CN213172619U - 一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，包括电解槽、循环罐、连接于电解槽与循环罐之间的循环泵、物料罐以及连接于物料罐与循环泵入口之间的补料泵；还包括控制器、磁浮子液位计及连接于循环罐与接收罐之间的电磁阀，磁浮子液位计包括透明连通管、活动设置于连通管内的磁性浮子以及固定于连通管外部的电阻传感器，电阻传感器的输出端与控制器的输入端电连接，电磁阀的电控端与控制器的输出端电连接，控制器用于根据磁浮子液位计采集的液位信息并基于预设控制逻辑控制所述电磁阀的通断，从而控制循环罐内的液位恒定。在保证控制精度的同时，降低了设备运行的故障率和成本，保证了氧阴极电解槽成套系统的长久稳定连续运行。

Description

一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，通过控制液体的排放量实现待测容器内液位的恒定控制，具体应用于单位时间排放量小的低压容器中。

背景技术

氧阴极电解槽是一种利用氧气还原反应的新型电解装置，逐步应用在电解饱和食盐水生产烧碱和氯气、电解法生产双氧水等领域。氧阴极电解槽的阴极材料采用空气电极材料，氧气在空气电极的催化剂上发生如下反应：

（1）O₂ + 2H₂O + 4e^- = 4OH^- 或者（2）O₂ + 2H₂O + 2e^- = 2OH^- + H₂O₂

而传统的电解饱和食盐水生产烧碱和氯气的工艺，采用的是析氢反应：

（3）2H₂O +2e^- = 2OH^- + H₂

相比之下，（1）反应比（3）反应的标准平衡电势高1.219V，这表明若采用空气电极技术的氧阴极电解槽的总电压也能够大幅降低。围绕氧阴极电解槽构建的成套系统能够帮助氯碱行业、双氧水行业降低生产能耗，符合国家有关清洁节能技术的行业导向，具有广泛的应用领域。

氧阴极电解槽的成套系统多用于化学品的连续化生产，且氧阴极的寿命会随电解槽的启停而衰减，因此氧阴极电解槽成套系统的运行多为连续化生产工艺，工艺中会伴随着原料的补充和产物的排放。本实用新型根据连续化生产工艺的需求，设计了一套用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置。

现有技术中，一般通过控制液体排放量来实现容器液位的恒定控制，常用到的设备包括磁翻板液位计或静压式液位计、电动或气动调节阀、PLC控制器以及模拟量输入输出模块，具体控制原理是通过液位计和调节阀构成PID回路实现液位的恒定控制。

但是现有磁翻板液位计的连通器一般采用不锈钢管或者不锈钢管衬氟，需要配套磁性翻板才能实现就地指示，在使用过程中会经常出现翻板不能正常翻转的问题，从而不能正常就地指示液位，故造成液位就地显示故障，而且翻板的设置也增加了一定成本；静压式液位计价格比较高且不利于密度变化的液体液位测量；另外，电动调节阀和气动调节阀的结构相对比较复杂、故障率相对较高，且体积大不易安装，成本也高（一般价格为3000至5000元不等）。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，氧阴极电解槽成套系统至少包括电解槽、循环罐、连接于电解槽与循环罐之间的循环泵、物料罐以及连接于物料罐与循环泵入口之间的补料泵，所述循环泵的出口端与电解槽的阳极入口或阴极入口连接，电解槽的阳极出口或阴极出口与循环罐的循环液进口端连接，循环罐的循环液出口端与循环泵的进口端连接，循环罐的排液口连接有接收罐，所述补料泵的入口端与物料罐的出口端相连接，补料泵的出口端经流量计与循环泵的入口管线相连接；液位控制装置包括控制器、用于测量循环罐内液位的磁浮子液位计以及连接于循环罐与接收罐之间的电磁阀，其中，所述磁浮子液位计包括透明连通管、活动设置于连通管内的磁性浮子以及固定于连通管外部的电阻传感器，所述电阻传感器的输出端与控制器的输入端电连接，电磁阀的电控端与控制器的输出端电连接，所述控制器用于根据磁浮子液位计采集的液位信息并基于预设控制逻辑控制所述电磁阀的通断，且在循环罐内气体压力的作用下将循环罐内的液体排至接收罐，从而控制循环罐内的液位恒定。

进一步地，所述连通管为透明PVC材质。

进一步地，所述磁浮子液位计还包括至少两个法兰接口，且法兰接口通过三通与连通管相连接。

进一步地，所述补料泵的出口端沿液体流动方向依次设有流量计、电动球阀和变径接头；所述循环罐的循环液出口端与循环泵的进口端之间沿液体流动方向依次设有手动球阀一和过滤器一，所述变径接头的出口端连接于手动球阀一与过滤器一之间的管道上。

进一步地，所述物料罐与补料泵的进口端之间沿液体流动方向依次设有手动球阀二和过滤器二。

进一步地，所述循环罐与电磁阀之间设有手动球阀三，所述电磁阀与接收罐之间设有手动球阀四。

进一步地，所述电解槽的阴极连接有气体进气管。

进一步地，所述循环罐的气相出口端连接有气液分离罐。

进一步地，所述电磁阀为两位两通电磁阀。

进一步地，所述控制器为PLC或单片机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，在保证控制精度的同时，不仅降低了设备运行的故障率，还大大降低了实现液位恒定控制所需设备的费用，使维护人员的工作量得以减少，且液位的恒定控制保证了氧阴极电解槽的连续稳定运行，提高了电解槽的产量，延长了电解槽的寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置的连接关系示意图。

图2为本实用新型实施例所述的磁浮子液位计的结构示意图。

图2中，1、法兰接口，2、连通管，3、电阻传感器，4、磁性浮子。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，氧阴极电解槽成套系统至少包括电解槽、循环罐V103、连接于电解槽与循环罐之间的循环泵P101、物料罐V107以及连接于物料罐与循环泵入口之间的补料泵P103，所述循环泵P101用于实现碱性双氧水生产系统的液体循环。所述循环泵P101的出口端与电解槽的阳极入口或阴极入口连接，电解槽的阳极出口或阴极出口与循环罐V103的循环液进口端连接，具体地，当循环泵P101的出口端与电解槽的阳极入口连接时，对应地，电解槽的阳极出口与循环罐V103的循环液进口端连接；当循环泵P101的出口端与电解槽的阴极入口连接时，对应地，电解槽的阴极出口与循环罐的循环液进口端连接。所述循环罐V103的循环液出口端与循环泵P101的进口端连接。所述循环罐V103的排液口连接有接收罐V108，所述接收罐V108用于接收循环罐V103排出的液体。所述补料泵P103的入口端与物料罐V107的出口端相连接，补料泵P103的出口端经流量计与循环泵P101的入口管线相连接。

进一步地，本实施例所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置还包括控制器LIC0101、用于测量循环罐内液位的磁浮子液位计LT0101以及连接于循环罐V103与接收罐V108之间的电磁阀XV1301。其中，如图2所示，所述磁浮子液位计LT0101包括透明连通管2、活动设置于连通管内的磁性浮子4以及固定于连通管外部的电阻传感器3，所述电阻传感器3的输出端与控制器LIC0101的输入端电连接，电磁阀XV1301的电控端与控制器LIC0101的输出端电连接，即，磁浮子液位计LT0101与电磁阀XV1301构成开关量PID控制回路，所述控制器LIC0101用于根据磁浮子液位计采集的液位信息并基于预设控制逻辑控制所述电磁阀XV1301的通断，且在循环罐V103内气体压力的作用下将循环罐内的液体排至接收罐V108，从而控制循环罐V103内的液位恒定，其中，循环罐V103内压力范围控制在1bar，压力控制由氧阴极电解槽成套系统的氧气循环系统实现。

本实施例优选地，所述连通管2采用透明PVC材质制成，可以直接看到液位，且耐腐蚀性好。通过放入在连通管2内的磁性浮子4与连通管上外置的电阻传感器3的作用将液位转化为电信号送到控制器LIC0101内的模拟量输入模块，本实施例所述的磁浮子液位计省去了现有连通管上的磁翻板，通过透明的连通管2即可直观地看到液位，降低了因磁翻板不能正常翻转导致的液位就地显示故障率，同时也节约了成本（本实施例自制的磁浮子液位计价格为现有磁翻板液位计的50%左右）以及具有更好的耐腐蚀性。

进一步地，所述磁浮子液位计还包括至少两个法兰接口1，且法兰接口1通过三通与连通管相连接。本实施例中优选设置两个法兰接口1且该两个法兰接口1一上一下固定于连通管2的外壁上，所述法兰接口1用于与循环罐V103连接。

本实施例中，所述电磁阀XV1301连接于循环罐V103的一个低排点，优选所述电磁阀XV1301采用两位两通电磁阀。本实施例采用的电磁阀结构简单、故障率低、体积小易于安装，成本低（价格一般为调节阀的5-10%之间），而现采用的调节阀结构复杂、故障率相对较高，体积大不易安装，成本高（一般价格为3000-5000元不等）。

本实施例中，所述控制器LIC0101为PLC或单片机，优选所述控制器LIC0101集成于碱性双氧水生产系统的PLC中，且所述控制器LIC0101内集成有模拟量输入模块，无需单独设置模拟量输出模块，通过采用开关量PID控制驱动电磁阀XV1301的通断，既节约了一定的成本，还保证了控制精度。

作为优选的实施方案，所述补料泵P103的出口端沿液体流动方向依次设有流量计FIAS0103、电动球阀XV1304A和变径接头32*15，其中，所述流量计FIAS0103的输出端和电动球阀XV1304A的输入端分别与氧阴极电解槽成套系统的PLC电连接，通过控制补料泵P103的频率来控制补料流量恒定，所述流量计FIAS0103用于补料流量检测以及低流量联锁，所述氧阴极电解槽成套系统中的PLC根据预设控制逻辑控制电动球阀XV1304A的通断；所述循环罐V103的循环液出口端与循环泵P101的进口端之间沿液体流动方向依次设有手动球阀一HV204和过滤器一FT003，所述变径接头32*15的出口端连接于手动球阀一HV204与过滤器一FT003之间；所述物料罐V107连接于补料泵P103的进口端，补料泵P103以恒定流量向氧阴极电解槽成套系统补充物料，所述物料罐V107与补料泵P103的进口端之间沿液体流动方向依次设有手动球阀二HV202和过滤器二FT002。

进一步地，所述循环罐V103与电磁阀XV1301之间设有手动球阀三HV211，所述电磁阀XV1301与接收罐V108之间设有手动球阀四HV212。

进一步地，所述电解槽的阴极连接有气体进气管，该气体进气管用于使得氧气进入电解槽；所述循环罐V103的上方气相出口端连接有气液分离罐S101，所述气液分离罐S101用于除去气体中携带的液体成分后将气体回流至氧气循环系统。

以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，氧阴极电解槽成套系统至少包括电解槽、循环罐、连接于电解槽与循环罐之间的循环泵、物料罐以及连接于物料罐与循环泵入口之间的补料泵，所述循环泵的出口端与电解槽的阳极入口或阴极入口连接，电解槽的阳极出口或阴极出口与循环罐的循环液进口端连接，循环罐的循环液出口端与循环泵的进口端连接，循环罐的排液口连接有接收罐，所述补料泵的入口端与物料罐的出口端相连接，补料泵的出口端经流量计与循环泵的入口管线相连接；液位控制装置包括控制器、用于测量循环罐内液位的磁浮子液位计以及连接于循环罐与接收罐之间的电磁阀，其中，所述磁浮子液位计包括透明连通管、活动设置于连通管内的磁性浮子以及固定于连通管外部的电阻传感器，所述电阻传感器的输出端与控制器的输入端电连接，电磁阀的电控端与控制器的输出端电连接，所述控制器用于根据磁浮子液位计采集的液位信息并基于预设控制逻辑控制所述电磁阀的通断，且在循环罐内气体压力的作用下将循环罐内的液体排至接收罐，从而控制循环罐内的液位恒定。

2.根据权利要求1所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述连通管为透明PVC材质。

3.根据权利要求1所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述磁浮子液位计还包括至少两个法兰接口，且法兰接口通过三通与连通管相连接。

4.根据权利要求1所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述补料泵的出口端沿液体流动方向依次设有流量计、电动球阀和变径接头；所述循环罐的循环液出口端与循环泵的进口端之间沿液体流动方向依次设有手动球阀一和过滤器一，所述变径接头的出口端连接于手动球阀一与过滤器一之间的管道上。

5.根据权利要求1所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述物料罐与补料泵的进口端之间沿液体流动方向依次设有手动球阀二和过滤器二。

6.根据权利要求1所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述循环罐与电磁阀之间设有手动球阀三，所述电磁阀与接收罐之间设有手动球阀四。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述电解槽的阴极连接有气体进气管。

8.根据权利要求7所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述循环罐的气相出口端连接有气液分离罐。

9.根据权利要求1所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述电磁阀为两位两通电磁阀。

10.根据权利要求1所述的用于氧阴极电解槽成套系统的液位控制装置，其特征在于，所述控制器为PLC或单片机。

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