一種智能物料溶解溫控系統的研究與設計

王文，劉志信，郭金妹

一種智能物料溶解溫控系統的研究與設計

王文1，劉志信1，郭金妹2

（1.江西金世紀新材料股份有限公司，江西 南昌 330000；2.江西應用技術職業學院，江西 贛州 343000）

為了有效提高物料溶解系統的溫度控制精度，在研究傳統冶煉技術和現有控制方法的基礎上，設計了一種智能物料溶解溫控系統，利用DCS控制系統不斷采集系統的水位信號和溫度信號，通過設置水位和溫度的閾值控制切斷閥的開和關，實現對物料溶解系統的溫度和水量的智能控制。相較于企業目前常規控制方法，該設計有效保持物料溶解溶度的一致性，實現智能控制，大大提高了物料利用率和產品生產效率。

物料溶解系統；DCS控制系統；智能控制；系統設計

在傳統濕法物料冶煉中，由于工藝要求，在進行沉淀工序時通常需要溶解不同的沉淀劑與沉淀物反應，溶解過程使用反應釜通過不斷燒熱水通蒸汽進行配制。在通蒸汽溶解沉淀劑的過程中，對溫度控制十分重要，溫度過高會使得某些物料分解且易揮發，而溫度低于某一臨界值時又不能使物料完全溶透。當蒸汽溫度無法精準控制時，容易造成物料浪費，從而導致整體的生產成本上升，因此，將物料控制在不揮發且可以完全溶解的溫度范圍內是業界一直以來的難題。

針對上述難題，較多企業采用的解決方法是，在溶解物反應鍋內加裝一個熱電阻并在現場放置一個溫控儀表實時顯示溫度，在溶解物料時，工人們根據儀表顯示進行手動調節水溫，但由于是人工操作，水溫和水位都不易控制，且在生產過程中由于是人工進行操作，工人們很容易因為工作忙碌等原因導致反應釜（反應鍋）內放水過多或過少。水量隨意調節，水溫不易控制，導致溶解物濃度不受控，從而使溶解物濃度的一致性較差，最終影響沉淀工序的冶煉質量。同時，手動控制水溫和水量，增加了工人的工作量，大大降低了產品生產效率。

因此，本文立足于當前企業現狀，解決現有技術的不足，提出了一種智能物料溶解溫控系統。系統采用DCS控制系統，不斷采集系統的水位信號和溫度信號，通過設置水位和溫度的閾值控制切斷閥的開和關，實現對物料溶解系統的溫度和水量智能控制，提高了物料利用率和產品生產效率。

1 智能物料溶解溫控系統設計

濕式冶煉的物料溶解設備主要包括了物料溶解的反應釜和給反應釜供應熱水的熱水桶，熱水桶的出水管連接于反應釜，水管上設有控制輸水管開關的熱水切斷閥和PPR閥，反應釜上插入安裝有檢測釜內液位的電子液位計，熱水切斷閥的開與關通過電子液位計反饋的液位信號來控制，其設備原理如圖1所示。

圖1 設備原理圖

水箱蒸汽管上安裝有蒸汽切斷閥和檢測箱內溫度的熱電阻，蒸汽切斷閥通過熱電阻反饋的水溫信號來控制閥體的開關。蒸汽切斷閥、熱電阻、熱水切斷閥以及電子液位計均設置在DCS控制電路上，且該DCS控制電路上還設置有監測水箱壓力的壓力變送器，根據壓力變送器傳送的壓力信號和溫度信號來控制熱水切斷閥的開關，從而實現對熱水桶內水位和水溫的控制。為了保證檢修切斷閥時不影響生產，設備的每一管路用于檢修的閥均設置為3個。

2 智能物料溶解溫控系統的DCS實現

本文設計的溫控系統采用了自動化的控制系統來控制反應釜添加的熱水量，蒸汽加入管通過通入蒸汽給熱水桶內進行水溫控制。蒸汽切斷閥和熱電阻構成一個蒸汽控制單元，工作時，熱電阻將測量出的水箱溫度的溫度信號不斷地反饋發送給蒸汽切斷閥，蒸汽切斷閥上設置有兩個臨界閥值，分別是高溫閥值和低溫閥值，當溫度的數值信號低于低溫閥值，則蒸汽切斷閥打開；當溫度的數值信號高于高溫閥值，則蒸汽切斷閥關閉，從而實現對水箱內熱水的溫度控制。同時，通過控制熱水桶內的水溫也可以控制后續輸送到反應釜內的水溫。

蒸汽電動閥DCS控制原理如圖2所示。

圖2 蒸汽電動閥DCS控制

設備的熱水切斷閥和電子液位計構成了一個熱水控制單元，電子液位計可以不斷地將反應釜內的水位信號發送給熱水切斷閥，熱水切斷閥上設置有臨界的水位閥值，當水位超出臨界的水位閥值時，熱水切斷閥自動的關閉；反之，當水位低于臨界的水位閥值時，熱水切斷閥則為打開。

在生產過程中，開始投料時關閉切斷閥上PPR閥，以免所溶物料在輸送至沉淀用時因水位變化而補水。每輪工作結束時應關閉反應釜上PPR閥，以防電子液位計低閥值而進水。

熱水電動閥DCS控制原理如圖3所示。

圖3 熱水電動閥DCS控制

DCS控制電路根據水位信號和溫度信號控制切斷閥開關，進而實現對水位和水溫的智能控制，從而保證水位和水溫在正常范圍內，實現了自動智能控制，不僅使得物料濃度一致性得到保障，提高了產品質量，還有效提高了生產效率。

3 結束語

本設計采用了DCS控制系統，不斷采集系統的水位信號和溫度信號，通過設置水位和溫度的閾值控制切斷閥的開關，實現對物料溶解系統的溫度和水量的智能控制。相較于企業常用方法，本設計增加了熱水桶，結合反應釜，實現水位和水溫的雙重控制，保持沉淀劑溶度的一致性，提高了物料利用率，節約了能源，生產效率得到有效提高。同時，物料溶解系統引入DCS智能控制，使得在實際生產時工人們只需進行開關PPR閥和投料作業即可，極大地減少了工作量，提高了工作效率，具有一定的推廣應用價值。

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TP273

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.20.031

2095－6835（2019）20－0076－02

〔編輯：王霞〕