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    发布日期:2016-9-23


    进口电动调节阀在电解槽液位控制的应用

    摘 要:介绍了电动调节阀在多解槽液位控制上的应用,实现液下罐压力自动化,达到了电解槽液位多段控制,保障电解槽在日常和进出料料时的平稳运行。

    关键字:进口电动调节阀 


    目前,我国已发展成为钛生产大国,但海绵钛总体质量偏差,难以抢战国际市场,出口量少。为生产高纯度海绵钛,我公司海绵钛厂原全套引进乌克兰海绵钛生产技术。为降低建设成本,减少镁生产的技术成本,改善生产环境,提高液镁和氯气质量,海绵钛厂引进了多极性电解槽技术。

    多极性电解槽要求液位精确控制,通过调节液下罐压力来控制。在生产过程中,单槽产量大,原料氯化镁消耗速度快,原料补充频繁,液位高度波动较大,影响电解槽产量与产能带来一定的影响。

    1 原电解槽液位控制工艺

    原电解槽液下罐压力的调节是两个电磁阀控制系统自动控制,控制系统通过液位信息,提供反馈信息控制电磁阀的开关,一个电磁阀用于液下罐压力过低的时候自动充氩气,另一个电磁阀用于液下罐压力过大大时自动卸压。

    但电磁阀无法控制调节开度大小。当压力达到设定值时,电磁阀直接全开或全关.电解槽日常操作时,电解槽氯化镁消耗速度快,达到470~550kg/h,液位消耗变化达到44~50mm/h。而多极性电解槽要求液位操作小,在零点液位的±30mm,平均每3小时电磁阀进行2次充压操作,相对而言,电解槽内液位水平持续低于零点液位,影响液镁及时循环至集镁室,导致镁与氯气二次反应,从而造成电解槽产能下降,电耗升高。

    2 电动调节阀技术简述

    典型的电动调节阀,由两个可拆分的执行机构和调节阀(调节机构)部分组成,常常工作在高温、高压、深冷、强腐蚀、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、高压差等状态下.。如下图1为电动阀节阀结构图。执行机构接受调节器输出的0~10mADC或4~20mADC信号,并将其转换成相应的直线位移,推动下部的调节阀动作,直接调节流体的流量。电动执行机构是以电动机为驱动源、以直流电流为控制及反馈信号,当控制器的输入端有一个信号输入时,此信号与位置信号进行比较,当两个信号的偏差值大于规定的死区时,控制器产生功率输出,驱动伺服电动机转动使减速器的输出轴朝减小这一偏差的方向转动,直到偏差小于死区为止。此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。

    图1 电动调节阀结构图

    控制器由主控电路板、传感器、带LED操作按键、分相电容、接线端子等组成。智能伺服放大器以专用单片微处理器为基础,通过输入回路把模拟信号、阀位电阻信号转换成数字信号,微处理器根据采样结果通过人工智能控制软件后,显示结果及输出控制信号。具体工作原理见下图2电动调节阀工作原理图。

    图2 电动调节阀工作原理图

    调节阀与工艺管道中被调介质直接接触,阀芯在阀体内运动,改变阀芯与阀座之间的流通面积,即改变阀门的阻力系数就可以对工艺参数进行调节。直通单阀座的阀体内只有一个阀芯和一个阀座,其特点是结构简单、泄漏量小(甚至可以完全切断)和允许压差小。因此,它适用于要求泄漏量小,工作压差较小的干净介质的场合。在应用中应特别注意其允许压差,防止阀门关不死。

    3 电动调节阀在多极性电解槽液位控制原理

    向电解槽充氩的低压氩气管上设置有一个自动减压阀,保证向电解槽充氩压力稳定;减压阀出口设置充氩电动阀;充氩电动调节阀后法兰连接三通管,中间通过软管连接液下罐充氩管,另一端法兰连接卸氩电动调节阀;卸氩电动阀出口皮管连接收尘箱;液下罐充氩管体上安装有一个不锈钢截止阀,方便电解槽液下罐保压以及电动阀更换;充氩电动调节阀和卸氩电动调节阀通过电缆线连接控制室自动多段控制系统。

    多极性电解槽液位通过调节液下罐内氩气压力控制,液位监测信号进入自动控制系统后,自动多段控制系统自动输出信息至电解槽液下罐压力控制的两个电动调节阀,当液位偏离控制范围时,控制系统给出信息,关闭或打开充压电动调节阀和卸压电动调节阀,按设计开度执行,液位达到至标准设计时,关闭电动调节阀,从而达到多极性电解槽液位自动控制.具体流程见图3电动调节阀在电解槽上的工作原理图。

    图3 电动调节阀在电解槽上工作原理图

    电动调节阀具有多段设置功能,通过设置不同的控制范围波段调节阀门不同开度.电解槽液位的多段自动控制,对应电解槽液下罐压力的不同区域范围的反馈信号,通过设置卸压电动调节阀和充压电动调节阀的不同开度范围,从而保障电解槽日常生产时,液面高度波动小,提高电解槽的电流效率。

    4 多极性电解槽多段自动化液位控制应用

    氩气通过自动减压阀减压后供应至充氩调节电动阀。控制室控制系统设有自动多段控制系统,根据电解槽液位自动运算并得出相应的电动阀开度。液位在标准液位±8mm之间时,阀门开度为0—30%之间;液位超过标准液位±10mm时,阀门开度为30%—100%之间。自动多段控制系统将命令信号发送至充氩电动调节阀和卸氩电动调节阀。充氩电动调节阀和卸氩电动调节阀迅速执行命令信号,自动开启,调节阀门开度,实现电解槽液位的全自动化控制。

    电解槽日常无操作时,氯化镁正常电解消耗,液位下降,充氩电动调节阀自动开启至开度:0—30%之间,卸氩电动调节阀自动关闭至开度:0,确保氯化镁消耗量约等于液下罐的输出量,电解槽内液位保持不变;当液位超出标准液位8mm时,充氩电动阀2自动关闭至开度:0,卸氩电动阀5自动开启至开度:0—30%之间;当液位高度低于标准液位8mm时,充氩电动阀2自动开启至开度:0—30%之间,卸氩电动阀5自动关闭至开度:0。

    当电解槽加料时,液位迅速上升,当液位超出标准液位10mm时,充氩电动调节阀自动关闭至开度:0,卸氩电动调节阀自动开启至开度:30%—100%之间。

    当电解槽出镁或抽电解质时,液位迅速下降,当液位低于标准10mm时,充氩电动调节阀自动开启至开度:30%—100%之间,卸氩电动调节阀自动关闭至开度:0。

    电解槽液面过低时,充氩电动调节阀自动开启且卸氩电动调节阀自动关闭,氩气经充氩电动调节阀由三通管,通过液下罐充氩管和不锈钢截止阀进入电解槽液下罐内,达到使电解槽液位自动升至标准液位的目的。

    电解槽液面过高时,充氩电动调节阀自动关闭卸氩电动调节阀自动开启,管道内的氩气无法通过充氩电动调节阀进入液下罐,液下罐内的氩气经液下罐充氩管和不锈钢截止阀,通过卸氩电动调节阀,经收尘箱收尘之后排至大气,达到电解槽液位自动降至标准液位的目的。

    5 结论与展望

    多极性电解槽上实践使用了单座直通电动调节阀电动调节阀及多段自动控制系统在电解槽生产过程中的应用,实现液位的全自动化控制,解决了电解槽日常生产液位缓慢下降,加料出镁时液位高度波动剧烈等问题;减少员工的劳动强度;提高了电解槽的电流效率;提高电解槽的产能;延长电解槽的使用寿命。

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