摘要：某多晶硅生產(chǎn)項目中工業(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)計上都有很多值得改進(jìn)和優(yōu)化的地方，文章針對工業(yè)冷凍系統(tǒng)磁翻板液位計改造進(jìn)行了探討。
0 引言
某多晶硅生產(chǎn)項目中工業(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行時磨下很深的凹槽，閥位無法反饋，導(dǎo)致FISHER 供液閥閥動作需要手動調(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)需要人為手動調(diào)節(jié)，表面上無明顯損壞可能是使用時間較長的金屬疲勞所致；
(3) 冷凝器損壞后水進(jìn)入系統(tǒng)中殼體生銹制冷劑運行后清洗掉銹后沉積到系統(tǒng)的#低部，而液位檢測顯示位置就是系統(tǒng)的#低處導(dǎo)致了液位檢測和磁翻板出現(xiàn)不穩(wěn)定。
1 項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膜片檢測裝置將上下膜片檢測到的壓力信號送到差壓變送器輸出4～20mA差壓信號。該信號經(jīng)分解變成2 路4～20mA 信號，一路送到光柱顯示器另一路送到DANFOSS EKC347 進(jìn)行信號處理，再輸出4～20mA 啟動信號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改成差壓檢測，信號輸出從控制氣改成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直接光柱顯示準(zhǔn)確直觀。
1.2 改造可行性分析
現(xiàn)場光柱液位顯示與實際液位波動平均液位近似(解釋：氣液分離過程中液位會上下波動)。
閥門的動作控制與液位相符合，液位高于“設(shè)定值+ 比例帶+ 死區(qū)”時閥門下行，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。閥門的動作幅度和時間與“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膜片檢測裝置將上
下膜片檢測到的壓力信號送到差壓變送器輸出4～20mA 差壓信號。該信號經(jīng)分解變成2 路4～20mA 信號，一路送到光柱顯示器另一路送到DANFOSS EKC347 進(jìn)行信號處理，再輸出4～20mA 啟動信號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改成差壓檢測，信號輸出從控制氣改成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。主要分為四個部分：
(1) 信號檢測單元；
(2) 控制處理單元；
(3) 驅(qū)動單元；
(4) 光柱液位顯示裝置。
2.1 信號檢測單元
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 作為信號處理單元，EKC347 內(nèi)設(shè)目標(biāo)參數(shù)和PID 控制，實施檢測到的液位信號在內(nèi)部處理完成后輸出控制信號4～20mA，到閥門定位器實現(xiàn)液位控制；EKC347 同時輸出4～20mA 信號通過屏蔽線傳送到FRICK Quantum LX 控制中心做實時液位顯示方便操作。
2.3 驅(qū)動單元
驅(qū)動單元是液位控制改造的核心，把現(xiàn)有的定位器氣源驅(qū)動方式改造成數(shù)字式驅(qū)動定位器(圖3)。改造時原來浮筒檢測裝置去除2500 控制器，更換為膜片是差壓檢測和傳感器；定位器的將原來的氣源驅(qū)動更改成數(shù)字驅(qū)動控制的定位器；電磁閥仍然使用AC220V，由機(jī)組提供控制電源來實現(xiàn)對供液閥的啟停控制。
2.4 光柱液位顯示裝置
來自信號分配器的4～20mA 的液位信號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 通過信號電纜傳送到控制中心顯示實時液位(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 通過信號電纜傳送到控制中心顯示實時液位。
調(diào)整光柱液位顯示與時間液位(液位波動的中間值) 相當(dāng)，測定液位輸出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)組運行調(diào)試，設(shè)置DANFOSS EKC347 調(diào)整PID 使閥門的動作與實際相協(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。此項對負(fù)荷有影響。控制中心改造顯示不影響正常開機(jī)。液位顯示改造對正常運行無影響。
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。由于閥門動作需要手動調(diào)節(jié)無法滿足使用要求，改造完畢后滿足蒸發(fā)器自動調(diào)節(jié)的需求，避免機(jī)組高液位停機(jī)，同時，從而使整個系統(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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