浸渍碱密度在线监控
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摘要：浸渍碱溶液浓度是化纤行业的一个重要质量指标，我国化纤工业生产过程自动化装备水平普遍不高，基本停留在离线分析、手工调整、经验控制阶段，导致企业生产效率低、资源消耗大、质量不稳定，制约着化纤工业的发展。为解决上述问题，在粘胶生产制备过程中，通过应用密度仪将碱液密度信息传输给生产控制人员和自动化设备，从而达到准确监测碱液密度的良好效果。
中图分类号：TQ325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0059-02
1 在线监控技术原理
按照流体力学定律，当介质在垂直的管道上流动时，任意两个测点的压力差由两部分组成，即静压差和摩擦阻力，其中静压差在两测点位置固定的情况下，压力变化可反映出流体密度变化，进而反映浓度变化。
2 在线监控设计方案
此监控系统是由电磁阀门、压力变送器、温度计、DCS控制器及若干电线等组成。需要监测三个重要参数：压差值、物料温度、环境温度。管道电磁阀门调整浓碱和压榨液加入量。为了从差压输出信号中准确地获得介质的密度信息，需要从测得的差压信号中剔除摩擦阻力信号。
在碱液罐体及管道上开孔并插入热电阻监控溶液的温度（环境温度监控只需配置一个热电阻，悬挂在差压变送器毛细管附近）。同此，在罐体、管道开孔后安装压力变送器，利用双法兰取压（两法兰监控点距离恒定），精确监控出此恒定距离的差压值并输出一个标准的4～20mA电流信号，将上述三路信号接入DCS控制器中。控制器根据输入的电流信号计算出碱液密度和浓度并和程序中的标准的密度-浓度进行对比后发出两种信号，一种4～20mA电流信号输入到电磁阀，另一种信号输入到自控室的电脑显示屏中。电磁根据信号调整阀门开度，以达到对溶液浓度进行自动调控的目的。
3 实验数据对比
为达到设计效果，制作小型化的实验装置，通过检测温度、密度等主要数据测算出平均值及差值，并与现场实际测量数据对比，检测方案的可行性及应注意的问题。
从表1中的数据可以看出，通过将碱液物料的密度计算出的浓度与操作工实际测量的数据对比，绝对误差的典型值不大于正负1%，可以满足工业生产要求。同时，碱液温度对密度的测量有一定的影响。为减少干扰因素，在方案实施过程中，对介质温度和环境温度变化引起的误差需进行补偿校正，从而提高准确性。
4 在线监控系统的技术优势
（1）在前期生产过程中，化验结果传达给生产控制人员存在平均一个小时的时间滞后，检测结果不能代表当前时间的生产情况。过程工业强调生产过程的实时性、整体性，各生产装置间存在复杂的关系，要求及时协调，以求整个生产装置运行平稳、高效。在线监控技术的应用可以及时调整碱液用量，优化产品质量，大幅降低产品的不合格率。
（2）碱液取样送至实验室化验分析一般采用化学试剂检测或专门的监控设备，化验人员的工作强度较高（1小时/次）。在线监控技术的应用可以减少化学试剂的使用和化验仪器设备的开机率，降低实验人员的工作量
（8小时/1次）。
（3）与常见的密度分析仪相比，本系统对量程没有限制，可根据实际需要进行调整。响应速度快，能实时监控碱液密度，当达到设置的一些重要密度值时，系统会以报警等方式进行提示以便后续操作。
（4）自动化碱液调配在使用过程中，工艺生产可停止调配增浓液，停用部分碱液循环泵，在降低能耗方面也有明显效果。
5 经济效益
远达纤维有限公司已经对现有的浸渍碱液系统改造完成，投入生产。经济和生产效果比较明显：
（1）每个运转班组中，碱站岗由以前的2个人转变为1个人（人工费5万/年），全年节省人工费：4×5=20万元（四个班组）。
（2）通过改造碱站可以节省3个增溶液罐和8台50kW的碱液循环泵，全年节省电费：8台×50kW×330天×24小时×0.49元/kWh=155.232万元。
全年按330天运转，电费0.49元/kWh。
（3）碱液浓度波动频率大大降低（波动频率就是超出控制范围的次数）。
全年节省费用：20+155.232=175.232万元。
在线系统投资费用6万元。
作者简介：卢方（1981―），男，河北唐山人，唐山三友远达纤维有限公司助理工程师，研究方向：粘胶纤维工艺管理。