專利名稱：合成氨廠變換工段智能化汽氣比值測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種由微型計(jì)算機(jī)組成的可以連續(xù)測量多種變換工藝流程蒸氣和其余干氣的比值的系統(tǒng)。
汽氣比值是合成氨廠變換工段的一個主要的工藝參數(shù)；它是衡量觸媒活性，工藝流程操作管理，節(jié)能降耗水平的重要標(biāo)志。一個變換系統(tǒng)有代表意義的汽氣比值有(1)飽和塔出口汽氣比值R1，代表系統(tǒng)熱量回收水平，在全低變流程由于一變一段不添加蒸汽，此值即一變一段入口汽氣比值，設(shè)原料氣一氧化碳含量為Yco，則蒸汽和一氧化碳比值R1/Yco一般小于1，在氧含量一定時溫升由R1決定。
(2)外加蒸汽所產(chǎn)生的汽氣比值R2。由此值可計(jì)算出噸氨蒸汽耗量一般小化肥廠為R2×2600/T*NH3。
(3)總汽氣比值。此值為系統(tǒng)所有蒸汽產(chǎn)生的汽氣比折算到一變一段的值，變換出口溫度一定時，此值直接和出口一氧化碳濃度相關(guān)。
目前，化肥廠變換工段汽氣比的測量方法有冷凝法和流量法等幾種。冷凝法由于測量時間長受環(huán)境影響誤差較大已很少采用。流量法由于采用測量流量進(jìn)行換算不能較直觀地測得汽氣比值。現(xiàn)在也有采用微機(jī)測量熱水塔出口熱水溫度推算汽氣比值的，例如專利93120990.0。對操作有一定的意義，但存在滯后時間長不利于組成控制系統(tǒng)，特別不能直接顯示對操作有直接意義的所有的汽氣比值。需根據(jù)工況進(jìn)行換算等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的任務(wù)是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一氧化碳變換過程汽氣比值測量技術(shù)使其能全面顯示和變換過程有關(guān)的各種汽氣比值，并使響應(yīng)速度得到改進(jìn)。以滿足化肥廠變換工段各種工藝流程測量汽氣比值的需要。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明任務(wù)的辦法是采用測量半水煤氣主管道上飽和塔出口半水煤氣溫度、變換氣主管道上熱水塔出口處變換氣溫度和系統(tǒng)壓力輸入微機(jī)系統(tǒng)采用微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集，處理及數(shù)模，模數(shù)轉(zhuǎn)換以及溫度、壓力變送等現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合本發(fā)明的系統(tǒng)和方法來完成對汽氣比值的自動連續(xù)測量，可用于觀有的各種有飽和塔的變換流程的汽氣比值測量。
對于飽和半水煤氣和變換氣，其水蒸汽和(干)半水煤氣的比值可由下式?jīng)Q定。R=Pw·D/ZPsy-Pw·D/Z············(1)]]>Pw＝f(Tw)……………………………………(2)其中 Psy——變換系統(tǒng)壓力；Pw——Tw下飽和蒸汽壓；Tw——飽和半水煤氣或變換氣溫度；D——飽和度；Z——水蒸汽壓縮因子；R——汽氣比值。
本發(fā)明由于采用變換氣主管道上熱水塔出口處變換氣溫度使測量系統(tǒng)的響應(yīng)速度得到改善。
本發(fā)明的測量系統(tǒng)在傳感器發(fā)生故障時儀表提供手動值設(shè)置裝置所有三個參數(shù)都可用手動設(shè)置。
下面結(jié)合實(shí)施例說明合成氨廠變換工段智能化汽氣比值測定儀的工作過程。儀表的組成本儀器由一次儀表測置系統(tǒng)和二次儀表組成。傳輸電纜將一次儀表的信號傳送至智能二次儀表。本儀表的一次儀表測量系統(tǒng)由安裝在半水煤氣主管道上的系統(tǒng)壓力傳感器(1)，安裝在半水煤氣主管道上飽和塔出口至氣水分離器或預(yù)腐器之間的半水煤氣溫度傳感器(2)，安裝在變換氣主管道上熱水塔出口變換氣溫度傳感器(3)，在傳感器缺損時可用手動設(shè)置值替代。
智能二次儀表原理框圖如

圖1所示，整機(jī)由信號調(diào)理電路，數(shù)據(jù)采集模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，微機(jī)系統(tǒng)，顯示電路，開電源等部分組成。由一次元件來的溫度、濕度和壓力信號經(jīng)信號調(diào)理電路(9)補(bǔ)償，濾波，放大，數(shù)據(jù)采集模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(10)進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)(11)進(jìn)行濾波，轉(zhuǎn)換，經(jīng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算得汽氣比值，其數(shù)字量形式由LED數(shù)碼管(12)顯示，其模擬量形式經(jīng)由D/A及轉(zhuǎn)換電路輸出。
本儀器在安裝了控制模板(13)時可完成汽氣比控制任務(wù)。儀器的安裝和使用按鍵的作用“運(yùn)行”使儀器進(jìn)入汽氣比值顯示控制狀態(tài)。
“參數(shù)設(shè)置”使儀器進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。
“∧”使正在設(shè)置的參數(shù)值增加。
“∨”使正在設(shè)置的參數(shù)值減小。
“顯示選擇”選擇顯示窗口顯示的內(nèi)容。面板指示燈含義“高.”某項(xiàng)指標(biāo)越上限，對溫度參數(shù)可能斷偶。
“低”某項(xiàng)指標(biāo)越下限，對壓力參數(shù)可能斷電。在儀器工作在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)時“高”、“低”分別指示報(bào)警上、下的設(shè)置。
“PS”系統(tǒng)壓力。
“TB”變換氣主管道上熱水塔出口變換氣溫度。
“TW”半水煤氣主管道上飽和塔出口半水煤氣溫度。
“R”指示儀器工作在汽氣比值顯示控制狀態(tài)。
“S”指示儀器工作在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。
“D”指示儀器工作在選項(xiàng)值顯示狀態(tài)，由其它指示燈指示現(xiàn)在顯示項(xiàng)。
“①”輔助指示燈，在儀器工作在汽氣比值顯示控制狀態(tài)時表示顯示飽和塔出口汽氣比值。
“②”輔助指示燈，在儀器工作在汽氣比值顯示控制狀態(tài)時表示顯示外加蒸汽汽氣比值。
“③”輔助指示燈，在儀器工作在汽氣比值顯示控制狀態(tài)時表示變換系統(tǒng)總的汽氣比值。
儀器工作在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)時“①”、“②”、“③”指示控制參數(shù)的設(shè)置。
a0、a1壓力變送器信號來自變換氣主管道上熱水塔入口處的系統(tǒng)壓力傳感器。
a0+、a1-。
a2、a3變送器24V電源。
a7、a8、a9串口通訊線。
2、3飽和塔出口半水煤氣溫度信號2+、3-。
4、5飽水塔出口變換氣溫度信號4+、5-。
b7、b9220V單相交流電源b0、b1汽氣比信號輸出。(0～10mA對應(yīng)汽氣比值0.00～1.00)b2、b3控制輸出信號。
附圖1智能二次儀表原理框圖附圖2儀表顯示鍵盤圖附圖3儀器接線端圖附圖4一次儀表安裝位置圖
權(quán)利要求
1.一種由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括顯示、A/D、D/A轉(zhuǎn)換通訊接口以及信號調(diào)理電路，通用傳感器組組成的自動測量合成氨廠一氧化碳變換系統(tǒng)現(xiàn)存各流程中工藝控制點(diǎn)的蒸汽和其余干氣(如干半水煤氣、變換氣)的比值的測量系統(tǒng)。其特征在于測量系統(tǒng)中通用傳感器組包括安裝在半水煤氣主管道上的系統(tǒng)壓力傳感器(1)，安裝在半水煤氣主管道上飽和塔出口至氣水分離器或預(yù)腐器之間的半水煤氣溫度傳感器(2)，安裝在變換氣主管道上熱水塔出口處變換氣溫度傳感器(3)。
2.由權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于測量系統(tǒng)可同時測出飽和塔出口半水煤氣汽氣比值，外加蒸汽所產(chǎn)生的汽氣比值，以及變換系統(tǒng)總汽氣比值。并可根據(jù)原料氣成分隨時修改設(shè)定值。
3.由權(quán)利要求1，2所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)測量系統(tǒng)中通用傳感器組中的某些傳感器缺損時測量系統(tǒng)中微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可使用鍵盤輸入的數(shù)據(jù)取代缺損傳感器經(jīng)信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。算出工藝控制點(diǎn)的蒸汽和其余干氣(如干半水煤氣、變換氣)的比值。
4.由權(quán)利要求1，2，3所述的系統(tǒng)其特征在于傳感器輸入的系統(tǒng)壓力參數(shù)值；在半水煤氣主管道上飽和塔出口至氣水分離器或預(yù)腐器之間的半水煤氣溫度參數(shù)值；在變換氣主管道上飽和塔出口溫度參數(shù)值可以通過按鍵選擇顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一氧化碳變換過程汽氣比值測定技術(shù)，由安裝在變換系統(tǒng)上的3個傳感器和智能二次儀表組成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，可直接顯示對變換操作有指導(dǎo)意義的各個汽氣比值，滯后小，復(fù)現(xiàn)性好，成本低，安裝方便。
文檔編號G01N37/00GK1129806SQ9511600
公開日1996年8月28日 申請日期1995年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月20日
發(fā)明者袁志軍, 陳勁松, 宓眾 申請人:湖北省化學(xué)研究所