淺談自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)在鎳電解凈化生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

胡進寶，祁鳳琴，劉想成

（金川集團股份有限公司，甘肅 金昌 737100）

1 自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)的特點

自動化聯(lián)鎖控制技術(shù)基于可編程邏輯控制器PLC系統(tǒng)和DCS分散控制系統(tǒng)。PLC是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作系統(tǒng)，它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作命令，通過數(shù)字量或模擬量的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備，從而達到遠(yuǎn)程控制的目的[1]。DCS控制系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，DCS系統(tǒng)通常采用國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議TCP/IP，它是安全可靠雙冗余的高速通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的擴展性和開放性非常好，目前在電力、冶金、石化等行業(yè)都獲得了廣泛應(yīng)用[2]。

2 自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)在鎳電解凈化工藝流程中的具體應(yīng)用

（1）自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)在鎳電解凈化碳酸鎳制作和鐵渣生成工藝流程中的應(yīng)用。本車間凈化碳酸鎳制作工序和鐵渣生成工序改造之前加溫主要由崗位人員手動調(diào)節(jié)蒸汽閥門來控制。生產(chǎn)蒸汽溫度一般在100°以上，手動控制閥門一方面存在不安全隱患；另一方面人為手動控制存在不穩(wěn)定因素，若鐵渣生成加溫達不到90°，則黃鈉鐵礬生成不充分，造成鎳離子隨黃鈉鐵礬渣而流失，影響鎳的回收量及后續(xù)的工藝生產(chǎn)。若碳酸鎳溫度低，則影響碳酸鎳沉降速度進而上清液鎳離子升高；有時溫度已達到生產(chǎn)要求，但是還在持續(xù)加溫，則造成生產(chǎn)蒸汽的浪費，提高了生產(chǎn)成本。

車間通過在鐵渣生成系統(tǒng)蒸汽加溫管道加裝4臺DN80的調(diào)節(jié)閥和溫度變送器4套，設(shè)置控制溫度為75℃～80℃，通過對上位工控計算機進行系統(tǒng)組態(tài)，實現(xiàn)了溫度和閥門的聯(lián)鎖控制，崗位人員能夠根據(jù)生產(chǎn)需要在控制室進行調(diào)節(jié)。通過一段時間的摸索，首先設(shè)定溫度為80℃，發(fā)現(xiàn)黃鈉鐵法生成不充分，然后將溫度調(diào)整為83℃、85℃，最終發(fā)現(xiàn)溫度為85度時，黃鈉鐵釩生成充分且蒸汽消耗量低，降低生產(chǎn)蒸汽單耗約0.52t/t.Ni。

（2）自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)在鎳電解凈化除鈷工藝流程中的應(yīng)用。鎳電解凈化生產(chǎn)過程中，除鈷電位需調(diào)節(jié)氯氣的通入量來控制，同時除鈷前液pH的穩(wěn)定對除鈷工序電位的控制有一定的影響，將除鈷前液pH值穩(wěn)定控制在4.6至4.9，除鈷電位穩(wěn)定控制在1070mv，才能滿足后續(xù)工藝技術(shù)條件。傳統(tǒng)的電位控制是通過人工手動調(diào)節(jié)氯氣閥門來控制，這樣操作既存在安全隱患，又不能精確控制氯氣通入量，容易引起崗位工藝技術(shù)條件波動，造成生產(chǎn)質(zhì)量波動頻繁、關(guān)鍵工藝指標(biāo)渣含鎳高、純堿等材料消耗量大，直接影響車間鎳直收率和生產(chǎn)成本的控制。通過在除鈷氯氣管道加裝自動調(diào)節(jié)閥和電位計，將電位和調(diào)節(jié)閥通過系統(tǒng)組態(tài)實現(xiàn)互相連鎖，設(shè)置電位控制值為1070mv，當(dāng)除鈷電位高于1070mv時，氯氣調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)，減少氯氣通入量；當(dāng)除鈷電位低于1070mv時，調(diào)節(jié)閥自動動作增加氯氣通入量。實現(xiàn)除鈷電位的聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制后，2017年車間鈷渣日平均產(chǎn)出量20.14噸，渣含鎳由34.28%可下降到33.5%，每天可多回收鎳20.14＊（34.28%-33.5%）=157kg，則年可回收鎳量157kg/d＊365d=57.3tNi，若鎳電解加工成本按4800元/tNi計，每噸電鎳銷售價為10萬元，則年可增加銷售收入57.3＊（10-0.48）=545.5萬元。

（3）自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)在鎳電解凈化造液工藝流程的應(yīng)用。造液槽內(nèi)通過增加空氣環(huán)管鼓風(fēng)脫銅，初始設(shè)計鼓風(fēng)時間和鼓風(fēng)頻次由崗位人員手動控制調(diào)節(jié)，但由于人為控制的隨意性和不穩(wěn)定性造成溶液在槽中循環(huán)流動性差，槽內(nèi)溶液離子分布不均勻、銅析出后很快就會在陰極區(qū)內(nèi)造成反應(yīng)離子的降低，使陰極發(fā)生濃差極化，降低造液反應(yīng)效率，造成造液補鎳脫銅析氫效率不高和海綿銅渣含鎳居高不下。為了提高造液反應(yīng)效率，車間通過試驗研究，對造液風(fēng)管道的走向和管徑重新進行了設(shè)計改造，同時加裝了自動控制裝置，包括調(diào)節(jié)閥、壓力變送器等自控儀表，實現(xiàn)了吹風(fēng)的自動控制，通過系統(tǒng)組態(tài)，設(shè)有自動模式和手動模式兩種操作模式。自動模式下每臺調(diào)節(jié)閥共有六組數(shù)據(jù)可供設(shè)置，即崗位人員分別輸入六組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包括：閥門打開起始時間、持續(xù)時間、閥門開度值。當(dāng)時間到設(shè)定時間后，閥門自動開啟，持續(xù)時間結(jié)束后自行關(guān)閉。當(dāng)現(xiàn)場需要檢修作業(yè)時轉(zhuǎn)換為手動模式，在手動模式下崗位人員輸入閥門開度值，閥門自動開啟，需要關(guān)閉時，輸入閥門開度值為0%即可。

3 自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)在鎳電解凈化安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來，各級部門對安全生產(chǎn)高度重視，在鎳電解生產(chǎn)過程中通過自動化遠(yuǎn)程聯(lián)鎖控制有效實現(xiàn)了關(guān)鍵控制點的聯(lián)鎖閉鎖，從根本上消除了安全隱患，降低了事故發(fā)生率。

（1）自動化聯(lián)鎖控制技術(shù)在凈化余氯吸收環(huán)保設(shè)備的應(yīng)用。我車間余氯吸收自動控制系統(tǒng)控制方式單一，沒有備用應(yīng)急電源和控制系統(tǒng)，現(xiàn)場環(huán)境對控制系統(tǒng)的腐蝕嚴(yán)重，造成控制系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，一旦DCS控制系統(tǒng)死機，UPS電源未能及時啟動，造成環(huán)保設(shè)備停車的故障，對現(xiàn)場生產(chǎn)穩(wěn)定和人員安全帶來很大安全隱患。車間通過研究討論，對余氯吸收DCS控制系統(tǒng)加裝UPS應(yīng)急電源，同時增加一套備用控制系統(tǒng)，一旦余氯吸收控制系統(tǒng)突然失電或系統(tǒng)故障跳車，UPS應(yīng)急電源會自動投入為備用控制系統(tǒng)供電，保證環(huán)保設(shè)備正常運行，保障現(xiàn)場作業(yè)人員的安全性和生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

（2）自動化聯(lián)鎖控制技術(shù)在關(guān)鍵設(shè)備安全監(jiān)測方面的應(yīng)用。在鎳電解凈化生產(chǎn)過程中，設(shè)備經(jīng)常處于連續(xù)高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，由于生產(chǎn)緊張，檢修時間有限，因此增加了設(shè)備故障發(fā)生率。利用自動化聯(lián)鎖控制技術(shù)可有效解決這一問題，對現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備的電壓、電流、溫度、轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)進行監(jiān)控，并設(shè)置參數(shù)有效區(qū)間，當(dāng)實際參數(shù)超出設(shè)置區(qū)間時自動報警，提示崗位人員及時進行處理，降低設(shè)備故障率，有效提高設(shè)備運行效率。

4 結(jié)語

綜上所述，自動化聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制技術(shù)在鎳電解凈化生產(chǎn)過程中通過對關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制，避免了崗位人員操作的隨意性和不穩(wěn)定性，改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、有效減輕了職工勞動強度、提高了生產(chǎn)作業(yè)效率。隨著自動化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的持續(xù)快速發(fā)展，未來會在鎳電解生產(chǎn)過程中得到更廣泛的應(yīng)用。