摘要：某多晶硅生產(chǎn)項(xiàng)目中工業(yè)冷凍RF1、RF2 和RF3 系統(tǒng)氣液分離器使用磁翻板液位計(jì)FISHER 供液閥，存在不同程度的工作不穩(wěn)定問題，導(dǎo)致工業(yè)冷凍系統(tǒng)不能達(dá)到生產(chǎn)制冷效果，故在設(shè)計(jì)上都有很多值得改進(jìn)和優(yōu)化的地方，文章針對(duì)工業(yè)冷凍系統(tǒng)磁翻板液位計(jì)改造進(jìn)行了探討。
0 引言
某多晶硅生產(chǎn)項(xiàng)目中工業(yè)冷凍RF1、RF2 和RF3 系統(tǒng)氣液分離器磁翻板液位計(jì)FISHER 供液閥不同程度工作不穩(wěn)定，具體表現(xiàn)在：
(1) RF1 機(jī)組系統(tǒng)撬塊FISHER 供液閥定位器反饋臂運(yùn)行時(shí)磨下很深的凹槽，閥位無法反饋，導(dǎo)致FISHER 供液閥閥動(dòng)作需要手動(dòng)調(diào)節(jié)無法滿足使用要求；
(2) RF3 低溫系統(tǒng)撬塊不同程度地出現(xiàn)供液不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)需要人為手動(dòng)調(diào)節(jié)，表面上無明顯損壞可能是使用時(shí)間較長(zhǎng)的金屬疲勞所致；
(3) 冷凝器損壞后水進(jìn)入系統(tǒng)中殼體生銹制冷劑運(yùn)行后清洗掉銹后沉積到系統(tǒng)的#低部，而液位檢測(cè)顯示位置就是系統(tǒng)的#低處導(dǎo)致了液位檢測(cè)和磁翻板出現(xiàn)不穩(wěn)定。
1 項(xiàng)目改造的必要性及可行性
1.1 改造必要性
安裝在氣液分離器上積液柱上下的差壓檢測(cè)膜片檢測(cè)裝置將上下膜片檢測(cè)到的壓力信號(hào)送到差壓變送器輸出4～20mA差壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)分解變成2 路4～20mA 信號(hào)，一路送到光柱顯示器另一路送到DANFOSS EKC347 進(jìn)行信號(hào)處理，再輸出4～20mA 啟動(dòng)信號(hào)給閥門定位器控制閥門開度的大小。C01 車間使用FISHER 667 和GX 閥門，這兩種閥門有不同的控制方式，只要修改與他們對(duì)應(yīng)的合適控制方式閥門就可以穩(wěn)定工作，所以將液位從浮球檢測(cè)改成差壓檢測(cè)，信號(hào)輸出從控制氣改成4～20mA。其需要的零部件也是配套的，沒有特別復(fù)雜的程序也沒有需要論證的技術(shù)問題。如圖1、圖2 所示，液位顯示采用差壓變送器輸出的信號(hào)直接光柱顯示準(zhǔn)確直觀。
1.2 改造可行性分析
現(xiàn)場(chǎng)光柱液位顯示與實(shí)際液位波動(dòng)平均液位近似(解釋：氣液分離過程中液位會(huì)上下波動(dòng))。
閥門的動(dòng)作控制與液位相符合，液位高于“設(shè)定值+ 比例帶+ 死區(qū)”時(shí)閥門下行，液位低于“設(shè)定值+ 比例帶+ 死區(qū)”閥門上行，液位等于“設(shè)定值+ 比例帶+ 死區(qū)”閥門靜止。閥門的動(dòng)作幅度和時(shí)間與“比例帶+ 死區(qū)”有關(guān)，“比例帶+死區(qū)”在控制器上可調(diào)。
氣分的控制液位“設(shè)定值”可設(shè)置。
安裝在氣分上積液柱上下的差壓檢測(cè)膜片檢測(cè)裝置將上
下膜片檢測(cè)到的壓力信號(hào)送到差壓變送器輸出4～20mA 差壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)分解變成2 路4～20mA 信號(hào)，一路送到光柱顯示器另一路送到DANFOSS EKC347 進(jìn)行信號(hào)處理，再輸出4～20mA 啟動(dòng)信號(hào)給閥門定位器控制閥門開度的大小。
工業(yè)冷凍RF1、RF2 和RF3 系統(tǒng)氣液分離器磁翻板液位計(jì)FISHER 供液閥使用FISHER 667 和GX 閥門，這兩種閥門有不同的控制方式，只要修改與他們對(duì)應(yīng)的合適控制方式閥門就可以穩(wěn)定工作。而這種修改也是非常成熟的，只是液位從浮球檢測(cè)改成差壓檢測(cè)，信號(hào)輸出從控制氣改成4～20mA。液位顯示采用差壓變送器輸出的信號(hào)直接光柱顯示準(zhǔn)確直觀。
2 技術(shù)改造
將現(xiàn)有的浮筒液位控制器改造成差壓液位控制器，加工與差壓傳感器法蘭相同的法蘭及接管，根據(jù)接管大小在液位采集豎管上切割相同大小的孔，安裝加工好的高低位法蘭、傳感器等。主要分為四個(gè)部分：
(1) 信號(hào)檢測(cè)單元；
(2) 控制處理單元；
(3) 驅(qū)動(dòng)單元；
(4) 光柱液位顯示裝置。
2.1 信號(hào)檢測(cè)單元
羅斯蒙特1199 型遠(yuǎn)傳膜片可組裝到羅斯蒙特3051S、3051型差壓、表壓與絕壓變送器及液位變送器上。操作期間，薄的有彈性的膜片與充灌液把變送器的壓力敏感元件與過程的介質(zhì)隔離開，毛細(xì)管的管路或直接安裝的法蘭把膜片連接到變送器。所以采用ROSEMOUNT3501 羅斯蒙特1199 型遠(yuǎn)傳膜片系統(tǒng)，使用與壓力膜片法蘭對(duì)接的法蘭和墊片，與積液柱鏈接的管道(10mm) 大于現(xiàn)在的管道直徑(49mm)，在積液柱上開口后焊接接管及法蘭。
2.2 控制處理單元
采用DANFOS 專用液位控制器EKC347 作為信號(hào)處理單元，EKC347 內(nèi)設(shè)目標(biāo)參數(shù)和PID 控制，實(shí)施檢測(cè)到的液位信號(hào)在內(nèi)部處理完成后輸出控制信號(hào)4～20mA，到閥門定位器實(shí)現(xiàn)液位控制；EKC347 同時(shí)輸出4～20mA 信號(hào)通過屏蔽線傳送到FRICK Quantum LX 控制中心做實(shí)時(shí)液位顯示方便操作。
2.3 驅(qū)動(dòng)單元
驅(qū)動(dòng)單元是液位控制改造的核心，把現(xiàn)有的定位器氣源驅(qū)動(dòng)方式改造成數(shù)字式驅(qū)動(dòng)定位器(圖3)。改造時(shí)原來浮筒檢測(cè)裝置去除2500 控制器，更換為膜片是差壓檢測(cè)和傳感器；定位器的將原來的氣源驅(qū)動(dòng)更改成數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制的定位器；電磁閥仍然使用AC220V，由機(jī)組提供控制電源來實(shí)現(xiàn)對(duì)供液閥的啟停控制。
2.4 光柱液位顯示裝置
來自信號(hào)分配器的4～20mA 的液位信號(hào)直接接入光柱液位顯示裝置顯示液位(圖4)，從EKC347 輸出的4～20mA 通過信號(hào)電纜傳送到控制中心顯示實(shí)時(shí)液位(圖5)。
(1) 電源供給：由AC220V /DC24V 100W 開關(guān)電源提供差壓變送器、分配器、控制器、光柱顯示裝置和定位器電源支持。
(2) 從EKC347 輸出的4～20mA 通過信號(hào)電纜傳送到控制中心顯示實(shí)時(shí)液位。
調(diào)整光柱液位顯示與時(shí)間液位(液位波動(dòng)的中間值) 相當(dāng)，測(cè)定液位輸出4～20mA 的值，調(diào)整顯示使4mA=0% 液位，20mA=100% 液位。
3 技術(shù)要求
設(shè)定DANFOSS EKC347 使之符合機(jī)組使用工況，調(diào)整完畢后生成設(shè)定值參數(shù)表備份。
使用手持器調(diào)試閥門使閥門開度4mA=100%，20mA=0%并調(diào)試閥門使其與要求一致。
機(jī)組運(yùn)行調(diào)試，設(shè)置DANFOSS EKC347 調(diào)整PID 使閥門的動(dòng)作與實(shí)際相協(xié)調(diào)。
設(shè)定控制中心使液位在“用戶自定義”界面中顯示。
積液柱改造工作，旁路接線端子25&5，回收制冷劑取下積液柱上所有部件，完成后裝回。此項(xiàng)不影響開車。
線路調(diào)試工作可單好完成不影響調(diào)試工作。供液閥改造閥門會(huì)停止工作，使旁通供液需要適當(dāng)降低低負(fù)荷或者另接管道。此項(xiàng)對(duì)負(fù)荷有影響。控制中心改造顯示不影響正常開機(jī)。液位顯示改造對(duì)正常運(yùn)行無影響。
4 結(jié)語
工業(yè)冷凍系統(tǒng)氣液分離器FISHER 供液閥控制改造后機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，供液閥定位器問題在液位控制系統(tǒng)改造后問題已被根除，液位控制改造完成后控制正常效果良好。由于閥門動(dòng)作需要手動(dòng)調(diào)節(jié)無法滿足使用要求，改造完畢后滿足蒸發(fā)器自動(dòng)調(diào)節(jié)的需求，避免機(jī)組高液位停機(jī)，同時(shí)，從而使整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并消除壓縮機(jī)吸氣帶液等重大安全隱患問題。
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