專利名稱：一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及造紙堿回收領(lǐng)域，特別涉及一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑 液濃度的在線測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
造紙工業(yè)堿回收麥草漿黑液蒸發(fā)過程的主要任務(wù)是將洗滌工段過來的濃度
約為10%左右的稀黑液，通過多效蒸發(fā)器濃縮至45%左右的濃黑液，然后送往燃 燒工段進(jìn)行后續(xù)處理。蒸發(fā)器主要有長(zhǎng)管升膜蒸發(fā)器和板式降膜蒸發(fā)器兩種，
我國(guó)企業(yè)一般采用"二板三管"形式，即i、 n效采用板式而m、 iv、 v效采
用管式，也有企業(yè)采用五效或七效全板式蒸發(fā)器。
麥草堿法制漿過程所產(chǎn)生的黑液固形物中，無機(jī)物約占30-35%，有機(jī)物約占 65-70%。黑液濃度的大小由其中所含固形物的量來決定，它直接影響著后續(xù)堿 回收燃燒工段設(shè)備的運(yùn)行效率和運(yùn)營(yíng)成本，必須嚴(yán)格加以控制。
由于黑液固形物的組成比較復(fù)雜，在線準(zhǔn)確測(cè)量的難度非常大，國(guó)內(nèi)目前尚 未開發(fā)出直接測(cè)量?jī)x表。國(guó)外(如芬蘭Metso公司)雖然已經(jīng)推出了在線直接測(cè) 量?jī)x表，但售價(jià)高，超過30萬歐元。
目前，在造紙企業(yè)堿回收蒸發(fā)工段，稀黑液槽和濃黑液槽的黑液濃度仍采 用原始的波美計(jì)法人工進(jìn)行測(cè)量，由于各效蒸發(fā)器出效黑液濃度實(shí)時(shí)在線測(cè)量 的難度和成本等原因，各效蒸發(fā)器出效黑液濃度均未測(cè)量，這就使 蒸發(fā)工段 濃黑液濃度的控制具有容量大、滯后時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，給整個(gè)蒸發(fā)工段濃黑液濃 度的自動(dòng)控制帶來很大困難。因此，在工程中多釆用串級(jí)和前饋補(bǔ)償相結(jié)合的方法來間接地穩(wěn)定濃黑液的濃度，不但實(shí)現(xiàn)起來比較麻煩，而且控制效果不理 想，不能實(shí)時(shí)獲得各效蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線波動(dòng)信息。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服造紙堿回收蒸發(fā)過程各效蒸發(fā)器出效黑液濃度難以在線測(cè)量的困 難，本發(fā)明提供一種造紙用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè)量裝置，能夠通過間 接測(cè)量，計(jì)算出沸騰狀態(tài)下造紙堿回收蒸發(fā)過程各效蒸發(fā)器出效黑液濃度，方 便蒸發(fā)工段黑液濃度的自動(dòng)控制，提高造紙工藝的運(yùn)行效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案與以實(shí)現(xiàn)。 一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè)量裝置，其特征在于，包
括
一個(gè)測(cè)量筒，其底部入口通過管道連通蒸發(fā)器的底部，其上部出口分別通 過管道連通蒸發(fā)器的上部，測(cè)量筒的底部入口和上部出口之間的側(cè)壁上設(shè)置有
一個(gè)取樣泵，設(shè)置在測(cè)量筒的底部入口和蒸發(fā)器的底部之間，向測(cè)量筒提 供沸騰的黑液；
第一溫度傳感器，檢測(cè)上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度L;
第二溫度傳感器，檢測(cè)下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T2; 一個(gè)差壓變送器，檢測(cè)上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差A(yù)P;
信號(hào)處理單元，根據(jù)檢測(cè)上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度L、下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T2、 上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差A(yù)P，計(jì)算并輸出蒸發(fā)器出效黑液濃度。
根據(jù)熱力學(xué)基本原理相律F二S-P+2，其中，F(xiàn)、 S、 P分別表示自由度數(shù)、組分 數(shù)和相數(shù)?？梢宰C明處于沸騰狀態(tài)時(shí)的黑液系統(tǒng)屬于雙自由度系統(tǒng)，即可以改 變的變量有3個(gè)黑液沸騰溫度T，黑液柱壓力差A(yù)P及黑液濃度C，但可以獨(dú)立改變的變量只有2個(gè)。即客觀上存在三個(gè)關(guān)系C=fl(AP,T)， T二f2(C， AP)和 AP二f3(C，T)，其中，fi()， Pl，2，3表示函數(shù)關(guān)系。
通過大量實(shí)驗(yàn)獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并采用最小二乘算法和Householder變換對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到如下測(cè)量模型Be(T)=ai(l-gH/AP)-a2(T-15)，其中，T 為溫度(單位，°C)，這里表征黑液的沸點(diǎn)，Be(t)為當(dāng)溫度為T時(shí)的黑液濃度(這 里以波美度表示)，AP為測(cè)試筒兩測(cè)量點(diǎn)之間的差壓(單位，KPa)， H為測(cè)試筒 兩測(cè)量點(diǎn)之間的高度差(單位，m)， a,和a2為修正系數(shù)，通過辨識(shí)得到其數(shù)值為 ai=144.3， a2=0.052， g為重力加速度常數(shù)，其數(shù)值為9.8m/s2。對(duì)于一確定的測(cè) 量裝置，H為一常數(shù)，T二(TffT2)/2， L和T2分別表示測(cè)試筒上端和下端的溫度檢 測(cè)值，因此，只要在線實(shí)時(shí)得到AP， L和T2，便能通過上述測(cè)量模型實(shí)時(shí)獲得 沸騰狀態(tài)下的黑液濃度(即波美度)。
本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)和特點(diǎn)在于
所述信號(hào)處理單元包含單片機(jī)，以及與單片機(jī)連接的信號(hào)接口電路。 所述測(cè)量筒的上部出口與蒸發(fā)器的上部連通的管道上設(shè)置有單向閥。 所述測(cè)量筒頂端設(shè)置有排氣閥。 所述測(cè)量筒的底部入口并聯(lián)有沖洗閥和排污閥。
所述測(cè)量筒底部設(shè)置有脈沖消除器，所述脈沖消除器為開設(shè)有多個(gè)圓孔的 不銹鋼板。
本實(shí)用新型通過在線測(cè)量黑液沸騰溫度T、以及具有一定高度差的黑液柱壓 力差A(yù)P便能實(shí)時(shí)快速計(jì)算出每一效蒸發(fā)器出效的黑液濃度，同時(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)二次 表上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，還可以以4-20mA電流的方式遠(yuǎn)傳至集散控制系統(tǒng)DCS上進(jìn)行 顯示或參與在線實(shí)時(shí)控制。因此，本實(shí)用新型不但能夠快速測(cè)量出沸騰狀態(tài)下 各效蒸發(fā)器出效黑液的濃度，解決該參數(shù)難以在線測(cè)量的困難，而且為實(shí)時(shí)監(jiān)控每一效蒸發(fā)器出效黑液濃度及高級(jí)過程控制算法的實(shí)施提供了方便，同時(shí)在 增加少量投資成本的情況下卻能明顯提高蒸發(fā)過程自動(dòng)化水平，提高造紙工藝 的運(yùn)行效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。 圖l是測(cè)量筒的現(xiàn)場(chǎng)連接示意圖2是具體的在線測(cè)量裝置的測(cè)量原理和變送裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖3是圖2具體電路連接示意圖4是脈沖消除器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照

圖1，測(cè)量筒L由直徑為80mm-100mm的直管道制成，長(zhǎng)度為2m-3m， 具體長(zhǎng)度根據(jù)蒸發(fā)器高度和現(xiàn)場(chǎng)空間而定，測(cè)量筒L側(cè)壁安裝有采用透明有機(jī) 玻璃制作的帶刻度尺的視鏡1，測(cè)量筒L底部設(shè)置有脈沖消除器2;測(cè)量筒L的
底部入口通過管道連通蒸發(fā)器的底部，該管道中間依次安裝取樣閥Vi、取樣泵B; 測(cè)量筒L的底部入口處還分別安裝有排污閥V2、沖洗閥V:,;測(cè)量筒L的上部出
口通過管道連通蒸發(fā)器的上部，該管道中間依次安裝排液閥v4、單向閥v6;測(cè)
量筒L的頂端設(shè)置有排氣閥V5。來自蒸發(fā)器的黑液經(jīng)取樣泵B和取樣閥Vi進(jìn)入 測(cè)量筒L，然后通過排液閥V4和單向閥V6進(jìn)入蒸發(fā)器。正常使用時(shí)，取樣閥V, 和排液閥V4打開，排污閥V2、沖洗閥V3和排氣閥Vs關(guān)閉；當(dāng)清洗和檢修時(shí)，取 樣閥Vi和排液閥V4關(guān)閉，排污閥V2、沖洗閥V3和排氣閥Vs相互配合，完成測(cè)量 筒L的清洗任務(wù)。測(cè)量筒L的底部入口和上部出口之間設(shè)置有上測(cè)量點(diǎn)和下測(cè) 量點(diǎn)，間距固定為H， 一般為2m。第一溫度傳感器，檢測(cè)上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T1; 第二溫度傳感器，檢測(cè)下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T2; —個(gè)差壓變送器P，檢測(cè)上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差A(yù)P。
參照?qǐng)D2，在具體的在線測(cè)量裝置中，黑液經(jīng)取樣泵從蒸發(fā)器底部進(jìn)入測(cè)量
筒，然后回流到蒸發(fā)器；差壓信號(hào)AP (上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差A(yù)P)和溫度信 號(hào)T,(上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T》和T2 (下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T2)經(jīng)信號(hào)接口電 路傳輸給中央處理器CPU，以計(jì)算出蒸發(fā)器黑液的波美度；安裝在測(cè)量筒外圍的 閥門的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)及取樣泵運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)也經(jīng)信號(hào)接口電路傳輸給中央處理 器CPU， CPU發(fā)出的取樣泵啟停信號(hào)和閥門的開關(guān)信號(hào)經(jīng)信號(hào)接口電路發(fā)送給相 應(yīng)的泵和閥門，以改變其運(yùn)轉(zhuǎn)或開關(guān)狀態(tài)。信號(hào)接口電路接收來自于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量 傳感部分的模擬量和數(shù)字量信號(hào)，處理后送給89C552 CPU, CPU發(fā)出的數(shù)字量 信號(hào)，經(jīng)信號(hào)接口電路轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)后，發(fā)送給外圍設(shè)備；89C552 CPU主 要用于信號(hào)的接收、處理和發(fā)送，并送給LED、 CRT/液晶等外圍顯示設(shè)備進(jìn)行波 美度變送結(jié)果的顯示；16鍵數(shù)字鍵盤用于物理量零點(diǎn)、量程、波美度測(cè)量數(shù)學(xué) 模型表達(dá)式系數(shù)等參數(shù)的設(shè)定和功能鍵定義等之用；4位半LED用于波美度測(cè)量 結(jié)果的就地實(shí)時(shí)顯示，CRT/液晶顯示器用于波美度測(cè)量結(jié)果的遠(yuǎn)程顯示。
參照?qǐng)D3，芯片89C552是具有MCS-51結(jié)構(gòu)的高集成度8位單片機(jī)，內(nèi)部 集成了8K的程序存儲(chǔ)器，256個(gè)RAM， 8路8位A/D轉(zhuǎn)換，兩路P碰輸出。三路 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)第一、第二溫度傳感器及壓差變送器通過I/V轉(zhuǎn)換輸入P5. 0、 P5. 1和P5.2進(jìn)入CPU。兩路D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)^7、 ？^;經(jīng)保持器(LF398) 和V/I轉(zhuǎn)換電路輸出4-20raA電流，用于為其它設(shè)備或DCS提供信號(hào)接口。 Pl. O-Pl. 7為8路開關(guān)量的輸出，P2. 0-P2. 7為8路開關(guān)量的輸入，P4. 0-P4. 7 完成鍵盤掃描電路，組成16個(gè)鍵。ICM7211是美國(guó)生產(chǎn)的4位LCD驅(qū)動(dòng)電路芯 片，YXY4501是4位半的LCD顯示器，其信號(hào)驅(qū)動(dòng)用P0 口驅(qū)動(dòng)，用P4. 3-P4. 7作 為片選輸入線，用芯片6845作為CRT驅(qū)動(dòng)接口，驅(qū)動(dòng)CRT/液晶顯示。參照?qǐng)D4，脈沖消除器是由一只開有直徑為9-10mm的小圓孔的不銹鋼圓盤 制成。圓盤直徑為80-100mm，且能與上述測(cè)量筒配合，固定在測(cè)量筒的下部， 以消除經(jīng)過取樣泵進(jìn)入測(cè)量筒的黑液流動(dòng)脈沖，從而使壓力測(cè)量更加準(zhǔn)確。
權(quán)利要求1、一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè)量裝置，其特征在于，包括一個(gè)測(cè)量筒，其底部入口通過管道連通蒸發(fā)器的底部，其上部出口分別通過管道連通蒸發(fā)器的上部，測(cè)量筒的底部入口和上部出口之間的側(cè)壁上設(shè)置有上測(cè)量點(diǎn)和下測(cè)量點(diǎn)；一個(gè)取樣泵，設(shè)置在測(cè)量筒的底部入口和蒸發(fā)器的底部之間，向測(cè)量筒提供沸騰的黑液；第一溫度傳感器，檢測(cè)上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T1；第二溫度傳感器，檢測(cè)下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T2；一個(gè)差壓變送器，檢測(cè)上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差ΔP；信號(hào)處理單元，根據(jù)檢測(cè)上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T1、下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T2、上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差ΔP，計(jì)算并輸出蒸發(fā)器出效黑液濃度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè) 量裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包含單片機(jī)，以及與單片機(jī)連接的信 號(hào)接口電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè) 量裝置，其特征在于，所述測(cè)量筒的上部出口與蒸發(fā)器的上部連通的管道上設(shè) 置有單向閥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè) 量裝置，其特征在于，所述測(cè)量筒頂端設(shè)置有排氣閥。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè) 量裝置，其特征在于，所述測(cè)量筒的底部入口并聯(lián)有沖洗閥和排污閥。
6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè) 量裝置，其特征在于，所述測(cè)量筒底部設(shè)置有脈沖消除器，所述脈沖消除器為 開設(shè)有多個(gè)圓孔的不銹鋼板。
專利摘要本實(shí)用新型涉及造紙領(lǐng)域，公開了一種造紙堿回收用蒸發(fā)器出效黑液濃度的在線測(cè)量裝置。它包括一個(gè)測(cè)量筒，其底部入口通過管道連通蒸發(fā)器的底部，其上部出口分別通過管道連通蒸發(fā)器的上部，測(cè)量筒的底部入口和上部出口之間的側(cè)壁上設(shè)置有上測(cè)量點(diǎn)和下測(cè)量點(diǎn)；一個(gè)取樣泵，設(shè)置在測(cè)量筒的底部入口和蒸發(fā)器的底部之間，向測(cè)量筒提供沸騰的黑液；第一溫度傳感器，檢測(cè)上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T₁；第二溫度傳感器，檢測(cè)下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T₂；一個(gè)差壓變送器，檢測(cè)上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差ΔP；信號(hào)處理單元，根據(jù)檢測(cè)上測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T₁、下測(cè)量點(diǎn)的黑液溫度T₂、上下測(cè)量點(diǎn)之間的壓差ΔP，計(jì)算并輸出蒸發(fā)器出效黑液濃度。
文檔編號(hào)G01N25/08GK201382908SQ20092003247
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者張開生, 偉 湯, 樨 王, 王孟效, 胡曉剛 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)