剖视图；

图2为本发明的化工生产用自动加料系统的俯视剖视图。

图中，1为进口连接法兰，2为一次阀门，3为气动开关阀，4为阀门，5为连接短管，6为上部压力传感器，7为下部压力传感器，8为内置容积箱，9为进料物料箱，10为第一连通口，11为大物料箱，12为进料管，13为小物料箱，14为第二连通口，15为顶部压力传感器，16为底部压力传感器，17为气动出料阀，18为大物料箱进料阀，19为小物料箱进料阀，20为大物料箱磁致伸缩液位计，21为大物料箱液位计底座，22为小物料箱磁致伸缩液位计，23为小物料箱液位计底座，24为大物料箱出口阀，25为大物料箱调节阀，26为小物料箱出口阀，27为小物料箱调节阀，28为出料连接口，29为小出料连接管，30为氮气电磁阀，31为氮气进管，32为热电阻，33为热电阻底座，34为上开孔，35为下开孔。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种化工生产用自动加料系统，包括进料组件，还包括在线密度测量组件、温度测量组件、液位测量组件、流量传感器组件和压力保障系统组件组成。

进料组件包括进口连接法兰1、一次阀门2、气动开关阀3、阀门4、连接短管5和进料物料箱9；

在线密度测量组件包括上部压力传感器6、下部压力传感器7和内置容积箱8；

温度测量组件包括热电阻32、热电阻底座33；

液位测量组件包括气动出料阀17、大物料箱进料阀18、进料管12、大物料箱磁致伸缩液位计20、小物料箱进料阀19、小物料箱磁致伸缩液位计22、顶部压力传感器15和底部压力传感器16；

流量传感器组件包括大物料箱11、大物料箱磁致伸缩液位计20、大物料箱调节阀25、小物料箱13、小物料箱磁致伸缩液位计22、小物料箱调节阀27和出料连接口28；

压力保障系统组件包括氮气电磁阀30、顶部压力传感器15。

在进料组件中，进口连接法兰1安装在一次阀门2的前端，进口连接法兰1与化工进料管道连接，一次阀门2与气动开关阀3连接，气动开关阀3与阀门4相连接，阀门4与连接短管5相连接，阀门4还与进料物料箱9连接；

在线密度测量组件中，上部压力传感器6和下部压力传感器7安装在进料物料箱9的侧壁，且进料物料箱9的侧壁与内置容积箱8(以减少物料进料对测量影响)相连接，内置容积箱8的上部和下部分别设有用于物料连通交换的上开孔34和下开孔35；

在温度测量组件中，热电阻32及热电阻底座33安装在进料物料箱9的侧壁，用于物料温度测量，且对密度进行补偿；

液位测量组件中，在进料物料箱9底部安装气动出料阀17，气动出料阀17后部连接大物料箱进料阀18，大物料箱进料阀18接进料管12；在进料物料箱9与大物料箱11连接壁上部开有第一连通口10，用于压力平衡；在大物料箱11顶部安装大物料箱磁致伸缩液位计20，用于液位测量，在大物料箱11顶部安装顶部压力传感器15，用于系统压力测量，同时顶部压力传感器15与大物料箱11底部安装的底部压力传感器16组成差压式液位测量系统，且与大物料箱磁致伸缩液位计17的测量结果相比较；在大物料箱11与小物料箱13连接壁上部开有第一连通口14，用于压力平衡；气动出料阀17后部连接小物料箱进料阀19，在小物料箱13顶部安装小物料箱磁致伸缩液位计22，用于液位测量；

流量传感器组件中，在大物料箱11为标准容器，在其顶部安装大物料箱磁致伸缩液位计17；大物料箱11侧面下部安装大物料箱出口阀24，在大物料箱出口阀24后部安装大物料箱调节阀25，在大物料箱调节阀25后部连接出料连接口28；小物料箱13为标准容器；其上部安装小物料箱磁致伸缩液位计22，小物料箱13底部安装小物料箱出口阀26，在小物料箱出口阀26后部安装小物料箱调节阀27，小出料连接管29连接在出料连接口28位置处；

压力保障系统组件中，在进料物料箱9上部安装氮气电磁阀30，氮气电磁阀30与氮气进管31相连接；在进料物料箱9与大物料箱11连接壁上部开有第一连通口10，在大物料箱11与小物料箱13连接壁上部开有第一连通口14，在大物料箱11顶部安装顶部压力传感器15，用于系统压力测量。

上部压力传感器6与下部压力传感器7组成在线密度计对液位测量信号补偿机构，以确保测量精度。

大物料箱磁致伸缩液位计20安装设有大物料箱液位计底座21。

小物料箱磁致伸缩液位计22安装设有大物料箱液位计底座23。

本发明的化工生产用自动加料系统，其组成整体构成压力式流量传感器系统，其氮气作为系统压力调节；其上部压力传感器6，下部压力传感器7，顶部压力传感器15，底部压力传感器16可以采用单晶硅类型压力传感器或压力式压力测量元件；其采用大物料箱磁致伸缩液位计20和小物料箱磁致伸缩液位计22测量大物料箱11和小物料箱13的液位；其包含热电阻温度测量与补偿系统；其采用气动开关阀与气动调节阀作为执行机构。其采用多种测量及控制方法，分大小两种加料管路系统，其测量精度高，控制灵敏，一体化结构安装方便，大大提升其化工工业操作自动化，减少现场人员操作，减少现场操作风险，符合化工工业生产发展要求。

本发明的化工生产用自动加料系统，其物料先经过：进口连接法兰1，一次阀门2，气动开关阀3，阀门4，连接短管5进入进料物料箱9；其中一次阀门2与阀门4安装在气动开关阀3两边，用于紧急情况下手动关闭进料系统，同时便于气动开关阀检修。

上部压力传感器6与下部压力传感器7组成在线密度计测量系统，其原理是：上部压力传感器6测量出压力值P1与下部压力传感器7测量出压力值P2，而他们之间距离恒定为H1安装时已经量好，这样可以这样计算介质密度：ρ＝(P2-P1)/gH1；内置容积箱8将上部压力传感器6与下部压力传感器7工作区域保护起来，防止进料时进料物料箱介质波动引起测量误差。在内置容积箱8上部设置上开孔34、下部设置下开孔35，用于物料更替，保持测量精度。进料物料箱9侧壁安装热电阻32，热电阻底座33焊接在进料物料箱9上，测量物料温度，起安全监控作用，同时又对上部压力传感器6与下部压力传感器7进行温度补偿，减少温度对测量结果影响。进料物料箱9上部开孔安装氮气电磁阀30，通过氮气进管31连接氮气管道系统，通入氮气是保持系统压力，氮气与大多数化工物料不反应，一般用于化工反应保护气体。在进料物料箱9上部与大物料箱11开有第一连通口10，同样，在大物料箱11与小物料箱13开有第二连通口14，通过两个连通口保证各系统压力均衡。进料物料箱9下部开孔与气动出料阀17连接，用于进料物料箱9出料。

气动出料阀17后部连接大物料箱进料阀18连接进料管12与小物料箱进料阀19，分别将物料打入大物料箱11与小物料箱13。一般情况下，气动出料阀17处于常开状态，只有当后部进料阀出问题，才关闭气动出料阀17，起系统连锁保护作用。进料管12在大物料箱11内部，用于系统检修时，减少大物料箱11内部物料流出。在制造大物料箱11时，采用容器制造方法，只要知道底面积S*高度H，就计算出箱内容积L，其公式：L＝S*H。在大物料箱顶部安装大物料箱磁致伸缩液位计20，通过安装大物料箱液位计底座21连接。这样当磁致伸缩测量液位高度H，就计算出箱内物料；如果取在线密度计信号，可以计算箱内物料质量M，具体公式：M＝S*H*(P2-P1)/gH1；该系统既可以满足化工生产中体积加料要求又满足其质量加料要求。如果将物料容积变化量ΔL与时间S比较，又可以计算出物料流量Q，其公式：Q＝ΔL/S。在大物料箱11侧底部安装大物料箱出口阀24，这是切断阀；大物料箱出口阀24后部连接大物料箱调节阀25，通过大物料箱调节阀25调节出料大小。在大物料箱11顶部安装顶部压力传感器15，用于测量整个系统内部工作压力P3，保护系统安全。在大物料箱11底部安装底部压力传感器16，测量的压力值P4，与顶部压力传感器15信号比较，可以计算物料高度H3，其公式：

H3＝(P4-P3)H1/(P2-P1)；与大物料箱磁致伸缩液位计20信号比较用于保护，防止大物料箱磁致伸缩液位计20失效对系统安全影响。

小物料箱13由于其底面积小，这样系统容积小，即使物料容积变化小，物料高度变化明显，小物料箱13主要用于化工生产中缓慢加料控制或精加料控制，与大物料箱11进行工作补充。小物料箱13顶部安装小物料箱磁致伸缩液位计22，通过小物料箱液位计底座23安装；在小物料箱13底部安装小物料箱出口阀26，其为切断阀；在小物料箱出口阀26后部安装小物料箱调节阀27，通过小物料箱调节阀27可以调节出口流量大小。其小物料箱调节阀27后部小出料管29，连接大出料管28，通过大出料管28出料。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种化工生产用自动加料系统，包括进料组件，其特征在于：还包括在线密度测量组件、温度测量组件、液位测量组件、流量传感器组件和压力保障系统组件组成。

2.如权利要求1所述的化工生产用自动加料系统，其特征在于：

进料组件包括进口连接法兰(1)、一次阀门(2)、气动开关阀(3)、阀门(4)、连接短管(5)和进料物料箱(9)；

在线密度测量组件包括上部压力传感器(6)、下部压力传感器(7)和内置容积箱(8)；

温度测量组件包括热电阻(32)、热电阻底座(33)；

液位测量组件包括气动出料阀(17)、大物料箱进料阀(18)、进料管(12)、大物料箱磁致伸缩液位计(20)、小物料箱进料阀(19)、小物料箱磁致伸缩液位计(22)、顶部压力传感器(15)和底部压力传感器(16)；

流量传感器组件包括大物料箱(11)、大物料箱磁致伸缩液位计(20)、大物料箱调节阀(25)、小物料箱(13)、小物料箱磁致伸缩液位计(22)、小物料箱调节阀(27)和出料连接口(28)；

压力保障系统组件包括氮气电磁阀(30)、顶部压力传感器(15)。

3.如权利要求2所述的化工生产用自动加料系统，其特征在于：

在进料组件中，进口连接法兰(1)安装在一次阀门(2)的前端，进口连接法兰(1)与化工进料管道连接，一次阀门(2)与气动开关阀(3)连接，气动开关阀(3)与阀门(4)相连接，阀门(4)与连接短管(5)相连接，阀门(4)还与进料物料箱(9)连接；

在线密度测量组件中，上部压力传感器(6)和下部压力传感器(7)安装在进料物料箱(9)的侧壁，且进料物料箱(9)的侧壁与内置容积箱(8)相连接，内置容积箱(8)的上部和下部分别设有用于物料连通交换的上开孔(34)和下开孔(35)；

在温度测量组件中，热电阻(32)及热电阻底座(33)安装在进料物料箱(9)的侧壁，用于物料温度测量，且对密度进行补偿；

液位测量组件中，在进料物料箱(9)底部安装气动出料阀(17)，气动出料阀(17)后部连接大物料箱进料阀(18)，大物料箱进料阀(18)接进料管(12)；在进料物料箱(9)与大物料箱(11)连接壁上部开有第一连通口(10)，用于压力平衡；在大物料箱(11)顶部安装大物料箱磁致伸缩液位计(20)，用于液位测量，在大物料箱(11)顶部安装顶部压力传感器(15)，用于系统压力测量，同时顶部压力传感器(15)与大物料箱(11)底部安装的底部压力传感器(16)组成差压式液位测量系统，且与大物料箱磁致伸缩液位计(17)的测量结果相比较；在大物料箱(11)与小物料箱(13)连接壁上部开有第一连通口(14)，用于压力平衡；气动出料阀(17)后部连接小物料箱进料阀(19)，在小物料箱(13)顶部安装小物料箱磁致伸缩液位计(22)，用于液位测量；

流量传感器组件中，在大物料箱(11)为标准容器，在其顶部安装大物料箱磁致伸缩液位计(17)；大物料箱(11)侧面下部安装大物料箱出口阀(24)，在大物料箱出口阀(24)后部安装大物料箱调节阀(25)，在大物料箱调节阀(25)后部连接出料连接口(28)；小物料箱(13)为标准容器；其上部安装小物料箱磁致伸缩液位计(22)，小物料箱(13)底部安装小物料箱出口阀(26)，在小物料箱出口阀(26)后部安装小物料箱调节阀(27)，小出料连接管(29)连接在出料连接口(28)位置处；

压力保障系统组件中，在进料物料箱(9)上部安装氮气电磁阀(30)，氮气电磁阀(30)与氮气进管(31)相连接；在进料物料箱(9)与大物料箱(11)连接壁上部开有第一连通口(10)，在大物料箱(11)与小物料箱(13)连接壁上部开有第一连通口(14)，在大物料箱(11)顶部安装顶部压力传感器(15)，用于系统压力测量。

4.如权利要求3所述的化工生产用自动加料系统，其特征在于：上部压力传感器(6)与下部压力传感器(7)组成在线密度计对液位测量信号补偿机构，以确保测量精度。

5.如权利要求1-4中任一项所述的化工生产用自动加料系统，其特征在于：大物料箱磁致伸缩液位计(20)安装设有大物料箱液位计底座(21)。

6.如权利要求1-4中任一项所述的化工生产用自动加料系统，其特征在于：小物料箱磁致伸缩液位计(22)安装设有大物料箱液位计底座(23)。