基于计量泵的自动化学供酸系统

山西电子技术2015年第3期应用实践文章编号：1674．4578(2015)03—0039．02基于计量泵的自动化学供酸系统王玉，郭帝江，常志，张峰(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024)摘要：介绍了自动化学供酸系统的组成及工作原理，对使用计量泵进行化学供酸的实现方法进行了探讨。关键词：供酸系统；计量泵；计量精度中图分类号：TP273．5文献标识码：A1概述以前，湿法清洗设备所需的化学液都是采用人工手动方式进行供给，然而这种方式对人本身以及设备都存在着比较大的安全隐患，并且由于人为因素的影响大，供液的精度比较低⋯。因此，出于对操作人员跟设备的安全考虑，本文设计了一种以计量泵为基础的自动化学供酸系统，本系统既能解决之前存在的一些问题，同时还能够在一定程度上满足操作人员对自动化程度提高的要求。2供酸系统简介供酸系统主要由四部分组成，分别为：供液柜、供液源、输送系统，控制系统。本系统供酸原理如图1所示。图1强酸化学供液系统原理图3供液柜柜体为全封闭结构，防止酸液挥发污染环境；采用耐酸碱腐蚀的PP(聚丙烯)板组合焊接而成；柜体前后装有设备维修门，且后部为透明PVC材质的可拆卸门，可看到设备内部管路，以便于及时发现故障进行维修。‘由于强酸溶液具有很强的挥发性，因此柜体上安装有抽风系统，可将挥发性腐蚀气体及时地排出供液柜，并且装有风量调节阀来进行风量的调节；同时排风口安装有差压表，用于检测抽风压力，当排风出现故障时会发出警报，便于维护人员及时维修。在柜体的底部安装有传动辊子系统，并配有移液小车，方便供液桶的更换。柜内设有PFA材质的纯水枪以及氮气枪，用于进行柜体残留腐蚀液的冲洗及干燥。柜体中放有供液桶的腐蚀性区域与供液泵、控制系统之间采用物理方式隔离，以避免控制元器件以及金属零件等被挥发性酸雾腐蚀。柜体的采样区安装有采样阀，可进行酸液的采样分析。柜体结构如图2所示。气控区采样区图2柜体结构三维模型图4供液源本系统采用一种化学液，配备两只供液桶的方式，可以实现不问断供液，两只供液桶一备一用。5输送系统输送系统包括供液泵、过滤器、除泡器、供液管道等。5．1供液泵计量泵作为流体精密计量的理想设备，在化工工艺过程收稿日期：2015—05—28作者简介：王玉(1986一)，男，山西临汾人，助理工程师，硕士，主要从事湿法处理专用设备的研发工作。山西电子技术2015年中可以承担强腐蚀性溶液的计量添加任务，目前已广泛地用于化工工艺过程中辅料的定量或配比供给J。因此，本系统选用计量泵来输送强酸溶液。计量泵在实际使用中计量精度会有一定的误差，实际流量可以由以下方法进行测定：1)定容法：定容法是将计量泵泵出的溶液注入到已知容积的容器，同时监测计量泵的转数，计量泵的流量可以通过下面的公式求出：Q=iV．式中：Q为计量泵流量，ca。／r；V为容器容积，cm；n为计量泵转数，r。2)直接法：直接法是通过采用流量传感器来获得计量泵的流量，根据计量泵的转速，也能比较方便地计算出计量泵每转的流量。计算方法如下：Q=詈．式中：Q为计量泵流量，em／r；g为流量传感器测得流量，cm／min；为计量泵转速，r／min。计量泵实现流量的计量和控制主要是通过改变冲程长度和频率，其中频率调节是目前计量泵控制器流量计量和控制的主要方式J。本系统对计量泵的计量精度具有较高的要求，因此需要对决定计量泵计量精度的关键因素进行分析。其中，确定合适的控制算法，从而真实地反映实际流量与频率之间的关系，是决定计量精度的关键问题。通过牛顿插值、拉格朗日插值、分段插值3种算法，对计量泵实际流量与频率的关系进行理论研究，并用线性回归分析法对所得的结果进行了分析。最终的分析结果表明，分段插值算法所得的标准误差比其他两种小，能够更真实地反映实际流量与频率之间的关系，可大大提高计量泵的计量精度。因此，最适合用作计量泵控制器流量控制的算法为分段差值算法。5．2过滤器湿法清洗设备对于所需的化学溶液有较高的洁净度要求。因此本系统中加入了循环过滤系统，由于输送溶液为强酸，所以选择PFA材质的过滤器，并且从使用和更换方便的角度考虑，选用的过滤器为壳体与滤芯分离式。5．3除泡器由于采用计量泵输送溶液时有震动，易释出微粒子，产生气泡，所以需要加装除泡器。5．4供液管道系统供液管道主要由阀门和管件组成。出于防腐性和输送安全性的考虑，供液管道一般采用双套管方式。并且，为了便于漏液的侦测，管道的铺设具有一定倾斜角度，当溶液在内管道输送时内管泄漏，化学液就会顺着内外管之间的空隙流到供液柜，安装在供液柜体底部的漏液检测传感器就会监测到，从而发出报警以便及时处理，可以防止发生安全事故。本系统采用PFA材质的气动隔膜阀和管件，由于PFA材料的杂质析出量极少，并且具有优良的化学稳定性。表1为输送不同溶液时适合使用的管道材质。