片鹼自動化生產中產量估算的控制方法與流程
2023-04-25 12:19:51 1
本發明涉及自動化控制領域一種片鹼生產中產量估算的控制方法，尤其是對片鹼生產過程中產量逆推估算的控制方法。
背景技術：
目前，公知的膜式法生產片鹼的工藝技術已經很成熟。主要工藝流程為：從離子膜電解工序來的31—32%原料鹼液在降膜蒸發器從濃度32%濃縮至61%，加熱源採用中壓蒸汽及二次蒸汽並在真空下進行蒸發；61%鹼液再通過降膜濃縮器，以熔融鹽為熱載體，最終濃縮為濃度為98-98.5%的熔融鹼流至分配器進行汽液分離後均勻分流至片鹼機浸槽。經冷卻破碎成厚約0.8—1.2mm，溫度約為60℃的成品片鹼，下料鹼片進入包裝系統後由包裝計量稱計量包裝為25Kg/袋的片鹼產品。每天24小時分三個班次，每班次產量統計以人工進行計數數量為參照依據。上述工藝過程多採用工業控制系統DCS/PLC系統進行生產控制。DCS/PLC控制系統由硬體和軟體構成，其中硬體包括現場控制站、操作站、工程師站、通訊網線等；軟體包括作業系統平臺及工業控制用的DCS/PLC組態軟體，所用工業控制硬體配置及軟體配置各有不同，集成通訊後，其中進入鹼液濃縮器的鹼液流量、溫度、壓力作為全程跟蹤控制中幾個關鍵工藝指標的參數值。如日本橫河CENTUM－CS3000 DCS集散控制系統亦可用於此片鹼生產裝置。上述技術直接應用於濃縮器生產片鹼的工藝及其控制，該方式存在以下不足之處：
1、主要問題是原控制現場1#預濃縮器、2#預濃縮器、最終濃縮器入口處入鹼液流量計為電磁流量計，鹼液在最終濃縮器中最高溫度可達460℃，電磁流量計因高溫、鹼液的強腐蝕性影響無法正常工作；也有用超聲波流量計的，但因現場安裝有風機、電磁振蕩器設施，運行時幹擾較大，超聲波流量計也存在無法正常工作現象。為正常生產帶來嚴重隱患。
2、每天、每班次生產包裝總產量與每班次產量均需要人工核實袋數來確定，增大了工作量與工作強度。
3、自動化工業控制系統未能按預設控制進行相關工藝指標的嚴格控制，因流量計工作不正常，操作人員對自動控制閥的操作大多根據實際操作經驗來進行判斷、操作或估算。不僅難以達到理想的生產狀況，而且難以達到預期的產品控制狀態，影響產品質量。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種操作方便、可實時調控、利於理想化生產、適合片鹼生產中產量估算的控制方法，尤其是對片鹼生產過程中產量逆推估算的控制方法。
一種片鹼自動化生產中產量估算的控制方法，由工業控制系統控制濃縮器鹼液的入料→反應→出料全過程。其中1#預濃縮器、2#預濃縮器、最終濃縮器進料階段中進鹼液流量、濃縮器液位、反應溫度為主調參數；包裝過程中計袋光電開關閉合次數為主要參數。
上述三臺濃縮器前的入鹼液流量計分別新增加一臺換熱器和一臺抗幹擾流量計，上述入鹼液流量控制包括如下依次進行的程序：預設進鹼液流量為A1、A2、A3值，再預設至少B1、B2、B3三個提前量輔助參數值，啟動入料程序後再打開進料調節閥LV1、LV2、LV3至指定閥位控制，判斷是否到達A1-B1、A2-B2、A3-B3值，未到，則將閥門仍然手動控制；達到，則進入自動控制階段，以進鹼液流量為主調參數進行自動調節，且在進鹼液閥LV1、LV2、LV3自動調節階段優先以Q1-1、Q2-1、Q3-1參數主調，如果Q1-1、Q2-1、Q3-1異常時，切換以Q1-2、Q2-2、Q3-2參數主調，上述A1、B1、A2、B2、A3、B3值的關係為A1>B1、A2>B2、A3>B3。
上述片鹼包裝過程中新增加一臺覆核計袋數光電開關，上述產量估算的控制包括如下依次進行的程序：預設計袋數器CTS1、CTS2、計時TM1器，啟動產量計袋程序，CTS1、CTS2、TM1全部清零、復位，TM1計時開始，當包裝輸送裝置通過一袋已經包裝並準確計量的料袋，1#光電開關與2#光電開關分別同時觸發閉合，並且傳開關量信號至程序中CTS1、CTS2，計量袋數開始計數，進行CTS1、CTS2比較並覆核判斷後，取CTS.PV袋數值、0.025噸/袋進行計算。計算公式依據如下：得出的袋數累計，可以用於計算產量日累計與月累計，並依據公式進行逆推設定入鹼液流量的大小。
Q1×ρ1×N1×U1=Q2×ρ2× N2×U2=Q3×ρ3×N3×U3=0.025×CTS.PV
其中：
Q1為1#預濃縮器進鹼液流量、Q2為2#預濃縮器進鹼液流量、Q3為最終濃縮器進鹼液流量，單位m3/h；
ρ1為1#預濃縮器進鹼液流量、ρ2為1#預濃縮器進鹼液流量、ρ3為1#預濃縮器進鹼液流量，單位Kg/ m3
N1為1#預濃縮器進鹼液流量濃度、N2為2#預濃縮器進鹼液流量濃度、N3為最終濃縮器進鹼液流量濃度；
U1為1#預濃縮器進鹼液經驗流量係數、U2為2#預濃縮器進鹼液經驗流量係數、U3為最終濃縮器進鹼液經驗流量係數；
CTS.PV為每班次袋數累計值；
上述產量估算的程序包括計袋比較及累計程序、日累與月累計產量及逆推設定入鹼液流量大小程序，如上所述的片鹼自動化生產中產量估算的控制方法，其工業自動化控制系統由硬體和軟體構成，其中硬體包括現場控制站、操作站、工程師站、通訊網線等；軟體包括作業系統平臺及工業控制用的組態軟體。
如上所述的片鹼自動化生產中產量估算的控制方法，其中在三臺濃縮器進鹼液管線上分別增加一臺換熱器和一臺抗幹擾流量計，新增加程序設定流量為主調參數，預設進鹼液流量值、再預設提前量輔助參數值，啟動入料程序後再打開進料調節閥到達提前量進入自動調節，當其中一臺流量計異常時，可以自動切換至另一流量計進行控制調節。
如上所述的片鹼自動化生產中產量估算的控制方法，其中片鹼包裝過程中新增加一臺覆核計袋數光電開關，新增加產量計袋程序，包裝計袋比較及累計程序、日累與月累計產量及逆推設定入鹼液流量大小程序。
如上所述的片鹼自動化生產中產量估算的控制方法，在三臺濃縮器進鹼液啟動階段達到提前量前打開流量調節閥至設定閥位控制。
如上所述的片鹼自動化生產中產量估算的控制方法，其中設定A1、A2、A3值範圍為5-30m3/h。
因為本發明在三臺濃縮器進鹼液管線上分別增加一臺換熱器和一臺抗幹擾流量計，增加降溫循環水換熱器，解決了原來一臺流量計無法正常工作時進鹼液調節閥無法實時調節的問題，而進鹼液調節閥在自動化系統控制下可以實時調節，特別是在預設了至少三個提前量輔助參數值，並且新增流量切換程序，在其中一臺流量計異常時可自動切換至另一流量計進行主調，使得流量控制更能達到理想控制標準；片鹼包裝過程中新增加一臺覆核計袋數光電開關，新增加產量計袋程序、包裝計袋比較及累計程序、日累與月累計產量及逆推設定入鹼液流量大小程序從而使產量計算更加合理、便捷，同時還具有操作方便、減輕工人勞動強度、克服人為因素對片鹼生產的影響、減少或從根本上杜絕事故發生率、實現了片鹼生產關鍵工序的自動控制、提高了工藝參數檢測精度和控制精度等優點。本發明可廣泛應用於類似片鹼自動化生產中產量估算的控制方法。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明實施例1的片鹼生產中濃縮器工藝流程示意圖。
圖2是本發明實施例1的片鹼生產中濃縮器進入鹼液時流量控制及邏輯判斷圖。
圖3是本發明實施例1的片鹼包裝線產量計袋估算順序控制及邏輯判斷圖。
圖4是本發明實施例1的片鹼產量估算順序控制及邏輯判斷圖。
圖1中，1. 1#預濃縮器進鹼液泵；2. 1#預濃縮器（V1）；3. 1#預濃縮器進鹼液管；4. 1#預濃縮器進液管換熱器；5. 1#預濃縮器1#1-1流量計；6. 1#預濃縮器1#1-2流量計；7. 1#預濃縮器進鹼液調節閥LV1；8. 2#預濃縮器進鹼液泵；9.2#預濃縮器進液管換熱器；10. 2#預濃縮器2#2-1流量計；11. 2#預濃縮器2#2-2流量計；12. 2#預濃縮器進鹼液調節閥LV2；13. 2#預濃縮器（V2）；14.3#預濃縮器進鹼液泵；15.3#預濃縮器進液管換熱器；16. 3#預濃縮器3#3-1流量計；17. 3#預濃縮器3#3-2流量計；18. 3#預濃縮器進鹼液調節閥LV3；19. 3#預濃縮器（V3）；20.包裝線控制櫃；21. 1#光電開關SW1與2#光電開關SW2；22.自動包裝稱量系統；23.包裝線皮帶輸送裝置；24.下料裝置；25.片鹼機。
具體實施方式
參照附圖1－3，本發明實施例1為DCS控制系統控制濃縮器鹼液的入料→反應→出料全過程。其中1#預濃縮器、2#預濃縮器、最終濃縮器三臺濃縮器前的入鹼液管線上分別新增加一臺換熱器和一臺抗幹擾流量計，進鹼液階段中進鹼液流量、濃縮器內液位及溫度作為主調參數；包裝過程中新增一臺覆核計袋光電開關，其閉合次數為主要參數；其中硬體包括現場控制站、操作站、工程師站、通訊網線；軟體包括作業系統平臺及工業控制用的DCS組態軟體，此技術直接應用於濃縮器生產片鹼的工藝及其控制。
上述入鹼液流量控制包括如下依次進行的程序：預設每班次進鹼液流量Q設定預設為A1(15m3/h)、A2(9m3/h)、A3(7m3/h)值，再預設至少B1(1.0)、B2(0.5)、B3(0.3)三個提前量輔助參數值，啟動入料程序後再打開進料調節閥LV1、LV2、LV3至指定閥位控制(100%)，判斷是否到達A1-B1(14m3/h)、A2-B2(8.5m3/h)、A3-B3(6.7m3/h)值，未到，則將閥門仍然手動控制；達到，則進入自動控制階段，以進鹼液流量Q1-1、Q1-2、Q2-1、Q2-2、Q3-1、Q3-2為主調參數進行自動調節，且在進鹼液閥LV1、LV2、LV3自動調節階段優先以Q1-1、Q2-1、Q3-1參數主調，如果Q1-1、Q2-1、Q3-1異常時，切換以Q1-2、Q2-2、Q3-2參數主調，上述A1、B1、A2、B2、A3、B3值的關係為A1>B1、A2>B2、A3>B3。
上述片鹼包裝過程中新增加一臺覆核計袋數光電開關，上述產量估算的控制包括如下依次進行的程序：預設計袋數器CTS1、CTS2、計時TM1器，啟動產量計袋程序，CTS1、CTS2、TM1全部清零、復位，TM1計時開始按班次進行計時（8小時/班次），當包裝稱輸送裝置通過一袋已經包裝並準確計量的料袋，1#光電開關SW1與2#光電開關SW2分別觸發閉合，同時傳開關量信號至程序中CTS1、CTS2，計量袋數開始計數累計，如CTS1.PV等於CTS2.PV則程序自動讀取CTS1.PV袋數值進行產量計算；如CTS1.PV不等於CTS2.PV比較並覆核判斷後，則程序會取操作人員覆核後的CTS1.PV或CTS2.PV袋數值進行產量計算。
上述片鹼包裝過程中新增加產量估算的程序，上述產量估算的控制包括如下依次進行的程序：預設計袋數器CTS1、CTS2、計時TM1器復位，啟動產量計袋程序，小計日產量按三個班次累計、月產量按日產量進行累計。計算出每班次產量值，用公式
Q1×ρ1×N1×U1=Q2×ρ2× N2×U2=Q3×ρ3×N3×U3=0.025×CTS.PV
按班次預設CTS.PV=6000，則每班次產量為0.025×6000=150（t）。
其中：
計算出Q1、Q2、Q3，並將Q1.SV、Q2.SV、Q3.SV分別作為調節閥投入自動程序時的設定值。並且根據實時條件，程序可對是否進入月產量累計進行選擇。如果進入月產量計算模式，則以當月天數為期，累計月總產量。
上述實施例中預設流量參考值、對應經驗流量係數可以根據經驗需要取多個，具體取值與濃縮器的大小、反應特性等有極為重要的關係。
本發明主要是對進鹼液階段、片鹼包裝以袋數計算班產量、日產量、月產量及逆推流量的控制與硬體裝置作了改進，其它與已有技術相同。