CN207918965U - 一种离子膜电解槽性能检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种离子膜电解槽性能检测系统，包括位于电解车间内的电解槽电压采集模块(1)，其对多个电解槽(11)采集电压，并通过远程I/O系统传输给可编程控制器(2)，所述可编程控制器(2)还连接DCS用户工艺控制系统(3)，并接收来自DCS用户工艺控制系统(3)设置的电解槽工艺参数，所述可编程控制器(2)根据电解槽工艺参数计算电解槽阈值电压，并与电解槽(11)的实际电压进行比较，超过阈值电压，则控制报警器(4)进行报警，同时将报警信号传输至中控室(5)，不仅实现了电解槽系统运行的自动安全联锁的功能，更能通过对当前电解槽性能的评估来预测未来电解槽性能的曲线。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解槽装置领域，具体是一种离子膜电解槽性能检测系统。
背景技术
目前电解工艺方法有三种：离子交换膜法，隔膜法和水银法。随着对环境问题的重视，离子交换膜法已取代后两种工艺方法。氯碱厂通常使用由许多单元槽组成的电解槽。例如，在复极装置中，连接电流后，每个单元槽都会产生电解反应。因控制能源消耗和量产最大化等原因，期望保持并提高电解槽性能。所以检测阳极电解电位和阴极电解电位构成的电解槽单元电压是最为重要的，现有技术中一般采用下述方式进行电解槽单元电压的检测：
一、手工测量槽电压：现场工人按时间段手持电压测量仪表，去电解槽现场采集电压信号记录。
缺点：1.电解槽现场为危险区域，现场温度较高，有高电压，大电流。有一定的安全隐患。2.巡检工人长期进行重复性动作十分劳累，容易出现错误。人工记录数据容易出错，且无法追溯历史分析。3.工作量大，人工成本高。一般一天检测1-2次。无法实现实时检测。
二、中性点检测(电压平衡检测)：安装安全系统平衡电压监测系统来比较一组单元槽的平均电压和另一组的平均电压是常见的。
缺点：这种方法可能不可靠，例如在短路的情况下,单一故障单元的电压降低的电压而两个相邻单元电压增加,不会改变电解槽的综合平衡。
三、分析产品质量来检测故障单元：例如膜故障情况下的电解氯化钠可能产生爆炸性混合物的氢气和氯气。在大多数工厂，分析仪安装在一个主要的氯气冷却器后。因此,理论上在单元槽空间外的仅有的爆炸是可以避免的。
缺点：但实践中在氯气处理部分也发生了爆炸,因为分析仪(通常是一个气相色谱仪或热导检测器)的响应时间在几分钟内。
四、信号变换器检测电压。
缺点：每个信号需要单独的信号线传输，需要DCS单独的接收卡。浪费大量的电缆，DCS AO卡键多。组态画面主要依赖DCS集散控制系统。
五、分组检测电压信号。一台电解槽一般由上百单元槽组成，取3点、6点、10点为一组，取平均值监测电压信号。
缺点：1.假设电解槽为10点一测。既1.2.3···8.9.10,10点信号累加后除以10，作为参考电压。单片单元槽电压有高有底，新旧离子交换膜的电压也不同。所以检测出的电压只能是个估计值。2.连锁值无法准确设定。一般单点电压高于200mv启动报警，300mv启动连锁，诺10点一测，连锁值300mv*10＝3V。单点电压高出3V，电解槽已经出于着火状态，一般电解槽高于600mv就出于高危险状态。连锁值如果设低，因为电压波动，会无故造成不必要的停车。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种离子膜电解槽性能检测系统，以解决现有技术中存在的缺陷。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种离子膜电解槽性能检测系统，包括位于电解车间内的电解槽电压采集模块(1)，其对多个电解槽(11)采集电压，每个所述电解槽(11)通过电缆接入熔断巡检箱(12)的输入端子(121)，经位于熔断巡检箱(12)的保险丝盒(122)后通过所述熔断巡检箱(12)的输出端子(123)输出电压，然后由电压采集单元(13)采集电压，并通过远程I/O系统传输给可编程控制器(2)，所述可编程控制器(2)还连接DCS用户工艺控制系统(3)，并接收来自DCS用户工艺控制系统(3)设置的电解槽工艺参数，所述可编程控制器(2)根据电解槽工艺参数计算电解槽阈值电压，并与电解槽(11)的实际电压进行比较，超过阈值电压，则控制报警器(4)进行报警，同时将报警信号传输至中控室(5)；
进一步的，所述电压采集单元(13)中的每个电压转换模块由几个相互隔离通道组成，且每个通道设置独立的参考电位；
进一步的，所述电压采集单元(13)设置通讯输出模块，支持多种标准工业通讯模式，且所述远程I/O系统通过光纤进行数据传输；
进一步的，所述可编程控制器(2)将电解槽阈值电压存储至中控室(5)，绘制时间点曲线并在监控屏幕上进行显示。
本实用新型的有益效果是：通过对电解槽电压的测量并与电解槽工艺相关参数进行关联计算。实测的槽电压与不同工况状态下的关联计算值进行对比。通过这种对比，来评估此套离子膜电解槽系统的运行状态。这种实用新型不仅实现了电解槽系统运行的自动安全联锁的功能，更能通过对当前电解槽性能的评估来预测未来电解槽性能的曲线。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型熔断巡检箱电路原理示意图；
图3为本实用新型电压转换模块的电路示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、电解槽电压采集模块，11、电解槽，12、熔断巡检箱，121、输入端子，122、保险丝盒，123、输出端子，13、电压采集单元，2、可编程控制器，3、DCS用户工艺控制系统，4、报警器，5、中控室。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1-3所示，一种离子膜电解槽性能检测系统，包括位于电解车间内的电解槽电压采集模块(1)，其对多个电解槽(11)采集电压，每个所述电解槽(11)通过电缆接入熔断巡检箱(12)的输入端子(121)，经位于熔断巡检箱(12)的保险丝盒(122)后通过所述熔断巡检箱(12)的输出端子(123)输出电压，然后由电压采集单元(13)采集电压，并通过远程I/O系统传输给可编程控制器(2)，所述可编程控制器(2)还连接DCS用户工艺控制系统(3)，并接收来自DCS用户工艺控制系统(3)设置的电解槽工艺参数，所述可编程控制器(2)根据电解槽工艺参数计算电解槽阈值电压，并与电解槽(11)的实际电压进行比较，超过阈值电压，则控制报警器(4)进行报警，同时将报警信号传输至中控室(5)；
电压采集单元(13)中的每个电压转换模块由几个相互隔离通道组成，且每个通道设置独立的参考电位；每个互相隔离的通道，又称为点点隔离。由于每个通道是点点隔离的，也就是说每个通道都有一个独立的参考电位。这样如果有某根从电解槽接入的电缆发生断路和接触不良时可以准确地判断故障原因，此种故障在系统中只会引起报警而不会引起高电压的假信号而引发电解槽联锁。现有部分电压采集系统多点共用参考点，在发生故障时，难以判断八路通道那一路发生故障，需要人工再对八路通道进行复检，工作效率低下；同时电压转换模块可在系统远行时进行热插拔，提高了系统的可维护性。
电压采集单元还具有通讯输出模块，其将电压转换模块的模拟信号转换成标准的通讯协议的数字信号，支持多种标准工业通讯模式，常用的通讯包括Modbus-485RTU、Modbus TCP。将现场柜内的通讯信号通过光电转换器由电信号转换成光信号通过光纤这个媒介进行远程转输。通过转换成光信号进行远程传输可以增加抗电磁干扰的能力，因为整个电解车间都是一个复杂的电磁场环境，光信号不受此种电磁场的干扰。
控制系统的核心是可编程控制器(PLC)。控制系统接收来自现场的远程I/O的电解槽电压信号，接收来自工艺控制系统(DCS)的相关电解槽工艺参数(电流、温度、烧碱密度、烧碱的产量、整流器的运行状态)；控制系统根据电解槽的各项工艺参数和电解槽的电压进行运算，运算的结果是给出在当前工艺条件下，电解槽电压的安全阈值。控制系统根据烧碱的温度和密度推算出一个标准的电解槽电压，使用IESS的生产管理人员根据IESS给出长期的标准的电解槽电压，可以了解电解槽在一个长期的过程中的性能变化趋势。如果此变化趋势的参基准线在短时间内发生了突变，这可以及时提醒生产管理人员进行工艺检查。可编程控制器(2)将电解槽阈值电压存储至中控室(5)并绘制时间点曲线，显示电解槽电压长期变化趋势，如果曲线短时间内发生突变，可及时提醒管理人员进行工艺检查。
控制系统的数字量输出模块和隔离继电器构成了报警和联锁的硬件结构。整个输出回路采用故障安全型的回路设计，在系统失电或其它任何回路故障时都会发出报警和联锁信号。隔离继电器可以将控制回路的电路与外部控制电源(如DCS或电气)进行安全隔离；
上位机数据处理系统由人机操作界面和数据服务器两台工业机(PC)组成；
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种离子膜电解槽性能检测系统，其特征在于：包括位于电解车间内的电解槽电压采集模块(1)，其对多个电解槽(11)采集电压，每个所述电解槽(11)通过电缆接入熔断巡检箱(12)的输入端子(121)，经位于熔断巡检箱(12)的保险丝盒(122)后通过所述熔断巡检箱(12)的输出端子(123)输出电压，然后由电压采集单元(13)采集电压，并通过远程I/O系统传输给可编程控制器(2)，所述可编程控制器(2)还连接DCS用户工艺控制系统(3)，并接收来自DCS用户工艺控制系统(3)设置的电解槽工艺参数，所述可编程控制器(2)根据电解槽工艺参数计算电解槽阈值电压，并与电解槽(11)的实际电压进行比较，超过阈值电压，则控制报警器(4)进行报警，同时将报警信号传输至中控室(5)。
2.根据权利要求1所述的一种离子膜电解槽性能检测系统，其特征在于：所述电压采集单元(13)中的每个电压转换模块由几个相互隔离通道组成，且每个通道设置独立的参考电位。
3.根据权利要求2所述的一种离子膜电解槽性能检测系统，其特征在于：所述电压采集单元(13)设置通讯输出模块，支持多种标准工业通讯模式，且所述远程I/O系统通过光纤进行数据传输。
4.根据权利要求3所述的一种离子膜电解槽性能检测系统，其特征在于：所述可编程控制器(2)将电解槽阈值电压存储至中控室(5)，绘制时间点曲线并在监控屏幕上进行显示。
Priority Applications (1)
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| CN201820198964.5U CN207918965U (zh) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | 一种离子膜电解槽性能检测系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108130556A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-08 | 上海芮晨机电设备有限公司 | 一种离子膜电解槽性能检测系统 |
| CN113403645A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-17 | 阳光电源股份有限公司 | 一种电解槽工作状态的确定方法、装置及控制器 |
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- 2018-02-06 CN CN201820198964.5U patent/CN207918965U/zh active Active
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