DCS在濕法冶煉中運(yùn)用

1、DCS在濕法冶煉中運(yùn)用摘要：本文在分析鎢濕法冶金特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合郴州市金剛石鎢制品有限公 司的實(shí)際情況，系統(tǒng)介紹了集散控制系統(tǒng)在鎢濕法冶金中的應(yīng)用。本文主要采用 自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的鎢冶煉行業(yè)進(jìn)行了改造。由于鎢濕法冶金過(guò)程控制回路多， 連續(xù)運(yùn)行，因此對(duì)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定提出了更高的要求。在本文中為了滿足生 產(chǎn)過(guò)程的需要，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制水平，提高系統(tǒng)的安全 性和經(jīng)濟(jì)效益，決定采用先進(jìn)的DCS控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)，對(duì)鎢濕 法冶金全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。關(guān)鍵詞：DCS；濕法治煉；運(yùn)用引言由于鎢濕法冶金過(guò)程中控制回路多，連續(xù)運(yùn)行，對(duì)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定提出 了更高的要求。故障率

2、高，安全性低，不能滿足生產(chǎn)工藝要求。分布式控制系統(tǒng) （DCS）是一種基于微處理器的分布式綜合控制系統(tǒng)。它集計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通 信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)于一體。采用多層次、多層次結(jié)構(gòu)的冗余、自診斷等先進(jìn) 技術(shù)，可以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)控制和管理的要求。它已成為工業(yè)過(guò)程控制的主流系統(tǒng)。1公司背景簡(jiǎn)介株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司前身是株硬集團(tuán)鎢治煉廠，是上世紀(jì)50年代的國(guó) 家建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。公司至今已經(jīng)發(fā)展了半個(gè)多世紀(jì)。技術(shù)和生產(chǎn)能力在國(guó)外 處于領(lǐng)先地位。2001年，為整合資源優(yōu)勢(shì)，對(duì)郴州石竹園鎢冶煉項(xiàng)目進(jìn)行了改造。 以APT、AMT、藍(lán)鎢等鎢制品為主要產(chǎn)品，采用加壓萃取、結(jié)晶、煅燒”工藝， 擁有年產(chǎn)1萬(wàn)噸鎢制品

3、生產(chǎn)基地。為了充分利用鎢資源，提高回收率，節(jié)約能源， 降低消耗和成本，充分發(fā)揮技術(shù)進(jìn)步的效益，鎢冶煉行業(yè)迫切需要成熟、先進(jìn)的 計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，經(jīng)過(guò)多次論證比較，我們決定采用浙江大學(xué)中央控制公司的 SUPCON-300X型DCS，并根據(jù)公司工廠布局與浙江大學(xué)中央控制公司的技術(shù)人員 合作。論述了生產(chǎn)過(guò)程控制的要求和公司未來(lái)的發(fā)展方向。通過(guò)反復(fù)論證，確定 了集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模和最優(yōu)控制方案。2基本工藝及控制方案公司的鎢濕法冶金生產(chǎn)工藝主要有壓力沸騰、浸出、提純、除雜、萃取0、 蒸發(fā)結(jié)晶、0干燥、煅燒等，最終產(chǎn)品為純氧化鎢。下面簡(jiǎn)要介紹了相關(guān)工藝設(shè) 計(jì)及相應(yīng)的DCS控制方案。

4、2.1壓煮工序在加壓沸騰過(guò)程中，鎢精礦通過(guò)螺旋給料機(jī)進(jìn)入球磨機(jī)。球磨機(jī)達(dá)到一定尺 寸后，進(jìn)入細(xì)倉(cāng)。進(jìn)料機(jī)進(jìn)入配料池，加入液堿和硝石配料。將料漿送到壓煮槽 內(nèi)加溫加壓后浸出。浸出后，將鎢酸鈉溶液泵入壓濾機(jī)過(guò)濾，濾液泵入凈化槽凈 化。在壓力沸騰過(guò)程中，需要檢測(cè)和控制參數(shù)的主要系統(tǒng)有：配料系統(tǒng)、壓力控 制系統(tǒng)（溫度、壓力檢測(cè)和控制、超溫、超壓報(bào)警）、堿液軟化槽液位控制、硫 酸鎂計(jì)量槽自動(dòng)投料、硫酸鎂計(jì)量槽液位控制。硫酸鎂用量、溫控二次洗滌槽、 軟化槽白鎢礦；聯(lián)鎖保護(hù)控制球磨機(jī)。潤(rùn)滑冷卻油系統(tǒng)、收塵袋自動(dòng)控制回路、 白鎢礦球磨機(jī)給水流量調(diào)節(jié)等。2.2凈化、調(diào)酸工序粗鎢酸鈉溶液經(jīng)加壓浸出過(guò)濾后仍含有大量

5、雜質(zhì)。將凈化后的鎢酸鈉溶液泵 入硫化槽，加入硫酸鎂去除雜質(zhì)，然后將凈化后的鎢酸鈉溶液泵入硫化槽，對(duì)粗 鎢酸鈉溶液進(jìn)行硫化。硫化后，在酸浴中加入硫化鈉除去鉬。通過(guò)加入硫酸調(diào)節(jié) pH值，然后用壓濾機(jī)過(guò)濾調(diào)酸液。主要控制電路有溫度控制、酸度控制、液位控制、劑量控制等。在凈化過(guò)程 中，硫酸鎂計(jì)量槽可根據(jù)工藝要求自動(dòng)控制進(jìn)料量，并可與輸送泵聯(lián)鎖自動(dòng)補(bǔ)充。 在調(diào)酸過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制運(yùn)行溫度，采用單回路PID算法通過(guò)調(diào)節(jié)汽門開度來(lái) 控制運(yùn)行溫度。通過(guò)控制硫酸的積累來(lái)控制酸度。采用酸度計(jì)在線測(cè)量酸調(diào)節(jié)過(guò) 程的pH值。在調(diào)酸過(guò)程中，由于檢測(cè)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滯后，當(dāng)實(shí)際偏差為零 時(shí)，硫酸調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。pH值與設(shè)定值

6、相反。為了消除這種現(xiàn)象，控制方案采用比 例微分控制方法。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意選擇合適的壓差參數(shù)（過(guò)大的壓差作用 會(huì)導(dǎo)致閥門過(guò)早關(guān)閉，過(guò)小的壓差作用會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的加酸）。液位由泵在液位（即高液位停泵,低液位啟泵）啟停的上下限控制。2.3萃取工序除鉬后，將調(diào)酸液泵入高位槽中調(diào)酸，再泵入萃取槽與有機(jī)相混合。溶液中 的鎢酸鹽混合成有機(jī)相，雜質(zhì)用純水洗滌。洗滌后，加載的有機(jī)相進(jìn)入汽提塔， 有機(jī)相中的鎢離子以鎢酸銨的形式進(jìn)入水相，從而將鎢酸鈉轉(zhuǎn)化為鎢酸銨，并將 其與有機(jī)相分離。萃取過(guò)程中需要測(cè)試和控制的主要參數(shù)有：各物料高位槽液位的控制、調(diào)酸 液流量的調(diào)節(jié)、洗滌水、氨水的調(diào)節(jié)、有機(jī)相溶液的裝載等。2.4結(jié)晶

7、、干燥、煅燒工序以鎢酸銨溶液為原料，采用蒸發(fā)結(jié)晶法制備了鎢酸銨（APT）。為了獲得不同 粒徑的APT產(chǎn)品，采用連續(xù)結(jié)晶和分批結(jié)晶的方法。干燥后的APT進(jìn)入干燥爐， 經(jīng)螺旋給料機(jī)從料倉(cāng)均勻輸送至分解爐，加熱后還原為氧化鎢。在連續(xù)結(jié)晶過(guò)程中，主要控制回路有液位控制、連續(xù)結(jié)晶器溫度控制和出料 密度控制。液位控制是通過(guò)變頻器控制給水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制水位，建立了由溫度 和蒸汽溫度組成的連續(xù)結(jié)晶器串級(jí)控制系統(tǒng)。通過(guò)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度來(lái)控制 結(jié)晶器的溫度，可以提高結(jié)晶過(guò)程中蒸汽的利用率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。通過(guò) 壓差變送器計(jì)算出模具內(nèi)物料的平均密度，并與工藝要求的排放密度設(shè)定值進(jìn)行 比較，從而控制流量控制閥

8、的開度，實(shí)現(xiàn)對(duì)排放密度的控制。3系統(tǒng)組成SUPCON JX-300X DCS采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和成熟可靠的軟件。具有完 善的過(guò)程控制功能、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控功能和先進(jìn)的控制算法。具有開放性好、擴(kuò)展 方便、可靠性高的特點(diǎn)。具有國(guó)際先進(jìn)水平的石油化工行業(yè)有許多成功案例。3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)金剛石鎢制品公司的分散控制系統(tǒng)由一個(gè)工作站、七個(gè)工作站（各車間冗余、 操作系統(tǒng)工作站和ES工作站）、三個(gè)控制臺(tái)和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)分布在三個(gè)車間和 質(zhì)量控制樓。對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控。3.2系統(tǒng)控制規(guī)模系統(tǒng)的模擬和開關(guān)總?cè)萘拷咏?200。3.3系統(tǒng)冗余及可靠性為滿足生產(chǎn)過(guò)程的控制要求，進(jìn)行了以下冗余配置：控制站冗余、通信網(wǎng)絡(luò) 冗余

9、等；控制站電源、主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡冗余、部分控制回路I/O卡冗余。 冗余配置可自動(dòng)、及時(shí)切換，無(wú)干擾，各卡具有靈活插拔功能，滿足系統(tǒng)運(yùn)行維 護(hù)要求?？刂普就ㄟ^(guò)SBU網(wǎng)絡(luò)形成更加分散的控制結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng) 各卡具有專用CPU，負(fù)責(zé)卡的控制、檢測(cè)、計(jì)算、處理和故障診斷。提高了各卡 的自一致性，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。所有的信號(hào)都是磁和光電隔離的， 以防止系統(tǒng)干擾。通道間的隔離消除了信號(hào)間的干擾，提高了信號(hào)處理的可靠性。 為了抑制交流電源的噪聲干擾，采用低通濾波器和屏蔽變壓器將控制站與其它供 電線路隔離。同時(shí)，邏輯電路和模擬電路盡量分開，為直流電源提供了良好的去 耦電路。系統(tǒng)具有

10、完善的自診斷功能，故障卡自動(dòng)隔離，故障自動(dòng)恢復(fù)和實(shí)時(shí)插 件，故障診斷到卡級(jí)并在CRT上顯示，報(bào)警及卡上LED顯示，插件在線更換。系 統(tǒng)具有自恢復(fù)處理功能，程序恢復(fù)后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。4系統(tǒng)功能4.1控制功能I/O處理，系統(tǒng)能完成數(shù)據(jù)采集、模擬控制和順序控制，包括溫度、壓力、流 量、液位、密度、ph檢測(cè)、監(jiān)控、PID調(diào)節(jié)和各種復(fù)雜調(diào)節(jié)、各種閥門和泵的啟 動(dòng)順序控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和聯(lián)鎖保護(hù)。對(duì)各種設(shè)備，也可以做一些更復(fù)雜的操 作。更具體的控制功能。4.2畫面功能系統(tǒng)的強(qiáng)大功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）流程圖畫面。在生產(chǎn)過(guò)程中顯示狀態(tài)、區(qū)域、工藝參數(shù)、測(cè)量值、設(shè)定 值、控制方式（手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)）、高

11、低報(bào)警等概念。系統(tǒng)將有24頁(yè)的流程圖， 再現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種狀態(tài)信息，并能在儀表室中完成大量的控制功能，極大 地改善了員工的工作環(huán)境。（2）分組畫面。它可以根據(jù)預(yù)設(shè)值和多個(gè)控制回路的顯示信息進(jìn)行劃分，如 過(guò)程參數(shù)變量、調(diào)節(jié)器設(shè)置、輸出值、控制方法等，分組是任意的。（3）趨勢(shì)畫面。它可以顯示任意數(shù)據(jù)點(diǎn)的趨勢(shì)，可以自由選擇參數(shù)變量、不 同的顏色和不同的時(shí)間間隔，也可以任意顯示數(shù)據(jù)軸。具有實(shí)時(shí)歷史圖像顯示功 能。該系統(tǒng)有55頁(yè)趨勢(shì)圖，可記錄400多條信息，為指導(dǎo)生產(chǎn)提供了有力保障。（4）報(bào)警畫面。它可以顯示所有正在進(jìn)行的過(guò)程參數(shù)報(bào)警和硬件故障報(bào)警， 并根據(jù)最新報(bào)警順序、報(bào)警優(yōu)先級(jí)和狀態(tài)的報(bào)警時(shí)間序

12、列以不同顏色閃爍未授權(quán) 報(bào)警。（5）自我診斷畫面。選擇控制站查看相應(yīng)的主卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡和通 信故障診斷信息。4.3報(bào)表功能系統(tǒng)可以打印預(yù)格式化的報(bào)表，根據(jù)需要采集和打印報(bào)表數(shù)據(jù)，定義和修改 打印格式。系統(tǒng)還開發(fā)了鍋爐房蒸汽自動(dòng)計(jì)量應(yīng)用程序。通過(guò)記錄壓力變送器在某一特 定時(shí)間點(diǎn)的累積流量數(shù)據(jù)，并在不同的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行計(jì)算和計(jì)數(shù)，可以得到直接 讀取能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的測(cè)量和檢驗(yàn)提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)。結(jié)論該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，配置簡(jiǎn)單，軟件功能豐富，易于實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜 的控制方案。該系統(tǒng)在郴州市金剛石鎢制品有限公司運(yùn)行兩年，控制效果穩(wěn)定， 軟硬件性能穩(wěn)定，可靠性高，故障率低?？蓾M足鎢冶煉企業(yè)生產(chǎn)線控制、優(yōu)化和 管理的需要。大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了節(jié)約人力的目的。提高產(chǎn)