乳化炸药生产过程自动控制系统的研究

陈勇

中国葛洲坝集团易普力股份有限公司万州分公司 重庆 404047

乳化炸药作为新一代的工业炸药，以其良好的性能广泛应用于各种民用爆破工作中，在有水和潮湿的爆破场合更显示其优越性。在乳化炸药的生产过程中，各组分配比、温度的稳定是保证乳化炸药质量的关键。

1 主要功能

乳化炸药生产自动控制系统由制药、装药、包装三个控制系统组成，三个系统的运行控制相对独立而又互相联系，在三个系统之间又形成一个大的闭环控制。生产过程的设备的电机、气动阀和电动阀等由监控主机自动控制，实现控制主要生产过程的顺序运行的任务。生产环节中的任何工序出现故障，与之对应的上级工序和下级工序都将自动实现能力匹配，智能调节保护，避免了因物料堆积、设备空转等造成的安全隐患，实现了全线一体化控制[1]。

在关键部位设有自动化仪器仪表，可以检测现场设备的温度、压力、流量、电流、液位等信号，设有完善的安全连锁保护系统，对关键设备设有超温、超压、介质断流等一系列安全保护措施，操作人员可以通过监控主机修改系统的工作方式，检查系统的工作状态，监控主机还提供故障报警和紧急处理等操作，保证了生产线的安全运转。

2 乳化炸药生产过程自动控制系统

2.1 水相溶液配置

硝酸铵水溶液由罐车运到卸料站台，通过卸料泵泵入硝酸铵水溶液储罐储存。经流量计自动定量硝酸铵水溶液通过气动阀门控制加入相应的水相罐；经过过滤处理的水，流经加水电磁流量计时，控制系统同步对所加水统计，当达到设定量后，仪表给出信号自动关闭加水的自动阀；当罐里的溶液升高到工艺温度后，将硝酸钠称量后倒入加料料斗，开启破碎机、输送螺旋和分料螺旋，硝酸钠通过分料螺旋正反转控制，被加入到对应的罐中，边加料边升温边搅拌，过程中温度由自动控温阀闭环控制，使其达到工艺温度值。

2.2 油相溶液配制

油相材料由原材料库运入乳化油相材料间，油相材料经称量后加入油相熔蜡槽，通蒸汽间接加热，通过自动控温阀自动进行加热熔化，待全部熔化并达到规定的温度后放入油相罐，搅拌使其混合均匀，通过自动控温阀的自动调节，保持温度备用。

2.3 连续乳化

（1）预乳。生产前对工艺管路用热水保温，具备生产条件后，首先开启同时开启油相泵，随后5s 开启水相泵。水相油相溶液经过滤器、管路及流量计，泵送进入预乳罐，在预乳搅拌由慢即快的作用下，水油相相互渗透，并形成油包水透亮的乳化基质。水相油相的流量设定值由上位机给定，通过PID 自动跟踪调节，使流量自动稳定控制。预乳搅拌的转速在水油相刚加入时，转速是280，随着加入量的增大，速度逐步加快，最终维持在600 转左右。预乳过程有超温、超压、料位安全联锁保护，以保证安全。

（2）精乳。预乳后的胶体基质由基质泵打入静态乳化器，静态乳化器为无动力的静态分散器，在基质泵的压力下，管道压差在0.6～1.0MPa，基质在静态乳化器里充分混合，分散混合过程中相对剪切速度最大不超过1.5 米/秒，对乳胶几乎没有损伤，储存性能和爆炸性能均明显优于机械搅拌敏化后的炸药，也从根本上消除了乳胶制造的危险因素。通过基质泵转速的调节，能保持预乳罐的料位较稳定的高度，以便充分乳化[2]。

（3）冷却。基质从静态乳化器出来后进入回转式钢带冷却机，根据装药温度，不同产能条件，自动调整钢带速度和水量，使装药温度满足工艺要求。

2.4 敏化、装药、包装

基质经钢带冷却后进入乳胶中转料仓，在开启乳胶中转泵的同时开启酸剂泵，通过分散器将混合乳胶基质和酸剂混合后进入乳胶料仓，达到一定量后，装药机才可以开机。乳胶泵往装药机泵送乳胶的过程中，发泡剂泵同时启动，发泡剂的加入量是按照比例自动跟踪乳胶泵泵送的乳胶的流量的。乳胶泵的转速是因装药需要而给定和控制的，但当乳胶料仓的料位到达下限时，乳胶将会自动停止转动，以防止空转。同时料位的上限和下限都会引起声光报警器的动作，装药间和乳化间控制室都能得到警示。敏化后的乳化炸药经乳胶泵送到混合器，进一步均化和混合后进入装药机装药。装药过程是，首先检查准备装药机，具备条件后设定好乳胶泵的转速，并在触摸屏输出乳胶泵可以开启命令。现场即可以开启乳胶泵、发泡剂泵、混合器。如果装药机中途出现故障，在触摸屏上点击乳胶泵停止命令，乳胶泵、发泡剂泵、混合器立即会停止。装药机包装好的乳化炸药经皮带运输并浸泡冷却，再风干和包装。冷却皮带的转速可根据需要在现场设定。最新的MGEPL-R 机器人包装线采用机器人视觉识别技术，实现了理料包装的无人化。MGEPL-R 的信号通过有线接入到PLC，机器人实时记录和累积抓取药卷的根数并把数据传送到PLC，PLC 据此掌握包装的运转速度，同时联控装药和制乳过程，通过这种集成控制和智能调节，包装-装药-乳化过程智能动态匹配，达到三者之间的产能动态平衡[3]。

该乳化线的自动控制系统，使用的是比较稳定可靠的传感器和控制设备，关键控制器均采用国外进口。有了可靠的检测设备，可以采集真实的现场数据，经过PLC 的编程控制和连锁保护，使设备可靠运行，工艺得以精确实现，加之组态软件的配合和报警，控制更加完善和多功能化，该控制结构是多年在炸药生产线上实践的积累和总结，功能完善，使用人性化。该系统保证了乳化炸药生产的本质安全性，保证了乳化炸药质量和性能的稳定性，降低了工人的劳动强度。同时，具有性能可靠、操作简单、维护方便等优点。