1、提取自動(dòng)化設計中常用的計量?jì)x表

提取、濃縮、醇沉是中藥提取過(guò)程中的三道重要工序，但其過(guò)程都具有擾動(dòng)性、多變量、非線(xiàn)性等特點(diǎn)，所以需要對關(guān)鍵工藝參數進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并實(shí)時(shí)反饋，這些參數的檢測離不開(kāi)計量?jì)x表，也就是說(shuō)，要實(shí)現中藥提取自動(dòng)化，就必須對計量?jì)x表進(jìn)行合理選型，這樣才能保證中藥提取生產(chǎn)的連續化。提取車(chē)間大部分計量?jì)x表都安裝在提取罐、儲液罐、單、雙效濃縮器、乙醇儲罐、醇沉罐等設備。

 

1.1、液位計

1.1.1、磁致伸縮液位計

磁致伸縮液位計由探測桿、電路單元和浮子組成。shou先，由電路單元提供電流脈沖，接著(zhù)脈沖按照磁致伸縮線(xiàn)向下方向傳輸，構成環(huán)形磁場(chǎng)。浮子將會(huì )沿著(zhù)探測桿并隨液位的變化而往復移動(dòng)。同時(shí)，浮子內的永磁鐵產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。在浮子磁場(chǎng)與電流磁場(chǎng)相碰時(shí)，隨即產(chǎn)生一個(gè)“返回”脈沖。將電流脈沖與“返回”脈沖的時(shí)間差轉換成脈沖信號，從而計算出浮子的實(shí)際位置，即液位。磁致伸縮液位計精度高、環(huán)境適應性強、安裝方便以及防爆型設計，適合高精度及危險場(chǎng)合。由于非常好可動(dòng)部件為

浮子，故障低，維修簡(jiǎn)單，并且量程大，轉換連續性好，便于系統自動(dòng)化工作，但安裝、維護、成本高。

 

1.1.2、隔膜靜壓液位計

靜壓式液位計的兩線(xiàn)制液位變送器由一個(gè)內置毛細軟管的特殊導氣電纜、一個(gè)抗壓接頭和一個(gè)探頭組成。靜壓式液位計的探頭構造是一個(gè)不銹鋼筒芯，底部帶有膜片，并由一個(gè)帶孔的塑料外殼罩住。通過(guò)測量探頭上的液體靜壓與實(shí)際大氣壓之差后，再由陶瓷傳感器和電子元件經(jīng)過(guò)溫度補償和線(xiàn)性修正，將壓差轉換成 4 ～ 20mA 輸出信號。靜壓式液位計量程較大，無(wú)可動(dòng)部件，高可靠性，長(cháng)期穩定性高，使用壽命長(cháng)，具有防爆型可選。由于其受介質(zhì)密度和溫度影響很大，所以精度比較差，為此要搭配其他測試儀表來(lái)消除影響。

 

1.1.3、電容式液位計

電容式液位計是運用電容感應原理，當被測介質(zhì)浸汲測量電極的高度變化時(shí)，電容也相應變化。隨后，它將液位介質(zhì)的高度變化轉換成標準電流信號，遠傳至操作顯示控制平臺。

 

由于電容液位計體積小，容易實(shí)現遠傳和調節，它可測量強腐蝕型介質(zhì)，高溫介質(zhì)，密封容器的液位，與介質(zhì)的粘度、密度、工作壓力無(wú)關(guān)。但其靈敏度常因被測液體的介電常數不穩定而引起誤差。

 

1.2、壓力變送器

        壓力變送器是由壓力傳感器、測量電路及過(guò)程連接件組成。它將壓力傳感器檢測到的介質(zhì)壓力參數變換成標準的電信號，供給二次儀表進(jìn)行相應測量、指示和過(guò)程調節。我們選型通�？紤]以下幾點(diǎn)：（1）壓力量程。一般選擇大于#大值 1.5 倍左右壓力，這樣有效避免峰值與波動(dòng)帶來(lái)的破壞，提高效應速度和穩定性。（2）所要檢測的介質(zhì)�？紤]黏性液體、泥漿、腐蝕性物質(zhì)等因素，選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材料。（3）精度等級。非線(xiàn)性，遲滯性，溫度、零點(diǎn)偏置刻度都會(huì )影響精度。（4）溫度范圍。選擇工作狀態(tài)下不被破壞的溫度范圍，并考慮在溫度補償范圍達到其應有的性能指標。（5）輸出信號。采用 mA 輸出的壓力變送器可以解決與控制器間距離較遠的設備；如果需要將輸出信號放大，#好采用具有內置放大的壓力變送器；采用頻率輸出可以解決有較強的電子干擾信號的設備，如果在射頻干擾或電磁干擾指標很高的環(huán)境中，還要考慮特殊的保護或過(guò)濾器。（6）壓力變送器的封裝。經(jīng)過(guò)超時(shí)工作后，大部分的壓力變送器在會(huì )產(chǎn)生“漂移”，造成穩定性降低，因此要考慮壓力變送器的封裝，特別是機架。再就是工作環(huán)境與濕度，以及安裝方式不當造成的振動(dòng)與撞擊等。

 

1.3、溫度變送器

溫度變送器主要測溫器件是熱電偶或者熱電阻，由測溫器件輸出信號至變送器，然后，再通過(guò)轉換電路將信號轉換為標準電流或電壓信號輸出。

 

常見(jiàn)的溫度變送器分為熱電偶、熱電阻、一體化的溫度變送器，其選型大體參照測量范圍、精度要求、信號接口、結構形式和安裝要求。溫度變送器結構相對簡(jiǎn)單，不含可動(dòng)或彈性元件，其可靠性較高，維護量少。但在使用中常因線(xiàn)路長(cháng)，造成信號衰減；也因線(xiàn)路阻抗不匹配以及其他信號干擾，而造成的數據顯示不準確。

 

1.4、流量計

1.4.1、電磁流量計

         電磁流量計是依據導電體在磁場(chǎng)中運動(dòng)產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢，與流量值成正比關(guān)系來(lái)標定管道流量的原理。測量導管中無(wú)阻力件，壓力損失極��；其流速測量范圍寬，為每秒 0.5 ～ 10m；范圍度可達 10:1；精度 0.5 ～ 1.5 級；口徑可由幾毫米到幾米以上；儀表反應快，示值受流動(dòng)狀態(tài)影響較小。但對氣體、蒸汽等導電率低的介質(zhì)則不能應用。電磁流量計的成本價(jià)格較高，很容易受外磁場(chǎng)信號的干擾而造成示數不準確。

 

1.4.2、渦街流量計

        渦街流量計主要作用部件是非流線(xiàn)型游渦發(fā)生體，通過(guò)游渦的速度與流體的速度成一定比例來(lái)計算出體積流量。它可測量液體、氣體或蒸汽，而且流體溫度、壓力、密度、黏度等變化幾乎對它無(wú)影響。渦街流量計的儀表內部不存在可動(dòng)部件，使用壽命長(cháng)；壓力損失��；范圍度可達 30:1；輸出為頻率信號；測量精度為 ±0.5% ～ ±1%。但渦街流量計會(huì )產(chǎn)生噪音，對流體流速要求高，這樣才可以產(chǎn)生旋渦。影響測量準確度的兩大因素是流體流速分布情況與脈動(dòng)情況，同時(shí)，旋渦發(fā)生體被沾污也能引起一定的誤差。

 

1.4.3、質(zhì)量流量計

質(zhì)量流量計是采用感熱式測量，通過(guò)分體分子帶走的分子質(zhì)量多少來(lái)測量流量。質(zhì)量流量計具有準確性高、穩定性強等特點(diǎn)，阻流元件和可動(dòng)部件不存在；可直接測得質(zhì)量流量信號，不受被測介質(zhì)物理參數的影響，而且精度較高；可以測量多種液體；由于質(zhì)量流量計不受管內流態(tài)的影響，因此，對于流量計前后直管段要求并不高；其范圍度可達到100:1。但是，它的阻力損失較大，存在零點(diǎn)漂移，同樣管路的振動(dòng)會(huì )導致測量不準確。不適用于測量低密度的介質(zhì)。極易受外界振動(dòng)的干擾，為消除管道振動(dòng)的影響，對質(zhì)量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高。目前也不能應用于較大的管徑，僅局限于 150mm 或者 200mm 以下，且價(jià)格較貴。

 

1.5、密度計

1.5.1、差壓式在線(xiàn)密度計

差壓式在線(xiàn)密度計是利用浮力和重力平衡的原理。它主要由一個(gè)電容式差壓傳感器、一對壓力中繼器構成。在兩個(gè)壓力中繼器之間設有一個(gè)溫度傳感器，并用它來(lái)補償過(guò)程液體的溫度變化。差壓式在線(xiàn)密度計根據密度和濃度的大小產(chǎn)生相應的 4 ～ 20mA 信號，并通過(guò)數字通信進(jìn)行遠程監測與校準。在線(xiàn)密度計適合安裝于管道和罐體內；它采用一體化結構的兩線(xiàn)制變送器，不存在活動(dòng)部件，所以維護相對簡(jiǎn)單。無(wú)過(guò)程中斷，可以連續在線(xiàn)測量液體密度和溫度，可直接用于生產(chǎn)過(guò)程的控制，密度和溫度兩參數可同時(shí)顯示，便于進(jìn)行行業(yè)標準密度換算。

 

由于所測液體并非全是靜止的，有時(shí)在不斷地循環(huán)和攪動(dòng)。因此，在不適合直接測量的地方，要通過(guò)增設測試罐輔助測量，為保證密度計讀數的穩定，務(wù)必讓密度計工作在流速較小和波動(dòng)不大的地方。要求現場(chǎng)安裝密度計時(shí)確保兩只壓力中繼器在同一垂直面上 , 這樣才會(huì )避免測量誤差。為保證正確測量，現場(chǎng)被測液體還要保持沒(méi)過(guò)兩個(gè)測量傳感器。

 

1.5.2、音叉密度計

音叉密度計是依據類(lèi)似于兩齒的音叉元器件產(chǎn)生振動(dòng)的原理設計而成，由叉體位于齒根的一個(gè)壓電晶體而產(chǎn)生振動(dòng)，而振動(dòng)的頻率則通過(guò)另一個(gè)壓電晶體檢測出來(lái)，并通過(guò)移相和放大電路，將叉體穩定在固有諧振頻率上。當叉體有介質(zhì)流經(jīng)時(shí)，介質(zhì)質(zhì)量不斷地改變，并引起諧振頻率的相應變化。音叉密度計即插即用，安裝方便，不需要花費很多時(shí)間去維護。音叉密度計可以測量含有氣泡或者固定的混合介質(zhì)密度，對于易結晶、結垢介質(zhì)的測量效果則不理想。

 

2、中藥提取自動(dòng)化系統關(guān)鍵工藝控制難點(diǎn)

中藥提取自動(dòng)化系統不僅要實(shí)現數字化信息管理，保持生產(chǎn)數據的完整性，提高產(chǎn)品批間穩定性，達到生產(chǎn)記錄可追溯，而且還要做到節能環(huán)保、安全保險、技術(shù)優(yōu)化等。通過(guò)分析提取車(chē)間工藝控制關(guān)鍵點(diǎn)，相應的自動(dòng)化系統對生產(chǎn)工藝的控制也相當重要。

 

2.1、提取罐溫度控制

提取過(guò)程要求罐內溫度均勻快速升至沸點(diǎn)溫度并保持微沸，而自控系統的溫度檢測常采用溫度探頭，但由于外有套管，傳熱有一定的延遲，容易造成蒸汽調節不是很準確。故在升溫前期可適度開(kāi)大蒸汽閥門(mén)，當溫度達到沸點(diǎn) 90% 左右，自動(dòng)調小蒸汽閥門(mén)。

 

2.2 出液判堵

采用自動(dòng)控制系統后，出液順暢與否，出液判堵檢測很重要�？稍诔鲆罕贸隹诎惭b壓力變送器，在罐底到過(guò)濾器之間的出液管道上安裝流量開(kāi)關(guān)。當正常出液過(guò)程中泵出口壓力降低到一定值時(shí)，流量開(kāi)關(guān)無(wú)信號，則判斷為罐底堵塞；若流量開(kāi)關(guān)有信號，則判斷為過(guò)濾器堵塞。

 

2.3 濃縮器加熱室列管結垢

濃縮過(guò)程需要高溫，自控系統加入適當的操作可以延長(cháng)濃縮器的使用壽命，所以在雙效倒罐后適量加水控制降溫，在濃縮過(guò)程中低液位時(shí)設置自動(dòng)補液控制。

 

2.4 濃縮終點(diǎn)判斷

濃縮過(guò)程使用在線(xiàn)密度計自動(dòng)檢測密度時(shí)，濃縮密度在1.10 以下且黏度不大的藥液，使用密度計比較準確；在濃縮密度大于 1.10 時(shí)，黏度大時(shí)會(huì )有較大的誤差，因為此時(shí)濃縮過(guò)程中的藥液處于動(dòng)態(tài)狀態(tài)，某些黏度較大的藥液會(huì )帶有大量細小氣泡造成音叉探頭檢測誤差，這時(shí)需要人工離線(xiàn)檢測密度復核的方式來(lái)判斷。如果采用質(zhì)量流量計檢測，則需要充分考慮其循環(huán)管道的清洗問(wèn)題。

 

2.5、醇沉罐上清液出液控制

醇沉罐出液分層雖然不好控制，但可以根據生產(chǎn)經(jīng)驗固定管道位置，出液閥自控，同時(shí)，在上清液出液的主管道上設置流量計計算上清液體積。

 

3、結語(yǔ)

中藥提取自動(dòng)化就是在中藥提取車(chē)間沒(méi)有人或者較少人參與的情況下，按照人的要求，經(jīng)過(guò)自動(dòng)檢測、信息處理、分析判斷、操作控制，實(shí)現人的預期目標的過(guò)程。實(shí)現中藥提取自動(dòng)化，勢必可以減輕勞動(dòng)強度和危險工作環(huán)境，但同時(shí)，我們必須從關(guān)鍵計量?jì)x表與工藝控制難點(diǎn)入手來(lái)提高質(zhì)量問(wèn)題。