硫酸酸庫管理系統在有色冶煉廠的應用

張磊（中國恩菲工程技術有限公司，北京100038）

硫酸酸庫管理系統在有色冶煉廠的應用

張磊（中國恩菲工程技術有限公司，北京100038）

通過工程實例介紹硫酸酸庫管理系統在有色冶煉廠的應用現狀，包括發貨管理、數據管理以及自動裝車控制等。在總結多個同類工程設計及投運經驗的基礎之上，采用先進的控制技術和數字通訊技術，實現高精度、智能化的裝車控制。本文介紹的硫酸酸庫管理系統自投產以來運行穩定，能夠滿足大規模生產硫酸的外運裝卸和管理要求，對類似生產工藝的自動控制設計具有借鑒作用。

酸庫管理系統；自動裝酸；系統組成；儀表選型

硫化礦有色金屬冶煉過程中會產生大量的SO2煙氣，將這種含有有害氣體的煙氣排放大氣中，則造成自然環境的嚴重污染，因此煙氣制酸是必不可少的環節［1］。某企業年產40萬t銅冶煉項目的SO2煙氣處理采用制酸工藝，年產160萬t硫酸，主要產品為98%硫酸。本項目硫酸罐區及裝酸平臺車間采用了一套完整的硫酸酸庫管理系統。

1　系統組成及操作方式

硫酸罐區的管理由定量裝車系統和罐區液位測量兩部分組成：其中定量裝車包括20個火車鶴位、10個汽車鶴位。罐區包括10個酸罐的液位測量、1個酸水池的液位測量及泵的啟停聯鎖控制。定量裝車每個鶴位包括一個可上下升降、360度旋轉的鶴管、一臺電磁流量計用來測量硫酸流量、一個高位防溢液位開關用來實現罐車高液位安全報警、一臺裝車控制的兩段式切斷閥用來控制流量的通斷、一臺裝酸批量控制儀及控制箱用來實現裝車的各種功能、一臺電腦用來管理和處理裝車的數據等設備。可實現設置流量、定量值、防溢、安全聯鎖、現場裝車量監視、與管理計算機通信等功能。能完成酸庫裝酸作業過程中的程序操作、定量控制、設置參數、運行監視、報表打印等各項工作。

定量裝車系統具有遠程集中控制和現場操作控制兩種功能。火車槽車進入作業區后，操作工在現場放下鶴管，掛好防溢液位開關。在裝酸批量控制儀上輸入裝車定量。一切正常，按下現場裝酸批量控制儀的“啟動”按鈕，裝車控制閥打開，由電磁流量計向裝車控制儀輸出流量檢測值。當灌裝累計值接近總量的90%時，裝酸批量控制儀按程序先關閉一段裝酸控制閥，達到設定裝車總量后關閉二段裝酸控制閥，完成裝車。裝車完成后，使鶴管和液位開關歸位在操作平臺上。

操作站內有一實時數據庫，通過它可進行實時統計，產生各類銷售報表。這對于強化銷售管理，提高管理水平和銷售效益，防止各類差錯有很大好處。［2］

現場的控制方案中，則提供自動和手動兩種控制流程。

現場控制功能：當操作站出現故障時，裝酸批量控制儀自動切換至現場手動操作模式，操作工在裝酸批量控制儀上輸入定量值，現場鶴管到位，防溢開關放好后，操作工按下裝酸批量控制儀的啟動按鈕，裝酸批量控制儀輸出信號自動打開相應的閥門，并檢測相關設備的安全性，直到裝酸結束，裝酸數據記錄在裝酸批量控制儀中，當操作站修復時可以把數據讀回。

集中控制裝酸：操作站控制業務數據的設置，操作員在現場的裝酸批量控制儀中輸入需要裝酸的總量，系統核對后自動下方裝酸數據，當現場的準備工作完成后（鶴管已放到位，防溢開關已放好），現場操作工按下批量控制儀的啟動按鈕，裝酸批量控制儀輸出信號自動打開相應的閥門，并檢測相關設備的安全性，直到裝酸結束。

整個定量裝車系統的裝車控制儀采用串口RS485接口進行通訊，現場30個鶴位根據通訊的數字量分為3個網段：其中汽車的10個鶴位為1個網段、火車的20個鶴位每10個組成1個網段。定量裝車系統的上位配置3塊AB公司MicroLogix1100小型PLC控制器。將罐區11個液位計的測量值和酸性廢水池的上下限液位與泵的啟停聯鎖控制，每臺批量控制通過通訊的方式將實時數據上傳至監控上位機，同時也接受來自上位機的命令和參數設定，執行指定的裝車流程。［3］

2　畫面顯示

系統提供的顯示畫面有如下內容

全貌圖：顯示裝車過程中各鶴位槽車內液位模擬條，并以數字標出各槽車的罐號、液位、溫度、（壓力）、容積、密度（需一次表）、重量等值。

流程圖：按區域、油品劃區，顯示管線、閥門及其物料進出方向。

參數圖：各類現場儀表的內部參數顯示。

儀表分布圖：現場儀表在現場分布的情況。

事件記錄：登錄某日發生的生產事件。

操作記錄：登錄某日發生的重要操作。

3　系統主要功能

3.1報表制作

能按照企業具體要求生成各類報表，其中包括：

業務匯總：按事先設定的要求，如日期、物料等組合生成統計報表，用于顯示和打印。

生產趨勢：操作站的數據包括實時和歷史數據兩種，系統可以將這些數據轉換為數據庫軟件可辨識的數據格式，用于存檔和分析。

3.2數據監控

系統具備閥門的直接控制功能，操作工可以在操作站直接給出開、關閥門命令，實現直接控制，同時系統會記錄下動作是由誰發出的，及控制時間和控制結果，以加強對操作工的監督。

3.3安全保障與報警

設置防溢開關用于安全裝車聯鎖。

當監測液位開關報警時，定量裝車控制儀會立即按設定停止灌裝，并給出報警提示。

3.4操作管理權限與操作記錄

可根據要求靈活設定用戶口令，只有特定的人員能夠輸入口令編輯和調取裝酸數據，防止經濟犯罪的發生。

3.5數據維護

系統提供有必要的數據維護功能，系統可以根據設定，系統存儲空間達到上限值時，系統會自動將早期的數據進行清理，清理的間隔時間在允許范圍內可根據要求進行設定，從而使系統正常運行。同時，系統維護人員也可根據實際情況，人工清除歷史數據。

4　儀表選型

4.1襯氟切斷閥

控制裝酸流量切斷采用耐腐蝕球閥，與介質接觸的閥體內壁和閥內組件都襯F46的防腐材料，幾乎能抗所有化學介質（包括濃硝酸和王水）的腐蝕。利用三位式執行機構，實現流量的大小控制達到精準裝車的目的。同時減少了水錘對設備的沖擊。

·公稱通徑：DN100

·公稱壓力：PN1.6

·閥體材質：WCB

·連接方式：夾持安裝·流量特性：快開

4.2電磁流量計

電磁流量計的精度直接決定裝酸量的精確計量，這里選用的電磁流量計精度為0.2%，主要選型參數規格如下：

·公稱通徑：DN100 ·公稱壓力：PN1.6 ·電極材質：鉭電極·襯里材質：PFA

4.3液位開關

液位開關利用浮子原理，結構簡單，動作可靠，PVDF防腐效果好。用自制的支架掛在槽車的人孔處，依據不同規格槽車對液位距離的不同制作不同的下垂高度。

5　結語

該裝酸管理系統自2014年6月投入運行以來，生產穩定，檢測和控制儀表測量準確、運行平穩，主要技術指標均達到設計要求。生產實踐表明，本套系統為提高生產效率、保證安全生產、提高產品質量提供了保障。

［1］錢曉山.DCS監控系統在轉爐煙氣制酸流程的應用［J］.自動化技術與應用，2008，27（7）：96-98.

［2］鮑衛平.硫酸罐裝系統的自動控制［J］.硫酸工業，2005（1）：44-47.

［3］王彩琴；陳鐵軍.智能化汽車定量裝車系統［J］.萊鋼科技，2010-02-15.