專利名稱：元明粉生產(chǎn)線自動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是元明粉生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制的方法。
背景技術(shù)：
元明粉(學(xué)名無(wú)水硫酸鈉)的生產(chǎn)工藝主要通過(guò)采鹵、蒸發(fā)、離心和干燥等主要過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際應(yīng)用中，又可分為四效蒸發(fā)和五效蒸發(fā)，但從控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是一致的。傳統(tǒng)的元明粉生產(chǎn)線控制方法，是以儀表系統(tǒng)為主，由于控制系統(tǒng)的差異及整個(gè)生產(chǎn)裝置物流匹配問(wèn)題，各控制回路協(xié)調(diào)差，使得在控制過(guò)程中，出現(xiàn)液位波動(dòng)大，溫度、壓力隨之波動(dòng)較大，經(jīng)常出現(xiàn)物料在倒料和輸送過(guò)程中出現(xiàn)粘結(jié)，和產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，產(chǎn)品的顆粒小等問(wèn)題。特別是在溫度波動(dòng)變化大時(shí)，在倒料過(guò)程中易出現(xiàn)粘結(jié)或堵塞管道，從而使整套裝置停產(chǎn)，生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明能夠?qū)訜崾覝囟取⒏餍д舭l(fā)室的液位、溫度、壓力進(jìn)行有效地控制，使各級(jí)蒸發(fā)器物料在結(jié)晶器結(jié)晶粒度大，并且在管路中流動(dòng)時(shí)既不粘結(jié)，又要保證物料的流動(dòng)速度。
本發(fā)明所述元明粉生產(chǎn)線自動(dòng)控制方法，可采用PLC可編程邏輯控制器或DCS集散控制器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和控制操作；其特征在于(1)應(yīng)用壓力變送器檢測(cè)1效加熱室蒸氣進(jìn)口的壓力，采用自整定PID參數(shù)，使控制蒸氣的閥門達(dá)到小慣性動(dòng)作；根據(jù)1效加熱室的加熱時(shí)間常數(shù)，制定一組回路調(diào)節(jié)PID參數(shù)，進(jìn)行蒸汽進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的回路調(diào)節(jié)；同時(shí)，根據(jù)實(shí)際溫度變化的時(shí)間常數(shù)，自整定出一組新的PID參數(shù)，以此自學(xué)習(xí)、自整定到一組又一組新的PID參數(shù)，進(jìn)行回路調(diào)節(jié)，以達(dá)到加熱室溫度穩(wěn)定性和可控制性；(2)應(yīng)用雙法蘭液位變送器檢測(cè)出1效蒸發(fā)室液位的變化情況，采用多參數(shù)，自整定PID參數(shù)控制方式，調(diào)節(jié)清硝液調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行硝液進(jìn)料量的控制，利用調(diào)節(jié)閥門的小慣性原理，從而保證1效蒸發(fā)室液位在控制范圍內(nèi)微小的波動(dòng)；(3)應(yīng)用雙法蘭液位變送器檢測(cè)2效蒸發(fā)室液位，通過(guò)多參數(shù)PID參數(shù)自整定，調(diào)節(jié)倒料調(diào)節(jié)閥，同時(shí)確定保證最低蒸發(fā)量和最低出料量時(shí)倒料閥的最小開度；以此開度作為基本開度，保證2效蒸發(fā)室液位在控制范圍內(nèi)波動(dòng)，以保證結(jié)晶時(shí)間和晶體器內(nèi)停留時(shí)間；(4)干燥風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過(guò)壓力變送器檢測(cè)風(fēng)壓和溫度變送器檢測(cè)進(jìn)風(fēng)溫度，變頻調(diào)速調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量、風(fēng)壓和通過(guò)壓力變送器檢測(cè)蒸氣壓力調(diào)節(jié)換熱器蒸汽進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，保證最佳風(fēng)壓、風(fēng)量、風(fēng)溫；(5)應(yīng)用雙法蘭變送器檢測(cè)各冷凝平衡桶液位，經(jīng)PID參數(shù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)各冷凝平衡桶調(diào)節(jié)閥，以保證平衡桶液位，同時(shí)起到液封的作用。
本發(fā)明應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，檢測(cè)有關(guān)參數(shù)，在控制方面采用PID參數(shù)方式，調(diào)節(jié)有關(guān)變量，使蒸發(fā)過(guò)程中進(jìn)料量倒料量、蒸發(fā)量及出料量相平衡。同時(shí)為避免倒料中的堵塞現(xiàn)象，保證物料平衡的前提；保持倒料的最低流量和溫度下限控制，即通過(guò)對(duì)蒸汽閥門的小慣性控制達(dá)到溫度的穩(wěn)定和倒料閥門的保持最小流量隨動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)裝置的倒料平衡。從而保證一定的生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)力。本發(fā)明所生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到元明粉所要求的大顆粒、高白度和低水份的指標(biāo)。


圖1是本發(fā)明所述1效加熱室溫度控制調(diào)節(jié)原理框圖；圖2是本發(fā)明所述1效蒸發(fā)室液位控制調(diào)節(jié)原理框圖；圖3是本發(fā)明所述倒料及2效液位的控制調(diào)節(jié)原理圖；圖4是本發(fā)明所述干燥風(fēng)量的調(diào)節(jié)原理框圖；圖5是本發(fā)明所述各冷凝平衡桶液位調(diào)節(jié)閥控制原理框圖；圖6是本發(fā)明所述元明粉生產(chǎn)線控制硬件線路實(shí)施例；圖7是本發(fā)明所述PID參數(shù)自整定，自學(xué)習(xí)過(guò)程原理框圖。
具體實(shí)施方案PID參數(shù)自整定，自學(xué)習(xí)的具體過(guò)程如下在所述的各控制過(guò)程中，當(dāng)回路控制投入以后，先以一組初始PID參數(shù)(P比例系數(shù)，I積分系數(shù)，D微分系數(shù))進(jìn)行控制。同時(shí)記錄下過(guò)程參數(shù)與設(shè)定的目標(biāo)之間的差值，在初始PID參數(shù)控制的一個(gè)周期內(nèi)，記錄下從開始控制到過(guò)程參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)之間差值小于期望誤差值時(shí)的時(shí)間作為整定I、D參數(shù)的依據(jù)。周期內(nèi)的時(shí)間常數(shù)一般由工藝條件視特定回路中目標(biāo)值的實(shí)現(xiàn)時(shí)間對(duì)整個(gè)流程的控制效果而定，當(dāng)人為輸入該時(shí)間常數(shù)后，控制程序?qū)⑸梢粋€(gè)差值與時(shí)間常數(shù)的對(duì)照表，固定P值為常數(shù)，以每個(gè)周期I＋(1－n)后D－1或I－(1－n)后D＋1的規(guī)律進(jìn)行差值與時(shí)間常數(shù)的記錄，并記錄下相應(yīng)的PID參數(shù)，n為+1或-1的次數(shù)，具體數(shù)值視效果而定。當(dāng)在輸入的時(shí)間常數(shù)內(nèi)誤差小于期望值時(shí)，當(dāng)前的PID參數(shù)即作為固定參數(shù)進(jìn)行控制，當(dāng)由于過(guò)程參數(shù)的波動(dòng)產(chǎn)生新的差值時(shí)，控制程序?qū)膶?duì)照表中選出對(duì)應(yīng)誤差值的PID值重新進(jìn)行整定過(guò)程，列表中沒(méi)有該值時(shí)，以初始PID值整定。在整個(gè)生產(chǎn)周期過(guò)程中，過(guò)程參數(shù)波動(dòng)的次數(shù)越多，則對(duì)照表產(chǎn)生的對(duì)照值越多，從而在幾個(gè)生產(chǎn)周期后使系統(tǒng)趨于智能化穩(wěn)定。具體控制框圖見圖7。
1. 1效加熱室溫度控制針對(duì)蒸汽壓力波動(dòng)而導(dǎo)致的蒸發(fā)過(guò)程溫度不穩(wěn)定的現(xiàn)象，應(yīng)用壓力變送器檢測(cè)1效加熱室蒸汽進(jìn)口的壓力，采用自整定PID參數(shù)，使控制蒸汽的閥門達(dá)到小慣性動(dòng)作。根據(jù)1效加熱室的加熱時(shí)間常數(shù)，制定一組回路調(diào)節(jié)PID參數(shù)，進(jìn)行蒸汽進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的回路調(diào)節(jié)。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際溫度變化的時(shí)間常數(shù)，自整定出一組新的PID參數(shù)，以此自學(xué)習(xí)、自整定到一組又一組新的PID參數(shù)，進(jìn)行回路調(diào)節(jié)，從而達(dá)到加熱室溫度穩(wěn)定性和可控制性。調(diào)節(jié)原理圖如圖1。
2. 1效蒸發(fā)室液位控制蒸發(fā)室的液位是由于蒸發(fā)量的變化和結(jié)晶體導(dǎo)出量的變化在隨時(shí)隨刻發(fā)生變化，只有保證蒸發(fā)室液位的穩(wěn)定，才能保證結(jié)晶體在結(jié)晶器內(nèi)停留速度和結(jié)晶的時(shí)間，從而保證產(chǎn)品的大顆粒和高品質(zhì)。針對(duì)以上情況，應(yīng)用雙法蘭液位變送器檢測(cè)出1效蒸發(fā)室液位的變化情況，采用多參數(shù)，自整定PID參數(shù)控制思想，調(diào)節(jié)清硝液調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行硝液進(jìn)料量的控制，利用調(diào)節(jié)閥門的小慣性原理，從而保證1效蒸發(fā)室液位在控制范圍內(nèi)微小的波動(dòng)，從而滿足生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的需求。調(diào)節(jié)原理如圖2。
3. 倒料及2效液位的控制2效蒸發(fā)器的液位，是由于2效蒸發(fā)量和由1效導(dǎo)入2效的含結(jié)晶體的固液量以及2效出料量的變化而變化；在這一過(guò)程中，有以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)蒸發(fā)量要保持在一定量的情況下，變化范圍較小。
(2)由1效到2效的倒料管內(nèi)的倒料量，要保持在最小蒸發(fā)量和最小倒料量的前提下，必須保持一個(gè)最小流量，從而保證固液體不會(huì)導(dǎo)致倒料管的堵塞，同時(shí)要保證2效液位的穩(wěn)定。
(3)由于出料量隨時(shí)隨刻發(fā)生著變化，從而導(dǎo)致液位的變化，影響著倒料量的變化。
據(jù)以上情況，設(shè)計(jì)出依據(jù)蒸發(fā)量、倒料量，應(yīng)用雙法蘭液位變送器檢測(cè)2效蒸發(fā)室液位，通過(guò)多參數(shù)PID參數(shù)自整定，調(diào)節(jié)倒料調(diào)節(jié)閥，同時(shí)計(jì)算到保證最低蒸發(fā)量和最低出料量，倒料閥的最小開度，以此開度作為基本開度，保證2效蒸發(fā)室液位的控制范圍內(nèi)波動(dòng)，從而保證結(jié)晶時(shí)間和晶體在結(jié)晶器內(nèi)停留時(shí)間，保證產(chǎn)品的高品質(zhì)。調(diào)節(jié)原理圖如圖3。
4、干燥風(fēng)量的調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)離心機(jī)的濕物料，經(jīng)給料機(jī)和螺旋輸送機(jī)送到干燥管。由鼓風(fēng)機(jī)正壓熱風(fēng)輸送經(jīng)干燥管干燥，保證產(chǎn)品的含水量低于0.01％，但又不能由于溫度過(guò)高，使產(chǎn)品變黃或風(fēng)壓過(guò)高粉塵外揚(yáng)，造成粉塵污染。這樣就要求風(fēng)量，風(fēng)溫保持一個(gè)最佳狀態(tài)，通過(guò)壓力變送器檢測(cè)風(fēng)壓和溫度變送器檢測(cè)進(jìn)風(fēng)溫度，變頻調(diào)速調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓和通過(guò)壓力變送器檢測(cè)蒸汽壓力調(diào)節(jié)換熱器(換熱面積固定)蒸汽進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，保證最佳風(fēng)壓、風(fēng)量、風(fēng)溫，以此保證最佳干燥效果，并根據(jù)工藝要求，計(jì)算出保證干燥度的最小風(fēng)量和最低、最高溫度的參數(shù)值，以此值為基本值進(jìn)行風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)框圖如圖4。
5. 3效蒸發(fā)室的要求過(guò)程與1效蒸發(fā)室相同。
6. 4效蒸發(fā)室的要求過(guò)程與2效蒸發(fā)室相同。
7.由于各效加熱室經(jīng)換熱后產(chǎn)生大量冷凝水，應(yīng)用雙法蘭變送器檢測(cè)各冷凝平衡液位，經(jīng)PID參數(shù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)各冷凝平衡桶調(diào)節(jié)閥，以保證平衡桶液位，同時(shí)起到液封的作用，保證加熱室溫度穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種元明粉生產(chǎn)線自動(dòng)控制方法，可采用PLC可編程邏輯控制器或DCS集散控制器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和控制操作；其特征在于(1)應(yīng)用壓力變送器檢測(cè)1效加熱室蒸氣進(jìn)口的壓力，采用自整定PID參數(shù)，使控制蒸氣的閥門達(dá)到小慣性動(dòng)作；根據(jù)1效加熱室的加熱時(shí)間常數(shù)，制定一組回路調(diào)節(jié)PID參數(shù)，進(jìn)行蒸汽進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的回路調(diào)節(jié)；同時(shí)，根據(jù)實(shí)際溫度變化的時(shí)間常數(shù)，自整定出一組新的PID參數(shù)，以此自學(xué)習(xí)、自整定到一組又一組新的PID參數(shù)，進(jìn)行回路調(diào)節(jié)，以達(dá)到加熱室溫度穩(wěn)定性和可控制性；(2)應(yīng)用雙法蘭液位變送器檢測(cè)出1效蒸發(fā)室液位的變化情況，采用多參數(shù)，自整定PID參數(shù)控制方式，調(diào)節(jié)清硝液調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行硝液進(jìn)料量的控制，利用調(diào)節(jié)閥門的小慣性原理，從而保證1效蒸發(fā)室液位在控制范圍內(nèi)微小的波動(dòng)；(3)應(yīng)用雙法蘭液位變送器檢測(cè)2效蒸發(fā)室液位，通過(guò)多參數(shù)PID參數(shù)自整定，調(diào)節(jié)倒料調(diào)節(jié)閥，同時(shí)確定保證最低蒸發(fā)量和最低出料量，倒料閥的最小開度，以此開度作為基本開度，保證2效蒸發(fā)室液位的控制范圍內(nèi)波動(dòng)，以保證結(jié)晶時(shí)間和晶體器內(nèi)停留時(shí)間；(4)干燥風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過(guò)壓力變送器檢測(cè)風(fēng)壓和溫度變送器檢測(cè)進(jìn)風(fēng)溫度，變頻調(diào)速調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量、風(fēng)壓和通過(guò)壓力變送器檢測(cè)蒸氣壓力調(diào)節(jié)換熱器蒸汽進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，保證最佳風(fēng)壓、風(fēng)量、風(fēng)溫；(5)應(yīng)用雙法蘭變送器檢測(cè)各冷凝平衡桶液位，經(jīng)PID參數(shù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)各冷凝平衡桶調(diào)節(jié)閥，以保證平衡桶液位，同時(shí)起到液封的作用。
全文摘要
一種元明粉生產(chǎn)線自動(dòng)控制方法,它可有效控制加熱室溫度,各效蒸發(fā)室的液位、溫度、壓力,使各級(jí)蒸發(fā)器物料在結(jié)晶器結(jié)晶粒變大,且在管路中流動(dòng)既不粘結(jié),又保證物料的流動(dòng)速度。本發(fā)明采用PLC可編程邏輯控制器或DCS集散控制器,采用自整定PID參數(shù)調(diào)節(jié)有關(guān)變量,使蒸發(fā)過(guò)程中進(jìn)料量、倒料量、蒸發(fā)量及出料量平衡,從而保證一定的生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量,產(chǎn)生出大顆粒、高白度和低水份的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B01D1/00GK1330038SQ0112407
公開日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2001年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月13日
發(fā)明者張磊, 尹懷川 申請(qǐng)人:南風(fēng)集團(tuán)淮安元明粉有限公司, 北京威遠(yuǎn)達(dá)工業(yè)控制工程有限公司