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投入式液位變送器在煙廠製絲車間冷凝水回收中應用
     投入式液位變送器是一種基於所測液體靜壓與該液體高度成正比的原理,采用擴散矽或陶瓷敏感元件的壓阻效應,將靜壓壓力轉化為電信號。經過數字計算單元的溫度補償和線性校正,轉換成標準的4-20mADC電流信號輸出。 投入式靜壓液位變送器在使用中大的優勢就在於能安裝使用極為方便,液位計的傳感器部分可以直接投入到液體中,變送器部分既可以使用法蘭安裝亦可以使用支架固定安裝。本文就投入式液位變送器在煙草行業中的冷凝水收集過程中的使用情況予以說明。
  在煙草生產行業中,製絲線過程中使用蒸汽的設備設施較多,生產中產生的冷凝水也較多,冷凝水必須及時排除,而排除冷凝水需要一定的壓差作為動力,才能將貯水罐內的水排出,如何設計煙草生產車間中產生的冷凝水回收是及其重要的一環。而筆者在闡述了製絲線過程中冷凝水產生的原因後,對冷凝水的回收和設計進行了分析,並提出自己的方案。
投入式液位變送器
  在煙草生產行業中,煙廠製絲車間因其加工過程的需要,大量使用蒸汽,特別是各回潮、膨化等工序使用的蒸汽量更是巨大,氣路管中由於溫度降低而凝結的大量的水通過專門通道輸送到冷凝水回收站,在回收站中冷凝水被集中處理。
  1 冷凝水回收站的建設
  1) 用汽設備疏水壓力小於0.15MPa時,冷凝水可以利用重力自流回收。盡量用集水罐與水泵吸入口的液位差提供防汽蝕壓頭,如果工藝布置不能保證必要的防汽蝕壓頭,要采取專門的防汽蝕裝置;
  2) 用汽設備疏水壓力在0.15MPa~0.6MPa之間,多數采用增壓回收方式回收冷凝水。要仔細核算阻力損失,設計集水罐超壓排氣裝置,考慮直接噴淋吸收和增壓回收兩種方式利用超壓排氣。需要選用泵葉輪耐溫150℃的水泵,配置專門的防汽蝕裝置;
  3) 用汽設備冷凝水壓力大於0.6MPa,采用高壓、中壓回收係統閃蒸汽,閃蒸汽供中壓或低壓用汽設備。閃蒸量小於或等於中低壓熱用戶蒸汽使用量,具有相同使用周期時,可直接利用。無中、低壓熱用戶時,設中壓或低壓熱交換裝置,加熱其它工藝介質,以達到相同的熱能利用效果采用噴射熱泵方式,增壓增量利用;
  4) 回收站的初步設計(圖1)
  (1) 冷凝水由於重力作用,從高處流入集水罐,集水罐高於總出水口,當集水罐水位較低時,由重力作用將水排出,當集水罐水位過高時,由管路將水輸送到下端冷凝水泵內,泵內水位到一定高度後,引入氣壓對其進行加壓,將泵內的水揚到排水管路中,再由總排水口排出;
  (2) 為保證冷凝水的正常排出,需在管路中增加止回閥、排空閥、疏水閥等元件。
  2 冷凝水回收機械泵的原理
  1) 自動回收泵以蒸汽或壓縮空氣為動力,通常用於將冷凝水等液體提升到高位,在合適的工況下,可直接從閉式真空或有壓力的設備中排出冷凝水。與浮球式蒸汽疏水閥組合使用時,可在任何工況下甚至是真空狀態下從有溫度控製的換熱器中有效地排出冷凝水;
  2) 在注水衝程時:冷凝水在進口止回閥的作用下,單向進入閥體,再在出口止回閥的作用下單向排出,當進口水量大於出口時,泵體內的水位逐漸升高,水位的升高會帶動浮球上升,浮球通過連杆聯動排空口單向閥和動力氣單向閥;
  3) 在排水衝程時:泵體內的水位上升到一定的高度,在浮球作用下推動連杆動作,關閉排空閥,打開動力輸入閥,此時在氣體動力的作用下,泵體內的水被壓出,並有一定高度的揚程,完成冷凝水的排出。
  3 意外情況的預案
  在貯水罐底部設計了U型出水口,該出水口高於正常排水口,在冷凝水泵意外失去動力時,從生產現場流入貯水罐的水可以應急排出,但是泵和一部分管路在地底凹陷的地方,極易造成大量的積水而淹沒泵和各個閥體,對於設備和管路的危害非常大,因此需要在泵體旁邊再設置一更低的用於集水的水槽,並在水槽內安置液位計和排水泵,此排水泵應選用不同於冷凝水泵的動力,以免同時失去動力而使兩個水泵失效。
  4 器件和動力選擇
  4.1 液位計的故障
 1) 投入式液位計(靜壓液位計/液位變送器/液位傳感器/水位傳感器)是一種測量液位的壓力傳感器.靜壓投入式液位變送器(液位計)是基於所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,采用隔離型擴散矽敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器,將靜壓轉換為電信號,再經過溫度補償和線性修正,轉化成標準電信號(一般為4 mA~20mA/1VDC~5VDC)。廣泛用於石油化工、冶金、電力、製藥、供排水、環保等係統和行業的各種介質的液位測量。其特點是結構精巧,調校簡單,安裝靈活,並有多種標準信號輸出方式。但是投入式液位計故障率較高,維護量大;
  2) 浮球式水位開關原理是一種結構簡單,使用方便的液位控製零件,它設有複雜的電路,不會受到幹擾, 隻要材質選擇正確,任何性質液體、壓力、溫度皆可使用。浮球式液位開關專門用於各種中小型常壓和受壓儲液罐的液位檢測、現場指示 信號遠傳、液位報警,可適用於各種衛生、有毒、腐蝕性介質及爆炸性氣體危險場所。有多種安裝形式,適用於各種形式的容器,且維護量小,成本低。
  在此處並不需要測試液位高度,而僅需要一個開關量來控製潛水泵的接觸器以開關水泵,因此在這裏適宜采用浮球式水位開關,當水位超出設定值時,水位開關將電信號送至地麵電控箱內,啟動潛水泵,將多餘的水排出。
  4.2 冷凝水泵動力的選擇
  冷凝水泵的動力可以選擇蒸汽或者壓縮空氣,這兩種氣體均能使氣泵正常工作且不會導致設備的損壞。
  4.2.1 使用蒸汽作為動力
  蒸汽壓力一般為0.8MPa,根據總揚程的計算公式:高度(H)*0.0981+回收管內壓力(bar)+下遊管道內流體摩擦阻力(bar),足以將冷凝水排出。在每一次蒸汽噴吹時,高溫氣體會對堵頭和氣體機械元件進行高速衝擊,對受衝擊元件必然造成一定程度的損傷,增加設備消耗,增加維護成本。由於在車間使用,每天生產結束後,主蒸汽會被切斷,如果時間掌握不好,距離回收間較遠的冷凝水還沒有流入水罐,或者還沒有被排淨,大量的冷凝水就會從集水罐底部的排水孔流出,造成大量的水滿溢,淹沒底部的冷凝水泵,對設備造成損傷,影響現場整潔,並有安全隱患。
  4.2.2 使用壓縮空氣作為動力
  壓縮空氣一般為0.6MPa,雖然比蒸汽壓力小了0.2MPa,但是也足以將水從泵內排出。壓縮空氣從氣壓站送出後,經過長距離的輸送,氣源壓力容易不穩定,可以在氣源處增加貯氣罐,以穩定氣源,向泵內提供穩定、足量的壓縮空氣。壓縮空氣是不間斷的,即使主蒸汽在生產結束後被關閉也不會影響冷凝水泵的正常工作。壓縮空氣是常溫、幹燥氣體,對設備內部機械部件的損傷小,延長了設備的使用時間,減少了設備維護成本。
  5 結論
  煙廠製絲車間使用蒸汽,其目的是為煙葉物料進行加熱和一定程度的增濕,主要是利用蒸汽的熱效應,管道內的冷凝水順暢排出能增加蒸汽的使用效率,減少能源消耗,但是,在對冷凝水進行回收過程中,也會對蒸汽有一定的消耗,而對於在冷凝水回收站的冷凝水也有一定的利用價值,如果對此一項設計進行深化,每年可少進行利用,可以產生較顯著的經濟效益和社會效益這,兩點可以作為進一步的研究課題。
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