自動化技術在鉀肥生產中的應用與發展趨勢探索

任斌(青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司，青海 格爾木 816000)

0 引言

在目前科學技術快速發展的背景下，自動化技術逐漸得到了推廣普及，在工業生產中應用自動化技術也使得生產效率與質量得到明顯提升。鉀肥的生產過程較為復雜，自動化技術能夠在鉀肥生產的許多環節得到有效應用，同時也具有良好的發展前景。

1 自動化技術及其在鉀肥生產中的發展趨勢

自動化技術是一門具有很強綜合性的技術，其中計算機技術與控制理論是自動化技術的重要組成部分。此外還和系統工程、電子學、液壓氣壓技術等都有著十分密切的關系。鉀肥的生產過程中，要同時運用化學處理與物理處理兩種方式，具體包括采集原料、運輸、加工、過濾和結晶等處理步驟，在質量上具有較高的控制標準，比如制作無氯鉀肥時，需要將氯化鉀含量控制在45%～50%，硫含量控制在18%[1]。目前包括曼海姆法在內的生產工藝能夠達到這一標準，但成本相對較高。在目前的發展趨勢下，自動化技術在鉀肥生產中得到了很高的重視程度，通過自動化技術的應用，使鉀肥的生產表現出以下兩方面發展趨勢。

1.1 智能化趨勢

自動化技術在鉀肥生產中的運用，使生產過程逐漸趨向于智能化，比如可以將智能馬達控制系統應用于鉀肥生產。運用智能化生產技術，能夠使系統的自我保護、自我診斷能力得到加強，可以通過對網絡的控制，有效管理鉀肥的生產過程，提高生產系統的穩定性。并且還能夠起到降低成本的作用。

1.2 集成化趨勢

通過對控制系統的統一管理，采用統一的系統開發平臺，能夠保證各個子系統在操作方式上具有一致性，促進鉀肥生產系統的高效運行。同時還可以節省成本與人力資源的應用，促進生產流程的簡化。

2 自動化技術在鉀肥生產中的應用

鉀肥在生產工藝上，首先需要通過水采船進行原礦的采集，隨后將采集的礦料運至泵站，而后運送到工廠，在工廠對上述原料進行加工，其中包括浮選、結晶、調漿與加入化學藥品等步驟，最終經過包裝后生產出氯化鉀成品。在鉀肥的實際生產過程中，自動化技術的應用取得了良好成效，在不同的生產步驟都能夠得到有效應用，以下介紹一種在鉀肥生產中運用的自動化控制系統。

2.1 系統總體結構

自動化系統應用于鉀肥生產過程中，能夠實現對于全廠的自動化控制。在近百平方公里的范圍內，分布有水采船與各級泵站，并且依靠通信進行數據傳輸。系統的主要部分可以分為中心控制室、變電站和水采機系統等。在該系統當中，中心控制室為核心部分，在這一部分當中，具有操作員站、工程師站和無線電臺。其中操作員站能夠對系統當中每個部分的運行情況進行操作，工程師站的作用為進行系統的開發管理，二者都能夠利用網絡實現與變電站、水采機的通信。在中心控制室當中還包括可編程序控制器系統，對工廠內的設備進行有效控制。

2.2 變電站自動化控制系統

變電站自動化控制系統中具體包含110kV、35kV與10kV變電所，同時還具有操作員站與工程師站各一臺。利用可編程序控制器系統監控3個變電所，運用網絡與中心控制室進行通信。該系統具備自動化的保護功能。系統運行過程中，變電站系統具體通過可編程序控制器，對于高低壓開關柜起到控制作用。并運用 PM3000電力監控模塊，以及DSA輸入輸出控制模塊控制其中的各個變電所[2]。其中，35kV/10kV主變壓器的輸入方式為三相電流方式，具備過負荷保護、差動保護、復合電壓啟動過流保護等功能。并配合相應的雙相電流線路，具備故障記憶、過流和接地等功能。10kV配電變壓器的輸入方式為雙相電流，具有高壓側過流與高壓側不平衡電流保護等方面的功能。并且具備PT切換、低電壓保護等方面的功能。此外，還通過有效結合相同母線的多個保護裝置判斷量，在母線發生故障時能夠起到快速保護母線的作用。除了以上保護功能，變電站控制系統還具有畫面顯示、報表打印等功能，能夠對設備運行情況作出顯示，并能打印負荷曲線、溫度曲線、日報表和月報表等。

2.3 水采機自動化控制系統

在水采機控制系統當中，主要包括岸基站、水采船、活動加壓站。其自動化控制功能主要包括以下幾方面。第一是PLC，GPS控制系統數據走向。系統中應用了雙天線GPS系統，能夠有效測量水采船經度、緯度與角度，并能夠對比GPS所接收的衛星數據與基準站校正數據，在此基礎上提高數據精度。運用GPS、PLC共同指揮執行機構的動作。第二是船體水平保持控制。水采船在水面進行工作時，需要依靠浮力保持平衡，并且依靠重力使行走機構在鹽田底部行走。這一過程中通過運用具有姿態控制功能的GPS系統，依靠GPS數據，對船體不平衡方向作出準確判定，對下壓力作出調節。第三是切割頭控制。在這一系統當中，運用兩個開關對油缸伸縮作出調控，從而控制切割頭運動。其中的關鍵在于對2個油缸伸縮的速度進行合理控制，并保持兩個油缸伸長量、縮短量的差在5%左右。配合GPS數據監控船體姿態，更好對切割頭進行控制。第四是濃度控制。將密度計安裝于礦漿入口附近，而后通過系統中的PID實現自動控制的功能。其中應注意對PID參數的合理設置，才能起到有效的控制作用。第五是初級泵、增壓泵控制，該系統當中能夠對增壓泵進行堵泵和抽空的功能，也能夠進行初級泵、增壓泵自動調節。第六是岸基站組態畫面控制。通過設置岸基站，能夠在管理人員不在現場的情況下有效監控設備運行情況與水采船工作情況，同時開展數據統計和指揮等工作。

2.4 加工廠自動化控制系統

加工廠自動化控制系統的具體組成部分為PLC RSlogix5000系統，而后運用DEVICENET將其與幾十面智能MCC柜相連接。其主要功能包括以下幾方面。第一，出線開關和驅動裝置控制。具體方式為通過集成式E3 PLUS馬達控制中心、POWERFLEX750變頻器，結合DEVICENET網絡，能夠對設備運行情況、執行狀態等通過監控畫面展示，并記錄相關數據。第二，監控畫面組態。其中包括水泵、攪拌電機、水平 機、離心機等工作狀態，對于工廠生產各個流程作出監控。具體包括濃密機、浮選機工作情況，帶機狀態與結晶器狀態，以及干燥車間、包裝車間的生產情況。第三是浮選機槽體液位的測量，通過雷達液位技術實現準確的液位監測，運用算法作出具體的測量。第四是結晶器物料液相濃度測量。在結晶器當中同時包含飽和溶液與結晶固體兩種物質，為了減少對測量結果的影響，具體要運用間接方式對液相濃度進行測量。具體方法為將壓力傳感器放在結晶器下方，檢測物體壓力，而后運用核密度計檢測結晶器當中固液百分比。第五是干燥爐的控制，利用PID控制干燥爐的爐壓、爐溫和燃氣用量等參數。第六是水平帶式過濾機濾餅的測量。運用水平帶式過濾機進行固體、液體分離過程中，通過激光測距傳感器開展測量工作，能夠實現準確控制濾餅厚度的作用。

3 結語

目前自動化技術在工業生產領域得到了普遍應用，使鉀肥的生產表現出智能化與集成化發展趨勢。在鉀肥的生產過程中，自動化控制系統實現了對變電站、水采機與加工廠的自動化控制，全面控制鉀肥生產中的各個具體流程，促進了鉀肥生產效率與質量的提高。