張磊（中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京100038）

硫酸酸庫管理系統(tǒng)在有色冶煉廠的應(yīng)用

張磊（中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京100038）

通過工程實(shí)例介紹硫酸酸庫管理系統(tǒng)在有色冶煉廠的應(yīng)用現(xiàn)狀，包括發(fā)貨管理、數(shù)據(jù)管理以及自動裝車控制等。在總結(jié)多個同類工程設(shè)計(jì)及投運(yùn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，采用先進(jìn)的控制技術(shù)和數(shù)字通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、智能化的裝車控制。本文介紹的硫酸酸庫管理系統(tǒng)自投產(chǎn)以來運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)硫酸的外運(yùn)裝卸和管理要求，對類似生產(chǎn)工藝的自動控制設(shè)計(jì)具有借鑒作用。

酸庫管理系統(tǒng)；自動裝酸；系統(tǒng)組成；儀表選型

硫化礦有色金屬冶煉過程中會產(chǎn)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(huán)境的嚴(yán)重污染，因此煙氣制酸是必不可少的環(huán)節(jié)［1］。某企業(yè)年產(chǎn)40萬t銅冶煉項(xiàng)目的SO2煙氣處理采用制酸工藝，年產(chǎn)160萬t硫酸，主要產(chǎn)品為98%硫酸。本項(xiàng)目硫酸罐區(qū)及裝酸平臺車間采用了一套完整的硫酸酸庫管理系統(tǒng)。

1　系統(tǒng)組成及操作方式

硫酸罐區(qū)的管理由定量裝車系統(tǒng)和罐區(qū)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(qū)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(lián)鎖控制。定量裝車每個鶴位包括一個可上下升降、360度旋轉(zhuǎn)的鶴管、一臺電磁流量計(jì)用來測量硫酸流量、一個高位防溢液位開關(guān)用來實(shí)現(xiàn)罐車高液位安全報(bào)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(shí)現(xiàn)裝車的各種功能、一臺電腦用來管理和處理裝車的數(shù)據(jù)等設(shè)備。可實(shí)現(xiàn)設(shè)置流量、定量值、防溢、安全聯(lián)鎖、現(xiàn)場裝車量監(jiān)視、與管理計(jì)算機(jī)通信等功能。能完成酸庫裝酸作業(yè)過程中的程序操作、定量控制、設(shè)置參數(shù)、運(yùn)行監(jiān)視、報(bào)表打印等各項(xiàng)工作。

定量裝車系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程集中控制和現(xiàn)場操作控制兩種功能。火車槽車進(jìn)入作業(yè)區(qū)后，操作工在現(xiàn)場放下鶴管，掛好防溢液位開關(guān)。在裝酸批量控制儀上輸入裝車定量。一切正常，按下現(xiàn)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(jì)向裝車控制儀輸出流量檢測值。當(dāng)灌裝累計(jì)值接近總量的90%時，裝酸批量控制儀按程序先關(guān)閉一段裝酸控制閥，達(dá)到設(shè)定裝車總量后關(guān)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(guān)歸位在操作平臺上。

操作站內(nèi)有一實(shí)時數(shù)據(jù)庫，通過它可進(jìn)行實(shí)時統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)生各類銷售報(bào)表。這對于強(qiáng)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(xiàn)場的控制方案中，則提供自動和手動兩種控制流程。

現(xiàn)場控制功能：當(dāng)操作站出現(xiàn)故障時，裝酸批量控制儀自動切換至現(xiàn)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(xiàn)場鶴管到位，防溢開關(guān)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(yīng)的閥門，并檢測相關(guān)設(shè)備的安全性，直到裝酸結(jié)束，裝酸數(shù)據(jù)記錄在裝酸批量控制儀中，當(dāng)操作站修復(fù)時可以把數(shù)據(jù)讀回。

集中控制裝酸：操作站控制業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的設(shè)置，操作員在現(xiàn)場的裝酸批量控制儀中輸入需要裝酸的總量，系統(tǒng)核對后自動下方裝酸數(shù)據(jù)，當(dāng)現(xiàn)場的準(zhǔn)備工作完成后（鶴管已放到位，防溢開關(guān)已放好），現(xiàn)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(yīng)的閥門，并檢測相關(guān)設(shè)備的安全性，直到裝酸結(jié)束。

整個定量裝車系統(tǒng)的裝車控制儀采用串口RS485接口進(jìn)行通訊，現(xiàn)場30個鶴位根據(jù)通訊的數(shù)字量分為3個網(wǎng)段：其中汽車的10個鶴位為1個網(wǎng)段、火車的20個鶴位每10個組成1個網(wǎng)段。定量裝車系統(tǒng)的上位配置3塊AB公司MicroLogix1100小型PLC控制器。將罐區(qū)11個液位計(jì)的測量值和酸性廢水池的上下限液位與泵的啟停聯(lián)鎖控制，每臺批量控制通過通訊的方式將實(shí)時數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控上位機(jī)，同時也接受來自上位機(jī)的命令和參數(shù)設(shè)定，執(zhí)行指定的裝車流程。［3］

2　畫面顯示

系統(tǒng)提供的顯示畫面有如下內(nèi)容

全貌圖：顯示裝車過程中各鶴位槽車內(nèi)液位模擬條，并以數(shù)字標(biāo)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(qū)域、油品劃區(qū)，顯示管線、閥門及其物料進(jìn)出方向。

參數(shù)圖：各類現(xiàn)場儀表的內(nèi)部參數(shù)顯示。

儀表分布圖：現(xiàn)場儀表在現(xiàn)場分布的情況。

事件記錄：登錄某日發(fā)生的生產(chǎn)事件。

操作記錄：登錄某日發(fā)生的重要操作。

3　系統(tǒng)主要功能

3.1報(bào)表制作

能按照企業(yè)具體要求生成各類報(bào)表，其中包括：

業(yè)務(wù)匯總：按事先設(shè)定的要求，如日期、物料等組合生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，用于顯示和打印。

生產(chǎn)趨勢：操作站的數(shù)據(jù)包括實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)兩種，系統(tǒng)可以將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫軟件可辨識的數(shù)據(jù)格式，用于存檔和分析。

3.2數(shù)據(jù)監(jiān)控

系統(tǒng)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(guān)閥門命令，實(shí)現(xiàn)直接控制，同時系統(tǒng)會記錄下動作是由誰發(fā)出的，及控制時間和控制結(jié)果，以加強(qiáng)對操作工的監(jiān)督。

3.3安全保障與報(bào)警

設(shè)置防溢開關(guān)用于安全裝車聯(lián)鎖。

當(dāng)監(jiān)測液位開關(guān)報(bào)警時，定量裝車控制儀會立即按設(shè)定停止灌裝，并給出報(bào)警提示。

3.4操作管理權(quán)限與操作記錄

可根據(jù)要求靈活設(shè)定用戶口令，只有特定的人員能夠輸入口令編輯和調(diào)取裝酸數(shù)據(jù)，防止經(jīng)濟(jì)犯罪的發(fā)生。

3.5數(shù)據(jù)維護(hù)

系統(tǒng)提供有必要的數(shù)據(jù)維護(hù)功能，系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定，系統(tǒng)存儲空間達(dá)到上限值時，系統(tǒng)會自動將早期的數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，清理的間隔時間在允許范圍內(nèi)可根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)定，從而使系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時，系統(tǒng)維護(hù)人員也可根據(jù)實(shí)際情況，人工清除歷史數(shù)據(jù)。

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(zhì)接觸的閥體內(nèi)壁和閥內(nèi)組件都襯F46的防腐材料，幾乎能抗所有化學(xué)介質(zhì)（包括濃硝酸和王水）的腐蝕。利用三位式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)流量的大小控制達(dá)到精準(zhǔn)裝車的目的。同時減少了水錘對設(shè)備的沖擊。

·公稱通徑：DN100

·公稱壓力：PN1.6

·閥體材質(zhì)：WCB

·連接方式：夾持安裝·流量特性：快開

4.2電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)的精度直接決定裝酸量的精確計(jì)量，這里選用的電磁流量計(jì)精度為0.2%，主要選型參數(shù)規(guī)格如下：

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

4.3液位開關(guān)

液位開關(guān)利用浮子原理，結(jié)構(gòu)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(jù)不同規(guī)格槽車對液位距離的不同制作不同的下垂高度。

5　結(jié)語

該裝酸管理系統(tǒng)自2014年6月投入運(yùn)行以來，生產(chǎn)穩(wěn)定，檢測和控制儀表測量準(zhǔn)確、運(yùn)行平穩(wěn)，主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。生產(chǎn)實(shí)踐表明，本套系統(tǒng)為提高生產(chǎn)效率、保證安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了保障。

［1］錢曉山.DCS監(jiān)控系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐煙氣制酸流程的應(yīng)用［J］.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2008，27（7）：96-98.

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

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