片碱自动化生产中产量估算的控制方法

摘要

本发明公开了一种片碱自动化生产中产量估算的控制方法，由工业控制系统控制浓缩器碱液的入料→反应→出料全过程，其中在三台碱浓缩器前分别新增加一台换热器和一台流量计、在包装过程中新增一台复核计袋光电开关，以进碱液阶段中进碱液流量作为主调参数、包装光电开关量为主要参数；新增流量切换程序、包装计袋比较及累计程序、日累与月累计产量及逆推设定入碱液流量大小程序，上述使得进液流量、计袋产量更能达到理想控制标准，从而使反应平稳，保证并优化了产品质量，同时还具有操作方便快捷、克服人为因素对产品质量的影响、实现了片碱工序的自动控制、提高了工艺参数检测精度和控制精度等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制领域一种片碱生产中产量估算的控制方法，尤其是对片碱生产过程中产量逆推估算的控制方法。

背景技术

目前，公知的膜式法生产片碱的工艺技术已经很成熟。主要工艺流程为：从离子膜电解工序来的31—32%原料碱液在降膜蒸发器从浓度32%浓缩至61%，加热源采用中压蒸汽及二次蒸汽并在真空下进行蒸发；61%碱液再通过降膜浓缩器，以熔融盐为热载体，最终浓缩为浓度为98-98.5%的熔融碱流至分配器进行汽液分离后均匀分流至片碱机浸槽。经冷却破碎成厚约0.8—1.2mm，温度约为60℃的成品片碱，下料碱片进入包装系统后由包装计量称计量包装为25Kg/袋的片碱产品。每天24小时分三个班次，每班次产量统计以人工进行计数数量为参照依据。上述工艺过程多采用工业控制系统DCS/PLC系统进行生产控制。DCS/PLC控制系统由硬件和软件构成，其中硬件包括现场控制站、操作站、工程师站、通讯网线等；软件包括操作系统平台及工业控制用的DCS/PLC组态软件，所用工业控制硬件配置及软件配置各有不同，集成通讯后，其中进入碱液浓缩器的碱液流量、温度、压力作为全程跟踪控制中几个关键工艺指标的参数值。如日本横河CENTUM－CS3000 DCS集散控制系统亦可用于此片碱生产装置。上述技术直接应用于浓缩器生产片碱的工艺及其控制，该方式存在以下不足之处：

1、主要问题是原控制现场1#预浓缩器、2#预浓缩器、最终浓缩器入口处入碱液流量计为电磁流量计，碱液在最终浓缩器中最高温度可达460℃，电磁流量计因高温、碱液的强腐蚀性影响无法正常工作；也有用超声波流量计的，但因现场安装有风机、电磁振荡器设施，运行时干扰较大，超声波流量计也存在无法正常工作现象。为正常生产带来严重隐患。

2、每天、每班次生产包装总产量与每班次产量均需要人工核实袋数来确定，增大了工作量与工作强度。

3、自动化工业控制系统未能按预设控制进行相关工艺指标的严格控制，因流量计工作不正常，操作人员对自动控制阀的操作大多根据实际操作经验来进行判断、操作或估算。不仅难以达到理想的生产状况，而且难以达到预期的产品控制状态，影响产品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便、可实时调控、利于理想化生产、适合片碱生产中产量估算的控制方法，尤其是对片碱生产过程中产量逆推估算的控制方法。

一种片碱自动化生产中产量估算的控制方法，由工业控制系统控制浓缩器碱液的入料→反应→出料全过程。其中1#预浓缩器、2#预浓缩器、最终浓缩器进料阶段中进碱液流量、浓缩器液位、反应温度为主调参数；包装过程中计袋光电开关闭合次数为主要参数。

上述三台浓缩器前的入碱液流量计分别新增加一台换热器和一台抗干扰流量计，上述入碱液流量控制包括如下依次进行的程序：预设进碱液流量为A₁、A₂、A₃值，再预设至少B₁、B₂、B₃三个提前量辅助参数值，启动入料程序后再打开进料调节阀LV₁、LV₂、LV₃至指定阀位控制，判断是否到达A₁-B₁、A₂-B₂、A₃-B₃值，未到，则将阀门仍然手动控制；达到，则进入自动控制阶段，以进碱液流量为主调参数进行自动调节，且在进碱液阀LV₁、LV₂、LV₃自动调节阶段优先以Q_1-1、Q_2-1、Q_3-1参数主调，如果Q_1-1、Q_2-1、Q_3-1异常时，切换以Q_1-2、Q_2-2、Q_3-2参数主调，上述A₁、B₁、A₂、B₂、A₃、B₃值的关系为A₁>B₁、A₂>B₂、A₃>B₃。

上述片碱包装过程中新增加一台复核计袋数光电开关，上述产量估算的控制包括如下依次进行的程序：预设计袋数器CTS₁、CTS₂、计时TM₁器，启动产量计袋程序，CTS₁、CTS₂、TM₁全部清零、复位，TM₁计时开始，当包装输送装置通过一袋已经包装并准确计量的料袋，1#光电开关与2#光电开关分别同时触发闭合，并且传开关量信号至程序中CTS₁、CTS₂，计量袋数开始计数，进行CTS₁、CTS₂比较并复核判断后，取CTS.PV袋数值、0.025吨/袋进行计算。计算公式依据如下：得出的袋数累计，可以用于计算产量日累计与月累计，并依据公式进行逆推设定入碱液流量的大小。

Q₁×ρ₁×N₁×U₁=Q₂×ρ₂×>2×U₂=Q₃×ρ₃×N₃×U₃=0.025×CTS.PV

其中：

Q₁为1#预浓缩器进碱液流量、Q₂为2#预浓缩器进碱液流量、Q₃为最终浓缩器进碱液流量，单位m³/h；

ρ₁为1#预浓缩器进碱液流量、ρ₂为1#预浓缩器进碱液流量、ρ₃为1#预浓缩器进碱液流量，单位Kg/>3

N₁为1#预浓缩器进碱液流量浓度、N₂为2#预浓缩器进碱液流量浓度、N₃为最终浓缩器进碱液流量浓度；

U₁为1#预浓缩器进碱液经验流量系数、U₂为2#预浓缩器进碱液经验流量系数、U₃为最终浓缩器进碱液经验流量系数；

CTS.PV为每班次袋数累计值；

上述产量估算的程序包括计袋比较及累计程序、日累与月累计产量及逆推设定入碱液流量大小程序，如上所述的片碱自动化生产中产量估算的控制方法，其工业自动化控制系统由硬件和软件构成，其中硬件包括现场控制站、操作站、工程师站、通讯网线等；软件包括操作系统平台及工业控制用的组态软件。

如上所述的片碱自动化生产中产量估算的控制方法，其中在三台浓缩器进碱液管线上分别增加一台换热器和一台抗干扰流量计，新增加程序设定流量为主调参数，预设进碱液流量值、再预设提前量辅助参数值，启动入料程序后再打开进料调节阀到达提前量进入自动调节，当其中一台流量计异常时，可以自动切换至另一流量计进行控制调节。

如上所述的片碱自动化生产中产量估算的控制方法，其中片碱包装过程中新增加一台复核计袋数光电开关，新增加产量计袋程序，包装计袋比较及累计程序、日累与月累计产量及逆推设定入碱液流量大小程序。

如上所述的片碱自动化生产中产量估算的控制方法，在三台浓缩器进碱液启动阶段达到提前量前打开流量调节阀至设定阀位控制。

如上所述的片碱自动化生产中产量估算的控制方法，其中设定A1、A2、A3值范围为5-30m³/h。

因为本发明在三台浓缩器进碱液管线上分别增加一台换热器和一台抗干扰流量计，增加降温循环水换热器，解决了原来一台流量计无法正常工作时进碱液调节阀无法实时调节的问题，而进碱液调节阀在自动化系统控制下可以实时调节，特别是在预设了至少三个提前量辅助参数值，并且新增流量切换程序，在其中一台流量计异常时可自动切换至另一流量计进行主调，使得流量控制更能达到理想控制标准；片碱包装过程中新增加一台复核计袋数光电开关，新增加产量计袋程序、包装计袋比较及累计程序、日累与月累计产量及逆推设定入碱液流量大小程序从而使产量计算更加合理、便捷，同时还具有操作方便、减轻工人劳动强度、克服人为因素对片碱生产的影响、减少或从根本上杜绝事故发生率、实现了片碱生产关键工序的自动控制、提高了工艺参数检测精度和控制精度等优点。本发明可广泛应用于类似片碱自动化生产中产量估算的控制方法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例1的片碱生产中浓缩器工艺流程示意图。

图2是本发明实施例1的片碱生产中浓缩器进入碱液时流量控制及逻辑判断图。

图3是本发明实施例1的片碱包装线产量计袋估算顺序控制及逻辑判断图。

图4是本发明实施例1的片碱产量估算顺序控制及逻辑判断图。

图1中，1. 1#预浓缩器进碱液泵；2. 1#预浓缩器（V₁）；3.>1；8.>2；13.>2）；14.3#预浓缩器进碱液泵；15.3#预浓缩器进液管换热器；16.3#预浓缩器3#3-1流量计；17.>3；19.>3）；20.包装线控制柜；21.>1与2#光电开关SW₂；22.自动包装称量系统；23.包装线皮带输送装置；24.下料装置；25.片碱机。

具体实施方式

参照附图1－3，本发明实施例1为DCS控制系统控制浓缩器碱液的入料→反应→出料全过程。其中1#预浓缩器、2#预浓缩器、最终浓缩器三台浓缩器前的入碱液管线上分别新增加一台换热器和一台抗干扰流量计，进碱液阶段中进碱液流量、浓缩器内液位及温度作为主调参数；包装过程中新增一台复核计袋光电开关，其闭合次数为主要参数；其中硬件包括现场控制站、操作站、工程师站、通讯网线；软件包括操作系统平台及工业控制用的DCS组态软件，此技术直接应用于浓缩器生产片碱的工艺及其控制。

上述入碱液流量控制包括如下依次进行的程序：预设每班次进碱液流量Q设定预设为A₁(15m³/h)、A₂(9m³/h)、A₃(7m³/h)值，再预设至少B₁(1.0)、B₂(0.5)、B₃(0.3)三个提前量辅助参数值，启动入料程序后再打开进料调节阀LV₁、LV₂、LV₃至指定阀位控制(100%)，判断是否到达A₁-B₁(14m³/h)、A₂-B₂(8.5m³/h)、A₃-B₃(6.7m³/h)值，未到，则将阀门仍然手动控制；达到，则进入自动控制阶段，以进碱液流量Q_1-1、Q_1-2、Q_2-1、Q_2-2、Q_3-1、Q_3-2为主调参数进行自动调节，且在进碱液阀LV₁、LV₂、LV₃自动调节阶段优先以Q_1-1、Q_2-1、Q_3-1参数主调，如果Q_1-1、Q_2-1、Q_3-1异常时，切换以Q_1-2、Q_2-2、Q_3-2参数主调，上述A₁、B₁、A₂、B₂、A₃、B₃值的关系为A₁>B₁、A₂>B₂、A₃>B₃。

上述片碱包装过程中新增加一台复核计袋数光电开关，上述产量估算的控制包括如下依次进行的程序：预设计袋数器CTS₁、CTS₂、计时TM₁器，启动产量计袋程序，CTS₁、CTS₂、TM₁全部清零、复位，TM₁计时开始按班次进行计时（8小时/班次），当包装称输送装置通过一袋已经包装并准确计量的料袋，1#光电开关SW₁与2#光电开关SW₂分别触发闭合，同时传开关量信号至程序中CTS₁、CTS₂，计量袋数开始计数累计，如CTS₁.PV等于CTS₂.PV则程序自动读取CTS₁.PV袋数值进行产量计算；如CTS₁.PV不等于CTS₂.PV比较并复核判断后，则程序会取操作人员复核后的CTS₁.PV或CTS₂.PV袋数值进行产量计算。

上述片碱包装过程中新增加产量估算的程序，上述产量估算的控制包括如下依次进行的程序：预设计袋数器CTS₁、CTS₂、计时TM₁器复位，启动产量计袋程序，小计日产量按三个班次累计、月产量按日产量进行累计。计算出每班次产量值，用公式

Q₁×ρ₁×N₁×U₁=Q₂×ρ₂×>2×U₂=Q₃×ρ₃×N₃×U₃=0.025×CTS.PV

按班次预设CTS.PV=6000，则每班次产量为0.025×6000=150（t）。

其中：

计算出Q₁、Q₂、Q₃，并将Q₁.SV、Q₂.SV、Q₃.SV分别作为调节阀投入自动程序时的设定值。并且根据实时条件，程序可对是否进入月产量累计进行选择。如果进入月产量计算模式，则以当月天数为期，累计月总产量。

上述实施例中预设流量参考值、对应经验流量系数可以根据经验需要取多个，具体取值与浓缩器的大小、反应特性等有极为重要的关系。

本发明主要是对进碱液阶段、片碱包装以袋数计算班产量、日产量、月产量及逆推流量的控制与硬件装置作了改进，其它与已有技术相同。