CN115436223A - 一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其利用智能高精密双法兰差压测量传感器采集采集点内的压力值，通过软件系统计算出采集点之间压力差值及消除系统流动性影响，编制出料液密度增加值与初始工况清料液密度值的关联逻辑软件程序，从而采集压差变化以输出料液密度变化及料液中固体含量的变化，且在二次仪表显示或在DCS或PLC系统显示的在线智能监测系统。该检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置能够实时在线监测生产系统料液的实时变化情况，能准确反映料液密度或料液中固体含量变化的实际情况，对生产系统中料液密度或料液中固体含量维持在一定比例进行生产运行时提供实时数据。
Description
技术领域
本发明涉及监测智能技术领域，具体为一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置。
背景技术
对于蒸发制硼酸、冷析制硼酸、氯化铯、低钠盐等生成物反应工序的料液密度或料液中固体含量的测量在工业中是一项很重要的工作，一旦料液密度或料液中固体含量超出规定范围，就会对生产造成不利影响，现有技术中，料液密度或料液中固体含量监控都是人工抽样测量，具有滞后性、随机性、主观性、准确性差、不连续性、劳动强度高、操作环境差、易造成人员受伤等弊端，也不便于通过观察料液密度或料液中固含量的变化趋势来及时对生产运行进行调整，不利于生产的稳定运行。且后续对内部固体含量的调控效率较低，容易产生物料损耗，大量的固体也可能会导致物料出口堵塞的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明准确性高，自动化程度高，调节便捷，且能够避免堵塞，能够实时指导生产运行。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其步骤包括采集压力值；计算采集点之间压力差值；消除系统流动性影响；采集压差变化；输出料液密度及固体含量的变化数值；调节阀门控制清液密度及固体含量。其中计算采集点之间压力差值利用智能高精密双法兰差压测量传感器采集采集点内的压力值，通过软件系统计算出采集点之间压力差值及消除系统流动性影响，编制出料液密度增加值与初始工况清料液密度值的关联逻辑软件程序，从而采集压差变化以输出料液密度变化及料液中固体含量的变化，且在二次仪表显示或在DCS或PLC系统显示的在线智能监测系统。
进一步的，该检测方法和监测系统包括用于容器内料液密度变化及料液中固体含量变化的监测。
进一步的，所述计算采集点之间压力差值通过利用智能双法兰差压传感器测量料液压力差的原理来实现容器内料液密度变化及料液中固体含量变化的测量。
进一步的，采用直接实验方法获取不同工况下容器内料液密度及料液中固体含量参数的方法代入计算实现测量的目的。
进一步的，所述输出料液密度及固体含量的变化数值过程中，选用单晶硅差压传感器技术，输出4——20mA标准密度信号，方便与二次显示仪表或DCS或PLC控制系统对接。
进一步的，选用先进的单晶硅差压传感器技术，微处理为核心，并辅助以先进的数字隔离技术，有极高的抗干扰性及稳定性，采用性能强大的24位ADC实现高精度。
进一步的，所述传感器单向过压大于16Mpa，且通过HART通讯手操器对传感器进行标定设置和组态。
一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的装置，包括反应结晶器、蒸发器或冷析器，所述反应结晶器的侧边设置有第一压力传感器和第二压力传感器，且在反应结晶器的内部设置有搅拌机构，所述反应结晶器的底端设置有固体物料出口，且固体物料出口的外端设置有固体排出机构，蒸发器或冷析器的上方或者在下方分管处安装有第三压力传感器和第四压力传感器。
进一步的，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器均采用高精密双法兰差压测量传感器，且每个传感器的末端均连接有传感器接口冲洗水管。
进一步的，所述搅拌机构包括电机和转轴，所述转轴的表面安装有搅拌叶和刮杆，所述固体排出机构包括滤箱和过滤网，所述过滤网的一端设置有撑板，所述撑板的底端设置有回流口，所述回流口的另一端与循环泵连接，所述循环泵与循环管道连接。
本发明的有益效果：本发明的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置，包括方法及装置本体，所述装置本体包括反应结晶器、电机、第一压力传感器、第二压力传感器、传感器接口冲洗水管、搅拌机构、循环泵、循环管道、固体排出机构、滤箱、过滤网、固体物料出口、撑板、回流口、转轴、搅拌叶、刮杆、蒸发器、第三压力传感器、第四压力传感器。
1.该检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置能够实时在线监测生产系统料液的实时变化情况，能准确反映料液密度或料液中固体含量变化的实际情况，对生产系统中料液密度或料液中固体含量维持在一定比例进行生产运行时提供实时数据。
2.该检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置通过内置软件计算并显示，然后转化传输信号，进入DCS系统或PLC系统，再根据程序既定设置，从而控制进口阀门A和出口阀门B，达到容器内的清液密度控制或固体含量的控制，调节简单省力，精度更高。
3.该检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法及装置可通过与自动调节阀连锁，实现容器物料的自动进出，从而温度工况，提高效率，且降低劳动强度，且能够避免大量的固体向外排出时导致物料出口堵塞的情况。
附图说明
图1为本发明一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法的流程图；
图2为本发明反应结晶器的结构图；
图3为本发明一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的装置中固体排出机构部分的结构示意图；
图4为本发明一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的装置中搅拌机构部分的结构示意图；
图5为本发明蒸发器或冷析器测量液体密度时的结构图；
图6为本发明蒸发器或冷析器测量固体含量时的结构图；
图中：1、反应结晶器；2、电机；3、第一压力传感器；4、第二压力传感器；5、传感器接口冲洗水管；6、搅拌机构；7、循环泵；8、循环管道；9、固体排出机构；10、滤箱；11、过滤网；12、固体物料出口；13、撑板；14、回流口；15、转轴；16、搅拌叶；17、刮杆；18、蒸发器；19、第三压力传感器；20、第四压力传感器。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其步骤包括采集压力值；计算采集点之间压力差值；消除系统流动性影响；采集压差变化；输出料液密度及固体含量的变化数值；调节阀门控制清液密度及固体含量。检测过程需要根据以下公式：
当溶液的组成发生变化时，其密度必然会发生变化。由式一可知，密度的变化又会引起压力的变化，可以将料液密度及料液中固体含量的变化通过测量其压力的变化反映出来。ΔP＝ρgΔh(公式二)
这个高度差我们可以设定，它就成了一个常数。式中g也是一个常数，那么ΔP的值仅受ρ的影响，以实验的方法获得料液密度及料液中固体含量与ΔΡ的对应关系，取Δh的值为1m，那么式二可以简化为下式：ΔP＝ρg(公式三)。通过公式确定ΔP与溶液密度的对应关系。把高度值设置成1个改变输出密度的系数，仪表输出密度值与实际有偏差时，我们改变系数，使测量值与真实值一致，我们就能得到准确的料液密度值。是对应量程值转变成4-20mA值输出。确定了准确的测量密度值，我们用实验的方法测出对应料液密度及料液中固体含量。
实践证明，用智能双法兰差压传感器便可以实现对密度的测量，利用二次仪表或DCS或PLC系统程序，编程：固体含量＝(测量值-X)/Y+Y(X为实测数据，Y为修正系数)就可以实现料液中固体含量的自动测量。首先，要确定智能双法兰差压传感器的最大测量范围和量程范围。通过对工艺状况进行分析，得知差压传感器的最大测量范围应大于密度为满量程时的ΔP值，其量程下限应该是密度初始工况为0或0％时的ΔP值(记为ΔP0)，而量程上限应该是当密度为满量程时的ΔP值(记为ΔP满)。对应4——20mA值输出。根据被测介质特点(溶液是否具有易结晶、腐蚀性、高温等)对智能双法兰差压传感器进行恰当选型及选材。保证仪表精度，减少仪表系统误差对测量结果的影响。
本实施例，物料：氯化钾与氯化钠分离。工况：氯化钠溶液由初始浓度250～310g/l；氯化钾溶液由初始浓度≤70g/l。检测步骤包括：(1)氯化钾和氯化钠溶液一起进入蒸发容器，氯化钠溶液由初始浓度250～310g/l进入蒸发容器，蒸发出水分，氯化钠结晶，以晶体排出容器；氯化钾溶液由初始浓度≤70g/l进入蒸发容器，随着水分蒸发，氯化钾溶液浓缩到浓度≥110g/l时，排出蒸发容器，进入降温氯化钾冷析器，氯化钾冷析结晶从而实现氯化钠与氯化钾的分离。(2)氯化钠溶液由初始浓度≥310g/l时，氯化钾溶液由初始浓度≤70g/l。随着氯化钠析晶，氯化钾浓度提升到≥110g/l时，而氯化钠溶液浓度下降≤255g/l，(温度有少许影响)；整个蒸发容器清液段(夹套环隙处)，混合溶液的密度发生此消彼长的变化(氯化钠与氯化钾的分子量有差别)。
本实施例，物料：氯化钾与氯化钠分离.工况：氯化钠溶液由初始浓度≤250g/l；氯化钾溶液由初始浓度≤70g/l。检测步骤包括：(1)氯化钾和氯化钠溶液一起进入蒸发容器，氯化钠溶液由初始浓度≤250g/l进入蒸发容器，蒸发出水分，氯化钠先升到到浓度≤310g/l，再析晶一部后，下降到≤255g/l；氯化钾溶液由初始浓度≤70g/l进入蒸发容器，随着水分蒸发，氯化钾溶液浓缩到浓度≥110g/l时。氯化钾和氯化钠溶液一起排出蒸发容器，进入降温氯化钾冷析器，氯化钾冷析结晶从而实现氯化钠与氯化钾的分离。(2)氯化钾和氯化钠溶液在蒸发容器内是浓缩过程，没有晶体产生，所以氯化钠溶液浓度≤255g/l，氯化钾溶液浓缩到≥110g/l时，整个蒸发容器清液密度发生变化。通过智能双法兰差压传感器的高精度采集、输出。控制进口阀门A和出口阀门B，即可关联控制氯化钾溶液的排出量，使其维持在不低于110g/l的浓度。通过智能双法兰差压传感器的高精度采集、输出。控制进口阀门A和出口阀门B，即可关联控制氯化钾溶液的排出量，使其维持在不低于110g/l的浓度。
请参阅图2至图6，本实施例还提供一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的装置，包括反应结晶器1、蒸发器18或冷析器，所述反应结晶器1的侧边设置有第一压力传感器3和第二压力传感器4，且在反应结晶器1的内部设置有搅拌机构6，所述反应结晶器1的底端设置有固体物料出口12，且固体物料出口12的外端设置有固体排出机构9。反应结晶器1液体中固含量的检测、显示、传输、控制应用图。根据工况运行情况采集参数，通过内置软件计算并显示，然后转化传输信号，进入DCS系统或PLC系统，再根据程序既定设置，从而控制进口阀门A和出口阀门B，达到容器内的清液密度控制或固体含量的控制。
本实施例，对于蒸发器18或冷析器。根据工况运行情况采集参数，通过内置软件计算并显示，然后转化传输信号，进入DCS系统或PLC系统，再根据程序既定设置，从而控制进口阀门A和出口阀门B，达到容器内的清液密度控制或固体含量的控制。
本实施例，所述第一压力传感器3、第二压力传感器4、第三压力传感器19和第四压力传感器20均采用高精密双法兰差压测量传感器，且每个传感器的末端均连接有传感器接口冲洗水管5，所述搅拌机构6包括电机2和转轴15，所述转轴15的表面安装有搅拌叶16和刮杆17，所述固体排出机构9包括滤箱10和过滤网11，所述过滤网11的一端设置有撑板13，所述撑板13的底端设置有回流口14，所述回流口14的另一端与循环泵7连接，所述循环泵7与循环管道8连接，通过刮杆17将内部固体搅动，并通过外部的循环泵7将其抽出，利用滤箱10和过滤网11对排出的固体部分进行收集，并将过滤后的溶液再次通过循环管道8回流至反应结晶器1内部。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其特征在于：其步骤包括采集压力值；计算采集点之间压力差值；消除系统流动性影响；采集压差变化；输出料液密度及固体含量的变化数值；调节阀门控制清液密度及固体含量。其中计算采集点之间压力差值利用智能高精密双法兰差压测量传感器采集采集点内的压力值，通过软件系统计算出采集点之间压力差值及消除系统流动性影响，编制出料液密度增加值与初始工况清料液密度值的关联逻辑软件程序，从而采集压差变化以输出料液密度变化及料液中固体含量的变化，且在二次仪表显示或在DCS或PLC系统显示的在线智能监测系统。
2.根据权利要求1所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其特征在于：该检测方法和监测系统包括用于容器内料液密度变化及料液中固体含量变化的监测。
3.根据权利要求1所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其特征在于：所述计算采集点之间压力差值通过利用智能双法兰差压传感器测量料液压力差的原理来实现容器内料液密度变化及料液中固体含量变化的测量。
4.根据权利要求3所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其特征在于：采用直接实验方法获取不同工况下容器内料液密度及料液中固体含量参数的方法代入计算实现测量的目的。
5.根据权利要求1所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其特征在于：所述输出料液密度及固体含量的变化数值过程中，选用单晶硅差压传感器技术，输出4——20mA标准密度信号，方便与二次显示仪表或DCS或PLC控制系统对接。
6.根据权利要求5所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其特征在于：选用先进的单晶硅差压传感器技术，微处理为核心，并辅助以先进的数字隔离技术，有极高的抗干扰性及稳定性，采用性能强大的24位ADC实现高精度。
7.根据权利要求3所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的方法，其特征在于：所述传感器单向过压大于16Mpa，且通过HART通讯手操器对传感器进行标定设置和组态。
8.一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的装置，其特征在于：包括反应结晶器(1)、蒸发器(18)或冷析器，所述反应结晶器(1)的侧边设置有第一压力传感器(3)和第二压力传感器(4)，且在反应结晶器(1)的内部设置有搅拌机构(6)，所述反应结晶器(1)的底端设置有固体物料出口(12)，且固体物料出口(12)的外端设置有固体排出机构(9)，所述蒸发器(18)或冷析器的上方或者在下方分管处安装有第三压力传感器(19)和第四压力传感器(20)。
9.根据权利要求8所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的装置，其特征在于：所述第一压力传感器(3)、第二压力传感器(4)、第三压力传感器(19)和第四压力传感器(20)均采用高精密双法兰差压测量传感器，且每个传感器的末端均连接有传感器接口冲洗水管(5)。
10.根据权利要求8所述的一种检测容器内料液密度及料液中固体含量的装置，其特征在于：所述搅拌机构(6)包括电机(2)和转轴(15)，所述转轴(15)的表面安装有搅拌叶(16)和刮杆(17)，所述固体排出机构(9)包括滤箱(10)和过滤网(11)，所述过滤网(11)的一端设置有撑板(13)，所述撑板(13)的底端设置有回流口(14)，所述回流口(14)的另一端与循环泵(7)连接，所述循环泵(7)与循环管道(8)连接。
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