第49卷第6期石油化工自動化Vol. 49, No. 62013年12月AUTOMATION IN PETRO CHEMICAL INDUSTRYDecember,, 2013靜電電流儀在聚烯烴反應(yīng)器中的應(yīng)用丁蘭蓉(中石化上海工程有限公司，上海200120)摘要:針對氣相流化床聚烯烴反應(yīng)器內(nèi)部聚合物結(jié)塊的現(xiàn)象,采用靜電電流儀進(jìn)行監(jiān)控。從靜電電流儀的種類人手,對靜電電流儀的工作原理、特點(diǎn)、在設(shè)計中的注意事項(xiàng)具體應(yīng)用中的數(shù)據(jù)分析等各個方面進(jìn)行了闡述.并結(jié)合具體項(xiàng)目對靜電電流儀的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。關(guān)鍵詞:靜電電流儀反應(yīng)器結(jié)塊靜電流型 靜電壓型中圖分類號: TH89文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B .文章編號: 1007 - 7324(2013>06 -0064-03Application of Electrostatic Transmitter for Reactors in Polyolefin PlantDing Lanrong(Sinopec Shanghai Engineering Co. Ltd.，Shanghai, 200120, China)Abstract: Contraposing the phenomena of agglomeration inside gas phase fluidized bedpolyolefin reactor, electrostatice transmitter is used for monitoring the reactor inside states.Start from the type of electrostatic transmitter, operation principle, feature, considerationsduring design, data analysis in detailed application are discussed. Combing with specificproject, the application of electrostatic transmitter is discussed.Key words: electrostatic transmitter; reactor; agglomeration; static electricity current type;static electricity voltage type靜電電流儀在氣相流化床聚烯烴(聚乙烯、聚2靜電電流儀的工作原理及特 點(diǎn).丙烯)工藝中經(jīng)常被應(yīng)用,其主要目的是為了監(jiān)測2.1靜電流型電流儀反應(yīng)器內(nèi)電荷不平衡的情況，使操作工根據(jù)監(jiān)測到實(shí)驗(yàn)證明,反應(yīng)器內(nèi)存在的電荷活動構(gòu)成- -個的數(shù)據(jù)及時采取措施,防止反應(yīng)器內(nèi)部形成片狀聚近似完美的電流源,當(dāng)一個傳導(dǎo)通道接地的電極放合物或聚合物結(jié)塊等現(xiàn)象的發(fā)生,從而延長反應(yīng)器到反應(yīng)器內(nèi)部時,其電流量與流通電阻無關(guān)。而與運(yùn)行時間，減少停車和安全事故的發(fā)生。電極的電阻相關(guān)，因流通電阻較低,故電流就可以由于烯烴聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng),如果反應(yīng)熱不在基本的對地電勢下直接測量出來。能及時散出，反應(yīng)器溫度就會達(dá)到或超過聚合物的靜電流型靜電電流儀的特點(diǎn):可適應(yīng)流化床軟化溫度,造成顆粒結(jié)塊。同時反應(yīng)器內(nèi)靜電引起反應(yīng)器的苛刻環(huán)境,可承受反應(yīng)器內(nèi)劇烈撞擊等情的結(jié)塊以及催化劑活性太高等原因?qū)е碌慕Y(jié)塊,嚴(yán)況;反應(yīng)器內(nèi)無需引人高電壓源來測量靜電電流;重時均會引起裝置停車和產(chǎn)生廢料,對正常的工廠輸出板、電源板、過壓保護(hù)器等電子部件與反應(yīng)器生產(chǎn)造成損失。因此,對于氣相法聚烯烴反應(yīng)器的探頭組合成為-一個整體,也有分體式設(shè)計,安裝使靜電電流測量是相當(dāng)重要的。用方便;現(xiàn)場電子機(jī)殼上有1個窗口,可以觀察發(fā)靜電電流儀的種類光二極管的棒圖顯示及控制設(shè)定;維護(hù)時除了電源目前聚烯烴裝置中常用的靜電電流儀主要有板上的保險絲外，沒有其他需要更換的部件;輸出兩種:靜電流型電流儀和靜電壓型電流儀。顧名4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號;用戶可選的靈敏度、量程和思義，靜電流型電流儀是一種直接測量電流的儀表，而靜電壓型電流儀在測量毫伏電壓后再轉(zhuǎn)換為稿件收到日期: 2013- 06-14,修改稿收到日期: 2013-08-20。電流。具體項(xiàng)目中采用哪種類型的靜電電流儀可作者簡介:丁蘭蓉(1967- ),女 浙江義烏人，1989年畢業(yè)于華東以根據(jù)各自的特點(diǎn)來選擇,其中某些專利的聚乙烯化工學(xué)院生產(chǎn)過程自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于中石化上海工程有限公和聚丙烯工藝會配套靜電壓型電流儀,也可根據(jù)需司,從事石油化I自動化工程設(shè)計工作，任儀電室副主任.高級工要選用靜電流型電流儀。程師。第6期丁蘭蓉.靜電電流儀在聚烯烴反應(yīng)器中的應(yīng)用5平滑設(shè)定,有從0~0. 1nA到0~1 000 nA共9個器中靜電電流活動的相應(yīng)指示。量程可選;經(jīng)認(rèn)證可用在危險區(qū)域。靜電壓型靜電電流儀的特點(diǎn):測量有壓容器缺點(diǎn):需要外接電源115 V(AC),230 V的靜電電流活動，探頭可以永久安裝在容器內(nèi);電(AC),24 V(DC)(可選)。子部件可作為一-個標(biāo)準(zhǔn)4~20mA輸出的二線制2.2靜電壓型電流儀變送器,無需外供電;設(shè)備安裝接口可有多種選擇;靜電壓型電流儀的電路原理如圖1所示。出于安全考慮，探頭內(nèi)為雙電極設(shè)計;缺點(diǎn):現(xiàn)場沒有顯示。另外,潮濕會影響高值電阻并減少絕緣自動短路開關(guān)+3kV體表面的電阻,所以一-定要用干燥的氮?dú)獯祾唠娮覴之400 G2部件。E-1轉(zhuǎn)換器卡mF4 -20 mA輸出過載3靜電電流儀設(shè)計 中的注意事項(xiàng)控制器②+ +⑥由于靜電電流儀的探頭是插人反應(yīng)器內(nèi),選型R.I3MO24 V(DC)電源中需要注意探頭必須符合反應(yīng)器的溫度、壓力等操作工況，同時還要能承受反應(yīng)器內(nèi)聚合物塊料偶爾-9.75- 9.75 mV木1 mF對探頭的撞擊。探頭多為圓柱形設(shè)計,探頭外徑應(yīng)符合反應(yīng)器法蘭接口內(nèi)徑的要求,并在設(shè)計中要注圖1靜電壓型靜電電流儀的電路原理意查看反應(yīng)器的制造圖紙,并將反應(yīng)器法蘭開口尺圖1中,高值電阻器和1. 3 MQ的電阻器組成為寸、反應(yīng)器壁厚等信息提供給制造商，以確保安裝E- I轉(zhuǎn)換器提供毫伏級信號的分壓器。具體的分壓連接準(zhǔn)確無誤。靜電電流儀探頭的安裝位置通常計算公式為1.3X 10*/(4X 10"+ 1.3X 10) =在氣相反應(yīng)器的分布板上方,因?yàn)榉磻?yīng)器分布板的1/307 693,即每307 693 mV(大約308 V)的靜電結(jié)塊比較危險,如果分布板上存在結(jié)塊,該快速增壓會引起E-I轉(zhuǎn)換器1 mV的輸人信號,E- I轉(zhuǎn)換大，會造成反應(yīng)器停車并需要清理流化床。探頭安器0的輸入信號對應(yīng)12 mA的輸出，那么對于每裝后深人反應(yīng)器內(nèi)壁的凸出長度- -般在12. 7~9.75mV的輸人變化其輸出的變化可達(dá)到8mA,38.1mm之間，長度在安裝后不宜伸出反應(yīng)內(nèi)壁相當(dāng)于3kV。12mA是帶電零點(diǎn),允許雙極的靜太長，一般不大于38. 1 mm。態(tài)電壓測量。當(dāng)靜電壓為3 kV時，正的靜電壓把靜電流型靜電電流儀為本質(zhì)安全設(shè)計，必須確輸出信號線性地增加到20 mA,同樣的,在- 3 kV保IS安全柵有接地連接,沒有接地安全柵靜電電時,負(fù)的靜電壓把輸出信號線性地減少到4mA。流儀無法工作,其輸出板上4~20 mA輸出僅設(shè)計要改變探頭的操作范圍,只需改變1. 3 MN的為信號端子,在該點(diǎn)不能施加任何電壓。當(dāng)選擇直阻值,并且重新校準(zhǔn)即可。比如一2~2 kV的滿量流電源供電時,禁止把交流電源接入任何帶有直流程范圍,E-I轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為一10~10 mV,電源選項(xiàng)的靜電電流儀中。輸出電流為4~20mA,相應(yīng)的阻值為2M2。而靜電壓型靜電電流儀須用干燥的氮?dú)獯祾唠姌?biāo)準(zhǔn)的滿量程范圍為- 3~3 kV,E- I轉(zhuǎn)換器的輸子部件,因此需要另外附帶-一個吹掃裝置,并帶有人電壓為一9.75~9. 75 mV,輸出電流為4~壓力低報警開關(guān),信號接入儀表系統(tǒng)在控制室進(jìn)行20mA,相應(yīng)的阻值為1.3M0。報警。在斷開吹掃裝置的任何部分電路之前,均須對于高壓下電阻有一關(guān)鍵因素不能忽略,當(dāng)電使探頭的電極與帶壓反應(yīng)器的殼體短路，以防止高壓級別大于4 kV時,電阻器會有一個負(fù)壓系數(shù)，電壓堆積而損壞探頭。即當(dāng)應(yīng)用的電壓增高時,電阻會減小，會引起非線4靜電電流儀應(yīng)用中的數(shù)據(jù)分析性的近乎滿量程讀數(shù)。國內(nèi)某大型石化企業(yè)的聚乙烯裝置,采用進(jìn)口盡管上面討論的都是被測的靜電電壓,實(shí)際上專利工藝,反應(yīng)器上安裝了專利配套的靜電壓型產(chǎn)也產(chǎn)生了電流。例如,當(dāng)讀數(shù)為2 kV時,通過電品,量程范圍為-3 ~3kV。裝置運(yùn)行中反應(yīng)器基阻的電流為5nA,根據(jù)歐姆定律，容器中的帶電物本平穩(wěn)正常,靜電電流儀的指示值基本上保持在質(zhì)將會在探頭的頂端產(chǎn)生2kV電壓下的5 nA電-10~10 V,沒有太大波動。在2012 年7月,由于流。為了將該電流傳遞給探頭頂部或從探頭頂部切換回收壓縮機(jī)前過濾器沒有置換干凈,氧氣進(jìn)入傳輸該電流,容器中的物質(zhì)可能需要承載比2kV反應(yīng)系統(tǒng)引起了正靜電，靜電電流儀的指示值最大更高的電壓。然而,流動的電流和相應(yīng)的電壓讀時超過了1 kV,最終導(dǎo)致反應(yīng)器結(jié)片停車。歷史數(shù)，直接與容器內(nèi)物質(zhì)的電荷成正比,讀數(shù)即為容數(shù)據(jù)曲線如圖2所示。6石油化工自動化第49卷2.0會產(chǎn)生各種原因?qū)е碌慕Y(jié)塊，正確運(yùn)用靜電電流.儀,可及時發(fā)現(xiàn)結(jié)塊征兆，從而采取相應(yīng)的措施將; 1.0結(jié)塊控制在較小的范圍內(nèi)。在正常操作中,應(yīng)加強(qiáng)土0.對操作工的培訓(xùn),使操作工對各種原因引起的結(jié)塊00有充分的認(rèn)識，采取相應(yīng)的預(yù)防措施,使聚烯烴的生產(chǎn)保持安全平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài),減少反應(yīng)器停車，-0.515 3045075為企業(yè)創(chuàng)造最大的利潤。時間/ min參考文獻(xiàn):圖2靜電電流儀的電壓波動曲線[1]張西國.氣相流化床聚乙烯反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行連續(xù)性探索[J].石油化工.2001 ,30(07): 545- 549.在2013年5月,開車前三乙機(jī)鋁滴定時產(chǎn)生[2]于恒修,王芳， 王靖岱，等氣相聚合流化床內(nèi)靜電與結(jié)片現(xiàn)了靜電，所幸靜電的量不是太大，經(jīng)及時處理后恢象的研究進(jìn)展[J].石油化工,2007 ,36<02): 205 - 209.復(fù)正常。歷史數(shù)據(jù)如圖3所示。[3]石志儉. 氣相流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電研究進(jìn)展[J].合成樹脂及塑料,2010,27<04); 74-78.50p[ 4]孔德帥，郭慶杰流化床內(nèi)靜電的產(chǎn)生與控制[J].化工進(jìn)展,2008,27(09); 1353-1356.0-[5]勝喜梅,李貴生，勝兆泉.聚乙烯裝置靜電原因分析及預(yù)防[].河南化工,2000(07): 36-37.與20}在10-[6]蔡祥軍.氣相法聚乙烯反應(yīng)器中靜電風(fēng)險的防范[J].浙江化I工,2010,41(04): 27-30.-10[7]王洪濤. 氣相法聚乙烯反應(yīng)器結(jié)塊原因及預(yù)防措施[J].合成樹脂及塑料,2005,22(02): 52-55.2030 40 50[8]王芳.王靖岱,陽永 榮.動態(tài)粉體靜電測量技術(shù)的研究進(jìn)展時間/d[].化工自動化及儀表,2008,35(05); 1-6.圖3靜電電流儀的 電壓波動曲線[9]張子成流化床反應(yīng)器的靜電與結(jié)片的消除方法[J].煉油與化工,2007,18(02): 24-26.5結(jié)束語[10]王芳?xì)夤塘骰卜植嫉睦碚摷皩?shí)驗(yàn)研究[D].杭州:浙江氣相聚烯烴反應(yīng)器流化床雖然在生產(chǎn)中經(jīng)常大學(xué),2008.(上接第53頁)中,難免有設(shè)備重起、系統(tǒng)升級、設(shè)備故障、軟件重[D].成都:電子科技大學(xué),2001: 24-28.起等因素,在系統(tǒng)重新運(yùn)行后,開發(fā)的軟件系統(tǒng)應(yīng)2]厲蘇州,劉飛基于PLCDDE和OPC服務(wù)器的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)該具備自動識別及自動連接恢復(fù)的功能,保障數(shù)據(jù)計與應(yīng)用[J].工業(yè)控制計算機(jī)2006,19(06); 46-47.[3] 周磊,劉大成，周傳福,等. OPC規(guī)范下數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器的設(shè)通信的順利。計與實(shí)現(xiàn)[].微計算機(jī)信息，2007 ,23(31); 270-272.4)系統(tǒng)故障的報警要素。作為工業(yè)化應(yīng)用的[4]林躍. OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器開發(fā)工具的研究與實(shí)現(xiàn)[J].自動化軟件系統(tǒng),應(yīng)達(dá)到工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn),在通信不能建立時儀表,2001,22(09); 7-8.13.應(yīng)自動報警,并向DCS的報警系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),提醒[5] 宋人杰,王曉東,李蕾，等. -種優(yōu)化的DCS通信接口方案操作人員通知系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù),保障系統(tǒng)的[].電力系統(tǒng)自動化，2005,29(19); 88-92.[6] 江浩,徐治舉,高正平,等火電廠“實(shí)時系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道的設(shè)計正常運(yùn)行。與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2002(01); 62-64.4結(jié)束語以VB編程的方式借助通用高效的數(shù)據(jù)開放[7]日本 OPC協(xié)會. OPC應(yīng)用程序人門[M].鄭立,譯. 北京:OPC基金會中國分會,2001.技術(shù),在工業(yè)自動化應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)不同自動化系統(tǒng)之[8]鄒云濤,吳重光. OPC技術(shù)初探及國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].石油化間的數(shù)據(jù)通信,為現(xiàn)場工程師提供了一-種靈活有效工自動化,2003,39(06): 1-5.的解決方案,是處理不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)兼容的新思9]陽憲惠， 邸麗清,馮大為. OPC技術(shù)及其對工控系統(tǒng)開放性的影響[].工業(yè)控制計算機(jī)2001,14(09); 53- 5.路。隨著該方法在工業(yè)現(xiàn)場的成功應(yīng)用,必將為更[10]龐彥斌龔飛. OPC Server的開發(fā)要點(diǎn)[J]儀器儀表學(xué)報，多的用戶及技術(shù)服務(wù)提供極大的便利,同時也將創(chuàng)2001(增刊 1): 497-500. .造更大的經(jīng)濟(jì)效益。1]夏濤,鄺奇基于OPC技術(shù)的仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].化工自動化及儀表，2012, 39 (08): 1047 -[1] 王偉東. OPC技術(shù)在開放式SCADA系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用1050, 1054.