CN113145049A - 反应釜搪瓷安全监测装置及破损定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应釜搪瓷安全监测装置及破损定位方法，包括探针电极、三极管Q1、继电器JK1和采样控制单元；探针电极一端***反应釜内与反应介质接触，另一端通过正极保护电阻R1连接电源，还通过常闭开关K1连接设置于反应釜钢制容器外壁的外壳接地点，同时接地并连接到三极管Q1的基极；三极管Q1的集电极连接到电源，发射极输出电压给采样控制单元；所述采样控制单元在检测开始瞬间通过继电器JK1控制常闭开关K1断开，然后将采样电压跟预设的电压阈值对比，判断出搪瓷内层的损伤程度。本发明可全时段监测反应釜内任一处搪瓷层的运行状况，并可实时显示损伤状态，还能消除釜内流体介质产生的高压静电，避免了反应釜静电火花引发的严重安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及反应釜搪瓷层检测技术领域，具体为一种反应釜搪瓷安全监测装置及破损定位方法。
背景技术
反应釜是化工***的主要大型设备。反应釜内胆搪瓷层是耐酸、碱的保护层，在运行中由于热应力、机械应力及化学腐蚀等因素作用，搪瓷层出现不同程度的斑块状或裂纹状损伤是常有的事件。如果对损伤不及时发现并根据程度作对应处理，就可能造成反应釜金属本体快速腐蚀穿孔、反应介质泄露，停工停产等严重安全事故。
目前普遍采用的是反应釜投料之前由安检人员目视检查，发现有破损则进入釜内用高压火花检漏仪检查搪瓷是否严重损伤（金属本体露出）。若无金属露出，可继续使用；否则将更换反应釜。
但现在检查技术存在以下缺点：1）人工检查费时、费力、效率低，严重影响量产；2）人工检查存在盲区（即检查人员无法看到的地方），漏检率高；3）更为严重的是存在很高的时间盲区：在整个反应釜投入化工反应的运行期间，都处于安全无法检查的状况。若在此期间出现搪瓷深度破损，发生穿孔泄露事故则是不可避免的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种反应釜搪瓷安全监测装置及破损定位方法，不仅能够全自动、全时段、全空域监测反应釜内任何一处搪瓷层的运行状况，并可实时给出相应状态显示还能消除釜内流体介质产生的高压静电，避免了反应釜静电火花引发的严重安全事故。
本发明的技术方案如下：
一种反应釜搪瓷安全监测装置，包括探针电极、三极管Q1、继电器JK1和采样控制单元，以及设置于反应釜钢制容器外壁与大地连接的外壳接地点；
所述探针电极一端***反应釜内与反应介质接触，另一端通过正极保护电阻R1连接电源，该端还通过常闭开关K1同时连接外壳接地点和三极管Q1的基极；三极管Q1的集电极连接到电源，发射极输出电压给采样控制单元；
所述采样控制单元在采样的瞬间通过继电器JK1控制常闭开关K1断开对输出电压进行采样，然后将采样电压跟预设的电压阈值作对比，判断出搪瓷内层的损伤程度。
进一步的，还包括显示单元和报警单元；若采样电压小于第一电压阈值，则显示单元指示“正常”；若采样电压大于第一电压阈值，并小于第二电压阈值，则显示单元指示“轻伤”；若采样电压大于第二电压阈值，则显示单元指示“破损”，且报警单元发出声光报警信号。
更进一步的，所述电压阈值根据反应介质的种类设定。
更进一步的，所述探针电极安装于反应釜底部，并通过聚四氟乙烯垫片密封。
更进一步的，所述探针电极A为钽丝探针电极。
更进一步的，所述采样控制单元通过CPU芯片处理采样数据，并将处理后的数据发送给远程监控中心。
一种基于反应釜搪瓷安全监测装置的破损定位方法，包括以下步骤：
步骤1：当报警单元发出声光报警信号时，立即停止搅拌；
步骤2：打开洩料阀，使反应介质以特定流速缓慢排出；
步骤3：当声光报警信号停止时，立即关闭洩料阀，观测并记录反应介质的液位，破损处即在液位上方一段环向内壁范围内；
步骤4：排出全部反应介质，在所述环向内壁范围内确定破损的具***置，以及时修补。
与现有技术相比，本发明的有益效果具有：
1、本发明监测是全自动的，无需人工参与；监测无空间死角，凡是反应釜内反应介质能触及的空间都是***的有效监测范围；
2、本发明监测是全时段的，只要反应釜内存在反应介质，即使在反应釜的工作状态，***都处于监测状态；
3、本发明响应时间快，搪瓷损伤最快可在几秒钟后即被查出；
4、本发明本监测***的测量探针电极与反应釜的反应液体介质接触，将反应介质因搅动产生的静电电荷经监测仪引至接地放电回路，从而彻底消除静电，完全杜绝了化工行业最普遍存在的安全隐患；同时可有效消除静电对采样电压的干扰，使检测结果更加精准。
附图说明
图1为本发明反应釜搪瓷安全监测装置的结构示意图。
图中：1-电机；2-搅拌器；3-反应釜；4-外壳接地点；5-聚四氟乙烯垫片；6-洩料阀；7-搪瓷内层；8-钢制容器；9-反应介质；10-探针电极。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：如图1所示的反应釜搪瓷安全监测装置，包括探针电极10、三极管Q1、继电器JK1和采样控制单元，以及设置于反应釜3钢制容器8外壁与大地连接的外壳接地点4；所述探针电极10一端***反应釜3内与反应介质9接触，另一端通过正极保护电阻R1连接电源，该端还通过常闭开关K1同时连接外壳接地点4和三极管Q1的基极；三极管Q1的集电极连接到电源，发射极输出电压给采样控制单元；所述采样控制单元在采样的瞬间通过继电器JK1控制常闭开关K1断开对输出电压进行采样，然后将采样电压跟预设的电压阈值作对比，判断出搪瓷内层7的损伤程度。
由继电器JK1控制的常闭开关K1使探针A与反应釜的金属外壳B点短接，将反应釜运行时反应介质产生的高压静电与金属容器产生的感应电荷经导线与大地连接释放。检测的一瞬间K1断开，Vi输出，经后级电路电流放大、A/D转换、存储、甄别、控制等处理后给出相应监测指示信号。
本发明通过将反应介质8和外壳接地点4通过继电器的常闭开关K1连接后接入大地，及时消除因高速搅拌而迅速积累的静电，一方面可避免因静电产生安全隐患，另一方面可在电压采样时，消除静电对采样信号的干扰，使检测结果更加精准。放电回路中选用继电器，能够方便有效的实现上述功能。在非采样点的时段，常闭开关K1为闭合状态，反应釜内产生的静电可顺利及时的排放进大地，不产生任何静电积累，这一点是防雷二极管之类的原件无法达到的。因为无静电积累，故在采样点，即需断开常闭开关K1，断开反应介质8和外壳接地点4的瞬间，采集到的电压信号则能更真实的反应搪瓷层的损伤情况，避免因静电干扰产生的误判。
实施例2：还包括显示单元和报警单元；若采样电压小于第一电压阈值，则显示单元指示“正常”，亮绿灯；若采样电压大于第一电压阈值，并小于第二电压阈值，则显示单元指示“轻伤”，亮黄灯；若采样电压大于第二电压阈值，则显示单元指示“破损”，且报警单元发出声光报警信号，亮红灯。
其中，电压阈值可根据反应介质9的种类设定，根据反应介质9本身的导电性能进行有区分的设置。
用分压回路检测搪瓷层的绝缘电阻，电路结构简单、可靠、抗干扰能力强。图1中，将+5V电源、正极保护电阻R1、探针电极A、Rx、接地电阻R0、常闭开关K1和负极串联构成分压回路，Rx为搪瓷釜反应介质与反应釜钢质容器间的总电阻，Rx主要由反应釜搪瓷内层的状况决定。检测情况分为以下几种：
1）若搪瓷层完好，Rx的绝缘电阻很大，经分压回路转入三极管Q1基极的电位Vi很低；
2）若搪瓷层有破损，绝缘层变薄Rx电阻变小，则Vi会有所增大；
3）当搪瓷层损伤严重，以至使金属容器与反应介质直接接触时，Rx会降至最小，由此经分压回路转入Q1基极的电压Vi达到很大值，触发后报警电路给出声、光报警信号。
由于搪瓷内胆的底釉虽然附着性更强，但绝缘性和抗腐蚀性要低于外部的搪瓷层，因此若搪瓷层存在裂纹时，Rx会随着裂纹深度加深而变小。而且在实际生产中，搪瓷层从刚出现裂纹到完全破裂露出底釉会经历数天或数十天的过程，而若外部的钢制容器若裸露出来则会在一到两个小时发生溶穿使反应介质泄露出来。因此第一电压阈值和第二电压阈值间会有个较大的数值跨度，一旦在测试中黄灯亮起，说明搪瓷层开始出现浅裂纹之类的轻伤，可以继续使用，但提前发出预警，能够方便后续提前安排生产调整，及准备修补工作。
实施例3：所述探针电极10安装于反应釜3底部，并通过聚四氟乙烯垫片5密封，所述探针电极10为钽丝探针电极。本发明采样内埋式绝缘密封垫探针电极，在聚四氟乙烯密封垫片上嵌入钽金属丝作为测量探针，置于反应釜的出料口。钽丝的内测裸露与反应介质接触，外侧则由导线与监测仪的+5V偏压连接；这种结构既起到了绝缘密封的作用（使反应介质不外漏），也使得探针电极可以置于反应釜的最下端，起到全空间监测效果，不受介质液位高低的限制。
本发明的探针电极经继电器常闭开关与外壳及大地连接，使反应釜高速流动的液体介质产生的静电能可靠消除，排除了化工车间因静电放电而出现的最大隐患。本发明用CPU芯片处理测量数据，可以通过数据总线作远程集中监测，且可以根据不同的反应介质远程设置不同的监测报警门限电阻。
实施例4：当检测出破损后，本发明还提供了一个简单有效的破损定位方法，具体步骤如下：
步骤1：当报警单元发出声光报警信号时，立即停止搅拌。
步骤2：打开洩料阀，使反应介质以特定流速缓慢排出；本实施例液位下降速度为2cm/分钟。
步骤3：当声光报警信号停止时，立即关闭洩料阀，观测并记录反应介质的液位，破损处即在液位上方一段（1-4cm）环向内壁范围内。
步骤4：排出全部反应介质，在所述环向内壁范围内确定破损的具***置，以及时修补。
本发明的定位方法简单有效，可快速的定位到破损位置，不仅能够避免现有电极检测法对搪瓷层的二次损伤，同时比现有仅靠人工肉眼查看的方法更严谨，更准确，更高效。
Claims (7)
1.一种反应釜搪瓷安全监测装置，其特征在于，包括探针电极（10）、三极管Q1、继电器JK1和采样控制单元，以及设置于反应釜（3）钢制容器（8）外壁与大地连接的外壳接地点（4）；
所述探针电极（10）一端***反应釜（3）内与反应介质（9）接触，另一端通过正极保护电阻R1连接电源，该端还通过常闭开关K1同时连接外壳接地点（4）和三极管Q1的基极；三极管Q1的集电极连接到电源，发射极输出电压给采样控制单元；
所述采样控制单元在采样的瞬间通过继电器JK1控制常闭开关K1断开对输出电压进行采样，然后将采样电压跟预设的电压阈值作对比，判断出搪瓷内层（7）的损伤程度。
2.根据权利要求1所述的反应釜搪瓷安全监测装置，其特征在于，还包括显示单元和报警单元；若采样电压小于第一电压阈值，则显示单元指示“正常”；若采样电压大于第一电压阈值，并小于第二电压阈值，则显示单元指示“轻伤”；若采样电压大于第二电压阈值，则显示单元指示“破损”，且报警单元发出声光报警信号。
3.根据权利要求1或2所述的反应釜搪瓷安全监测装置，其特征在于，所述电压阈值根据反应介质（9）的种类设定。
4.根据权利要求1所述的反应釜搪瓷安全监测装置，其特征在于，所述探针电极（10）安装于反应釜（3）底部，并通过聚四氟乙烯垫片（5）密封。
5.根据权利要求1所述的反应釜搪瓷安全监测装置，其特征在于，所述探针电极（10）为钽丝探针电极。
6.根据权利要求1所述的反应釜搪瓷安全监测装置，其特征在于，所述采样控制单元通过CPU芯片处理采样数据，并将处理后的数据发送给远程监控中心。
7.一种基于权利要求2所述的反应釜搪瓷安全监测装置的破损定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：当报警单元发出声光报警信号时，立即停止搅拌；
步骤2：打开洩料阀，使反应介质以特定流速缓慢排出；
步骤3：当声光报警信号停止时，立即关闭洩料阀，观测并记录反应介质的液位，破损处即在液位上方一段环向内壁范围内；
步骤4：排出全部反应介质，在所述环向内壁范围内确定破损的具***置，以及时修补。
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