浅谈自动化联锁远程控制技术在镍电解净化生产过程中的应用

胡进宝，祁凤琴，刘想成

（金川集团股份有限公司，甘肃 金昌 737100）

1 自动化联锁远程控制技术的特点

自动化联锁控制技术基于可编程逻辑控制器PLC系统和DCS分散控制系统。PLC是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作系统，它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作命令，通过数字量或模拟量的输入输出来控制各种类型的机械设备，从而达到远程控制的目的[1]。DCS控制系统以微处理器为基础，网络是系统的中枢神经，DCS系统通常采用国际标准协议TCP/IP，它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的扩展性和开放性非常好，目前在电力、冶金、石化等行业都获得了广泛应用[2]。

2 自动化联锁远程控制技术在镍电解净化工艺流程中的具体应用

（1）自动化联锁远程控制技术在镍电解净化碳酸镍制作和铁渣生成工艺流程中的应用。本车间净化碳酸镍制作工序和铁渣生成工序改造之前加温主要由岗位人员手动调节蒸汽阀门来控制。生产蒸汽温度一般在100°以上，手动控制阀门一方面存在不安全隐患；另一方面人为手动控制存在不稳定因素，若铁渣生成加温达不到90°，则黄钠铁矾生成不充分，造成镍离子随黄钠铁矾渣而流失，影响镍的回收量及后续的工艺生产。若碳酸镍温度低，则影响碳酸镍沉降速度进而上清液镍离子升高；有时温度已达到生产要求，但是还在持续加温，则造成生产蒸汽的浪费，提高了生产成本。

车间通过在铁渣生成系统蒸汽加温管道加装4台DN80的调节阀和温度变送器4套，设置控制温度为75℃～80℃，通过对上位工控计算机进行系统组态，实现了温度和阀门的联锁控制，岗位人员能够根据生产需要在控制室进行调节。通过一段时间的摸索，首先设定温度为80℃，发现黄钠铁法生成不充分，然后将温度调整为83℃、85℃，最终发现温度为85度时，黄钠铁钒生成充分且蒸汽消耗量低，降低生产蒸汽单耗约0.52t/t.Ni。

（2）自动化联锁远程控制技术在镍电解净化除钴工艺流程中的应用。镍电解净化生产过程中，除钴电位需调节氯气的通入量来控制，同时除钴前液pH的稳定对除钴工序电位的控制有一定的影响，将除钴前液pH值稳定控制在4.6至4.9，除钴电位稳定控制在1070mv，才能满足后续工艺技术条件。传统的电位控制是通过人工手动调节氯气阀门来控制，这样操作既存在安全隐患，又不能精确控制氯气通入量，容易引起岗位工艺技术条件波动，造成生产质量波动频繁、关键工艺指标渣含镍高、纯碱等材料消耗量大，直接影响车间镍直收率和生产成本的控制。通过在除钴氯气管道加装自动调节阀和电位计，将电位和调节阀通过系统组态实现互相连锁，设置电位控制值为1070mv，当除钴电位高于1070mv时，氯气调节阀自动调节，减少氯气通入量；当除钴电位低于1070mv时，调节阀自动动作增加氯气通入量。实现除钴电位的联锁远程控制后，2017年车间钴渣日平均产出量20.14吨，渣含镍由34.28%可下降到33.5%，每天可多回收镍20.14＊（34.28%-33.5%）=157kg，则年可回收镍量157kg/d＊365d=57.3tNi，若镍电解加工成本按4800元/tNi计，每吨电镍销售价为10万元，则年可增加销售收入57.3＊（10-0.48）=545.5万元。

（3）自动化联锁远程控制技术在镍电解净化造液工艺流程的应用。造液槽内通过增加空气环管鼓风脱铜，初始设计鼓风时间和鼓风频次由岗位人员手动控制调节，但由于人为控制的随意性和不稳定性造成溶液在槽中循环流动性差，槽内溶液离子分布不均匀、铜析出后很快就会在阴极区内造成反应离子的降低，使阴极发生浓差极化，降低造液反应效率，造成造液补镍脱铜析氢效率不高和海绵铜渣含镍居高不下。为了提高造液反应效率，车间通过试验研究，对造液风管道的走向和管径重新进行了设计改造，同时加装了自动控制装置，包括调节阀、压力变送器等自控仪表，实现了吹风的自动控制，通过系统组态，设有自动模式和手动模式两种操作模式。自动模式下每台调节阀共有六组数据可供设置，即岗位人员分别输入六组数据，每组数据包括：阀门打开起始时间、持续时间、阀门开度值。当时间到设定时间后，阀门自动开启，持续时间结束后自行关闭。当现场需要检修作业时转换为手动模式，在手动模式下岗位人员输入阀门开度值，阀门自动开启，需要关闭时，输入阀门开度值为0%即可。

3 自动化联锁远程控制技术在镍电解净化安全生产中的应用

近年来，各级部门对安全生产高度重视，在镍电解生产过程中通过自动化远程联锁控制有效实现了关键控制点的联锁闭锁，从根本上消除了安全隐患，降低了事故发生率。

（1）自动化联锁控制技术在净化余氯吸收环保设备的应用。我车间余氯吸收自动控制系统控制方式单一，没有备用应急电源和控制系统，现场环境对控制系统的腐蚀严重，造成控制系统运行不稳定，一旦DCS控制系统死机，UPS电源未能及时启动，造成环保设备停车的故障，对现场生产稳定和人员安全带来很大安全隐患。车间通过研究讨论，对余氯吸收DCS控制系统加装UPS应急电源，同时增加一套备用控制系统，一旦余氯吸收控制系统突然失电或系统故障跳车，UPS应急电源会自动投入为备用控制系统供电，保证环保设备正常运行，保障现场作业人员的安全性和生产的稳定性。

（2）自动化联锁控制技术在关键设备安全监测方面的应用。在镍电解净化生产过程中，设备经常处于连续高速运转状态，由于生产紧张，检修时间有限，因此增加了设备故障发生率。利用自动化联锁控制技术可有效解决这一问题，对现场关键设备的电压、电流、温度、转速等重要参数进行监控，并设置参数有效区间，当实际参数超出设置区间时自动报警，提示岗位人员及时进行处理，降低设备故障率，有效提高设备运行效率。

4 结语

综上所述，自动化联锁远程控制技术在镍电解净化生产过程中通过对关键工艺参数的控制，避免了岗位人员操作的随意性和不稳定性，改善了现场作业环境、有效减轻了职工劳动强度、提高了生产作业效率。随着自动化远程控制技术的持续快速发展，未来会在镍电解生产过程中得到更广泛的应用。