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本文對(duì)化工系統(tǒng)原料（復(fù)合肥）的儲(chǔ)運(yùn)和配料的自動(dòng)化配料控制器、狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)稱重配料控制系統(tǒng)、料位檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制定位的可逆配料設(shè)備、卸料裝置、物料排堵新工藝等進(jìn)行了研究, 成果應(yīng)用到大慶工程中, 效果良好, 達(dá)到國際同類系統(tǒng)的先進(jìn)水平。
1　研究目標(biāo)、內(nèi)容及指標(biāo)
111　研究目標(biāo)及內(nèi)容
本項(xiàng)目的研究目標(biāo)是全面完成大慶石油化工總廠30萬t/a復(fù)合肥裝置儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、自動(dòng)配料系統(tǒng)項(xiàng)目合同規(guī)定的內(nèi)容, 研究開發(fā)適合化工系統(tǒng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)、自動(dòng)控制器、實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng), 技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先, 替代進(jìn)口。
本項(xiàng)目物料儲(chǔ)運(yùn)、配料控制系統(tǒng)集機(jī)、電、儀、信息技術(shù)于一體, 涉及物料自動(dòng)搬運(yùn) (自動(dòng)輸送) 與儲(chǔ)存、信息自動(dòng)識(shí)別、數(shù)據(jù)采集與通訊、實(shí)時(shí)監(jiān)控、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)仿真等多種技術(shù)及設(shè)備, 是自動(dòng)化、信息化、智能化的成套系統(tǒng)。其主要功能是根據(jù)各種不同生產(chǎn)工藝的要求, 準(zhǔn)確自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)氮磷鉀3種基礎(chǔ)原料及填料的儲(chǔ)運(yùn)、裝卸、輸送、存儲(chǔ)、配料、混料和造粒等工藝過程。主體設(shè)備為各種粉體工程設(shè)備和自動(dòng)化控制與計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)。
為了達(dá)到預(yù)期目標(biāo), 需就如下幾方面進(jìn)行研究:
(1) 系統(tǒng)設(shè)備配置的優(yōu)化設(shè)計(jì);
(2) 自動(dòng)化控制器的研究;
(3) 實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷報(bào)警系統(tǒng)研究; 
(4) 化工物料漏斗堵塞問題的研究;
(5) 適合化工物料料位檢測(cè)設(shè)備的合理選取;
(6)成品料輸送過程中, 降低成品料的破損率的研究;
(7) 研制合理設(shè)備, 提高料庫容量的利用率, 降底粉塵污染。
112　技術(shù)指標(biāo)
(1) 系統(tǒng)生產(chǎn)能力原料上料系統(tǒng):80t/h; 復(fù)合肥（尿素）上料系統(tǒng):80t/h; 原料配料部分:20t/h(每臺(tái)給料機(jī)); 成品至散料庫部分:70t/h; 成品至包裝樓部分:135t/h。
(2) 稱量精度給料機(jī)配料精度:015%; 皮帶秤計(jì)量精度:015%。
(3) 自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)操作方式為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作、DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程單動(dòng)操作和DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程順控操作3種方式; 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷報(bào)警。
2　儲(chǔ)運(yùn)和配料技術(shù)研究
大慶石油化工總廠30萬t/a高濃度復(fù)合肥裝置是國家重大項(xiàng)目,NPK復(fù)合肥生產(chǎn)工藝采用法國K-T公司的先進(jìn)技術(shù), 我所承擔(dān)了原料儲(chǔ)運(yùn)和配料2大系統(tǒng)。
211　儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和配料控制器組成 
21111　儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)包括原料運(yùn)輸系統(tǒng)、NPK成品輸送系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)。原料運(yùn)輸系統(tǒng)是將氯化
(7)鉀、磷酸一氨、重鈣和填料等原料, 通過拆包經(jīng)刮板輸送機(jī)上料至散料庫。NPK成品輸送系統(tǒng)是將由NPK車間生產(chǎn)出的成品輸送到成品散料倉庫以及由成品散料倉庫輸送到成品包裝樓。除塵系統(tǒng)主要是消除原料拆包及上料系統(tǒng)各部分粉塵, 改善工作環(huán)境。
21112　配料控制器包括原料上料系統(tǒng)、配料控制器系統(tǒng)及尿素輸送系統(tǒng)。原料上料系統(tǒng)把氯化鉀、磷酸一氨、重鈣和填料等由帶式輸送機(jī)輸送到NPK裝置界區(qū)內(nèi), 進(jìn)行篩分、破碎后, 由提升機(jī)及旋轉(zhuǎn)分料器分別輸送到各原料儲(chǔ)料倉儲(chǔ)存。原料配料控制器的料倉下均安裝料倉出料定量給料機(jī), 通過膠帶調(diào)速, 根據(jù)不同配方所需流量準(zhǔn)確地將物料加入到混料帶式輸送機(jī)中進(jìn)入下道工序。
復(fù)合肥（尿素）系統(tǒng)包括尿素上料系統(tǒng)和尿素配料控制器。尿素上料在廠房內(nèi)進(jìn)行拆包、上料, 由埋刮板輸送機(jī)、斗提機(jī)和三通閥門分別送至尿素儲(chǔ)料倉儲(chǔ)存。尿素儲(chǔ)料倉下均安裝有慣性振動(dòng)給料斗、手動(dòng)閘扳閥和氣動(dòng)閘扳閥。通過慣性振動(dòng)給料斗加料到帶有電子皮帶秤的帶式輸送機(jī)上, 進(jìn)行實(shí)時(shí)在線計(jì)量, 再通過四通漏斗按照需要進(jìn)入不同的尿素溶解槽中。
21113　儲(chǔ)運(yùn)、化肥配料的電氣系統(tǒng)
由硬件與軟件2部分組成。
系統(tǒng)硬件:
(1) 工控機(jī)采用西門子 PCIL40P4系列工業(yè)控制計(jì)算機(jī),用于系統(tǒng)監(jiān)控管理。
(2) 可編程控制器采用西門子S7300系列PLC, 完成對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。
(3) 定量給料機(jī)及電子皮帶秤采用 ICS-DT-5A稱重控制儀, 完成所配物料的稱重與控制。
系統(tǒng)軟件:
(1) 組態(tài)軟件 (系統(tǒng)監(jiān)控管理軟件) 　主要完成系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行下的工藝流程及外圍設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控管理, 并編譯輸出各種原料用量的日、月、年管理報(bào)表。
(2) 通信軟件　完成稱重配料控制儀表、PLC、工控機(jī)及DCS系統(tǒng)之間的信息交流。
(3) 可編程控制器執(zhí)行軟件　根據(jù)工藝要求, 完成對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作控制。

21114　儲(chǔ)運(yùn)、配料的監(jiān)控管理系統(tǒng)該監(jiān)控管理系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)畫面上顯示各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息及配方輸入和生產(chǎn)報(bào)表管理。
(1) 儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)畫面分為“儲(chǔ)運(yùn)上料”、“儲(chǔ)運(yùn)堆料”、“成品堆料”和“成品出庫”4個(gè)畫面。在各個(gè)分畫面里, 點(diǎn)擊相關(guān)按鈕可以進(jìn)入其他儲(chǔ)運(yùn)分畫面。也可按“配料”等配料控制器畫面按鈕進(jìn)入配料系統(tǒng)監(jiān)控畫面。按“報(bào)表”按鈕可以進(jìn)入“儲(chǔ)運(yùn)及配料控制系統(tǒng)報(bào)表”分畫面。
(2) 配料控制器畫面分為“配料”、“原料上料”、“尿素”、“設(shè)備連動(dòng)設(shè)置”和“配方管理”幾個(gè)部分。其中配方管理又分為按K-T公式計(jì)算配方和“手動(dòng)配方”2部分。

212　控制系統(tǒng)主要功能 
(1) 上位機(jī)監(jiān)控管理
生產(chǎn)配方的計(jì)算、儲(chǔ)存及發(fā)送; 生產(chǎn)報(bào)表的生成及打印; 設(shè)備報(bào)警信息的管理; 設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)控。
(2) 料位測(cè)量及報(bào)警
采用纜式導(dǎo)向微波物位計(jì)對(duì)料倉料位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量; 每只料倉可設(shè)置低料位、高料位及高高料位3個(gè)報(bào)警點(diǎn)。
(3) 通訊方式PLC與DCS
系統(tǒng)通過MODEBUS 進(jìn)行通訊;PLC與上位機(jī)通過PROFIBUS進(jìn)行通訊; 上位機(jī)與給料機(jī)儀表及皮帶秤儀表通過RS485接口進(jìn)行通訊。213　項(xiàng)目特點(diǎn)(1) 規(guī)模大項(xiàng)目總投資115億元, 原料儲(chǔ)運(yùn)、配料和電氣系統(tǒng)及監(jiān)控管理系統(tǒng)總合同額847萬元。工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大NPK生產(chǎn)采用法國K-T公司的先進(jìn)工藝, 工藝復(fù)雜, 所涉及的設(shè)備種類、品種多, 技術(shù)難度大。
(3) 自動(dòng)化控制程度高
采用DCS對(duì)原料儲(chǔ)運(yùn)、配料控制器進(jìn)行自動(dòng)控制, 隨時(shí)觀測(cè)各料倉的時(shí)實(shí)模擬料位狀況、系統(tǒng)各設(shè)備工作狀態(tài)及其報(bào)警, 對(duì)定量給料機(jī)配料量進(jìn)行自動(dòng)控制及調(diào)節(jié), 并進(jìn)行計(jì)量、統(tǒng)計(jì), 形成報(bào)表,通過打印機(jī)打出。
(4) 制造精度、配料精度高 
定量給料機(jī)及電子皮帶秤的稱重精度為015%。
3　自動(dòng)配料技術(shù)創(chuàng)新及成果
(1) 自動(dòng)控制定位的可逆配料設(shè)備通過研發(fā)并采用自動(dòng)控制定位的可逆配料設(shè)備, 變化不同卸料位置來提高成品庫的利用率, 減少成品庫的占地面積, 節(jié)約了成本。
(2)“之”字形卸料裝置成品產(chǎn)品品質(zhì)的好壞, 與成品的破損率有很大關(guān)系。在成品料輸送過程中首次采用網(wǎng)格“之”字形卸料裝置以降低成品料的流速, 同時(shí)大大減小了成品料的跌落高度與沖擊力, 降低了成品料的破損率。
(3) 自動(dòng)化控制、狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷報(bào)警系統(tǒng)在PLC系統(tǒng)及組態(tài)軟件基礎(chǔ)上開發(fā)了工程應(yīng)用軟件, 由監(jiān)控機(jī)隨時(shí)觀察各料倉的時(shí)實(shí)模擬料位狀況、系統(tǒng)各設(shè)備動(dòng)作狀態(tài)及其監(jiān)控報(bào)警, 對(duì)定量給料機(jī)配料量進(jìn)行自動(dòng)控制及調(diào)節(jié), 并進(jìn)行稱重、統(tǒng)計(jì), 形成報(bào)表, 通過打印機(jī)打出。
(4) 纜式導(dǎo)向微波物位計(jì)首次在化工復(fù)合肥行業(yè)采用纜式導(dǎo)向微波物位計(jì), 很好地解決了昔日采用其他料位計(jì)因粉塵、潮解等因素對(duì)信號(hào)測(cè)量的影響, 完成動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)原料倉高、中、低料位的功能。
(5) 采用新工藝, 解決物料堵料問題物料堵料對(duì)于任何工程都是一件頭疼的事。本項(xiàng)目采用慣性振動(dòng)給料斗與空氣炮清堵裝置、流化裝置的有機(jī)結(jié)合新工藝, 解決了化工行業(yè)原料料倉粘性物料的堵料問題。
(6) 降低粉塵污染, 改善工作環(huán)境為了減少物料下落時(shí)飛濺產(chǎn)生的粉塵, 首次在輸送設(shè)備出料處設(shè)置自動(dòng)變角卸料裝置。該卸料裝置可根據(jù)料堆高度的具體情況, 自動(dòng)調(diào)整卸料角度, 降低卸料高度, 以達(dá)到降低粉塵的目的, 同時(shí)又在卸料口處配設(shè)除塵器除塵, 改善工作環(huán)境。
4　結(jié)束語
復(fù)合肥儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和配料控制器從投入運(yùn)行至今, 已安全運(yùn)行1年多, 使用表明, 配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理, 運(yùn)行安全可靠, 自動(dòng)化程度高, 操作方便, 完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 收到較好的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備研制成功并推廣應(yīng)用后, 完全可以替代進(jìn)口, 為國家節(jié)省大量建設(shè)資金和外匯。隨著該項(xiàng)目成果的進(jìn)一步推廣, 應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大, 將使我國散料輸送技術(shù)的發(fā)展與國際接軌。該項(xiàng)目取得的成果亦可應(yīng)用在礦山、鋼鐵、建材、港口碼頭等領(lǐng)域。

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