自动化技术在钾肥生产中的应用与发展趋势探索

2020-01-16任斌青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司青海格尔木816000

化工管理 2020年1期

任斌(青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司，青海格尔木 816000)

0 引言

在目前科学技术快速发展的背景下，自动化技术逐渐得到了推广普及，在工业生产中应用自动化技术也使得生产效率与质量得到明显提升。钾肥的生产过程较为复杂，自动化技术能够在钾肥生产的许多环节得到有效应用，同时也具有良好的发展前景。

1 自动化技术及其在钾肥生产中的发展趋势

自动化技术是一门具有很强综合性的技术，其中计算机技术与控制理论是自动化技术的重要组成部分。此外还和系统工程、电子学、液压气压技术等都有着十分密切的关系。钾肥的生产过程中，要同时运用化学处理与物理处理两种方式，具体包括采集原料、运输、加工、过滤和结晶等处理步骤，在质量上具有较高的控制标准，比如制作无氯钾肥时，需要将氯化钾含量控制在45%～50%，硫含量控制在18%[1]。目前包括曼海姆法在内的生产工艺能够达到这一标准，但成本相对较高。在目前的发展趋势下，自动化技术在钾肥生产中得到了很高的重视程度，通过自动化技术的应用，使钾肥的生产表现出以下两方面发展趋势。

1.1 智能化趋势

自动化技术在钾肥生产中的运用，使生产过程逐渐趋向于智能化，比如可以将智能马达控制系统应用于钾肥生产。运用智能化生产技术，能够使系统的自我保护、自我诊断能力得到加强，可以通过对网络的控制，有效管理钾肥的生产过程，提高生产系统的稳定性。并且还能够起到降低成本的作用。

1.2 集成化趋势

通过对控制系统的统一管理，采用统一的系统开发平台，能够保证各个子系统在操作方式上具有一致性，促进钾肥生产系统的高效运行。同时还可以节省成本与人力资源的应用，促进生产流程的简化。

2 自动化技术在钾肥生产中的应用

钾肥在生产工艺上，首先需要通过水采船进行原矿的采集，随后将采集的矿料运至泵站，而后运送到工厂，在工厂对上述原料进行加工，其中包括浮选、结晶、调浆与加入化学药品等步骤，最终经过包装后生产出氯化钾成品。在钾肥的实际生产过程中，自动化技术的应用取得了良好成效，在不同的生产步骤都能够得到有效应用，以下介绍一种在钾肥生产中运用的自动化控制系统。

2.1 系统总体结构

自动化系统应用于钾肥生产过程中，能够实现对于全厂的自动化控制。在近百平方公里的范围内，分布有水采船与各级泵站，并且依靠通信进行数据传输。系统的主要部分可以分为中心控制室、变电站和水采机系统等。在该系统当中，中心控制室为核心部分，在这一部分当中，具有操作员站、工程师站和无线电台。其中操作员站能够对系统当中每个部分的运行情况进行操作，工程师站的作用为进行系统的开发管理，二者都能够利用网络实现与变电站、水采机的通信。在中心控制室当中还包括可编程序控制器系统，对工厂内的设备进行有效控制。

2.2 变电站自动化控制系统

变电站自动化控制系统中具体包含110kV、35kV与10kV变电所，同时还具有操作员站与工程师站各一台。利用可编程序控制器系统监控3个变电所，运用网络与中心控制室进行通信。该系统具备自动化的保护功能。系统运行过程中，变电站系统具体通过可编程序控制器，对于高低压开关柜起到控制作用。并运用 PM3000电力监控模块，以及DSA输入输出控制模块控制其中的各个变电所[2]。其中，35kV/10kV主变压器的输入方式为三相电流方式，具备过负荷保护、差动保护、复合电压启动过流保护等功能。并配合相应的双相电流线路，具备故障记忆、过流和接地等功能。10kV配电变压器的输入方式为双相电流，具有高压侧过流与高压侧不平衡电流保护等方面的功能。并且具备PT切换、低电压保护等方面的功能。此外，还通过有效结合相同母线的多个保护装置判断量，在母线发生故障时能够起到快速保护母线的作用。除了以上保护功能，变电站控制系统还具有画面显示、报表打印等功能，能够对设备运行情况作出显示，并能打印负荷曲线、温度曲线、日报表和月报表等。

2.3 水采机自动化控制系统

在水采机控制系统当中，主要包括岸基站、水采船、活动加压站。其自动化控制功能主要包括以下几方面。第一是PLC，GPS控制系统数据走向。系统中应用了双天线GPS系统，能够有效测量水采船经度、纬度与角度，并能够对比GPS所接收的卫星数据与基准站校正数据，在此基础上提高数据精度。运用GPS、PLC共同指挥执行机构的动作。第二是船体水平保持控制。水采船在水面进行工作时，需要依靠浮力保持平衡，并且依靠重力使行走机构在盐田底部行走。这一过程中通过运用具有姿态控制功能的GPS系统，依靠GPS数据，对船体不平衡方向作出准确判定，对下压力作出调节。第三是切割头控制。在这一系统当中，运用两个开关对油缸伸缩作出调控，从而控制切割头运动。其中的关键在于对2个油缸伸缩的速度进行合理控制，并保持两个油缸伸长量、缩短量的差在5%左右。配合GPS数据监控船体姿态，更好对切割头进行控制。第四是浓度控制。将密度计安装于矿浆入口附近，而后通过系统中的PID实现自动控制的功能。其中应注意对PID参数的合理设置，才能起到有效的控制作用。第五是初级泵、增压泵控制，该系统当中能够对增压泵进行堵泵和抽空的功能，也能够进行初级泵、增压泵自动调节。第六是岸基站组态画面控制。通过设置岸基站，能够在管理人员不在现场的情况下有效监控设备运行情况与水采船工作情况，同时开展数据统计和指挥等工作。

2.4 加工厂自动化控制系统

加工厂自动化控制系统的具体组成部分为PLC RSlogix5000系统，而后运用DEVICENET将其与几十面智能MCC柜相连接。其主要功能包括以下几方面。第一，出线开关和驱动装置控制。具体方式为通过集成式E3 PLUS马达控制中心、POWERFLEX750变频器，结合DEVICENET网络，能够对设备运行情况、执行状态等通过监控画面展示，并记录相关数据。第二，监控画面组态。其中包括水泵、搅拌电机、水平机、离心机等工作状态，对于工厂生产各个流程作出监控。具体包括浓密机、浮选机工作情况，带机状态与结晶器状态，以及干燥车间、包装车间的生产情况。第三是浮选机槽体液位的测量，通过雷达液位技术实现准确的液位监测，运用算法作出具体的测量。第四是结晶器物料液相浓度测量。在结晶器当中同时包含饱和溶液与结晶固体两种物质，为了减少对测量结果的影响，具体要运用间接方式对液相浓度进行测量。具体方法为将压力传感器放在结晶器下方，检测物体压力，而后运用核密度计检测结晶器当中固液百分比。第五是干燥炉的控制，利用PID控制干燥炉的炉压、炉温和燃气用量等参数。第六是水平带式过滤机滤饼的测量。运用水平带式过滤机进行固体、液体分离过程中，通过激光测距传感器开展测量工作，能够实现准确控制滤饼厚度的作用。