竇天全 樊秀林 劉 丹

(1.四川藍獅科技有限公司，四川綿陽，621007； 2.雅化集團綿陽實業(yè)有限公司，四川綿陽，621007)

行業(yè)內一些企業(yè)已經在著手研制起爆藥自動化生產線，但因工藝參數(shù)較多，過程控制復雜，故難免需要人為干預，而且效率不高,使人身安全、企業(yè)的財產安全無法得到充分有效的保障。某公司從工藝著手，引進吸收DDNP自動生產線。其主要優(yōu)勢是將傳統(tǒng)的反應槽出料方式下出料改為上出料，通過轉動反應槽傾倒出料，解決了因DDNP流散性不好而容易堵塞出料管道的問題；重氮反應原材料之一的氨基苦味酸鈉通過鈉鹽過濾器自動進行分料、加料，徹底排除了手動加料的不安全因素；中央控制室上位機通過力控組態(tài)軟件經232/485接口利用現(xiàn)場總線的控制方式對現(xiàn)場所有設備設施進行實時準確的模擬，自動控制系統(tǒng)能有效及時進行診斷及排除故障，并通過高清數(shù)字攝像頭進行實時上傳存儲，為產品性能及故障分析提供有力證據(jù)，解決了行業(yè)內起爆藥生產線為手動或者半自動的尷尬局面。經過長期試運行，產品質量安全可靠，達到了研發(fā)目的。

1 設計思路

為減少二硝基重氮酚生產時排放的廢液量，該公司逐步在原單一法的基礎上研究出操作步驟更為簡便、廢液排放量為原方法的一半的DDNP生產兩步法。具體工藝分為還原、重氮兩個步驟。還原反應過程為：將定量的硫化鈉和恒溫無離子水抽入不銹鋼計量罐，用自行研發(fā)的加料提升機將準備好的苦味酸提升至反應槽上空，將恒溫無離子水加入反應槽中，結合環(huán)境溫度，待反應溫度達到工藝要求后，系統(tǒng)自動加入硫化鈉以及苦味酸，加料速度、流量和反應過程中的溫度、廢液排放由中央控制室自動控制系統(tǒng)智能掌控。還原反應生成的半成品為氨基苦味酸鈉，其主要為重氮反應的原材料之一；重氮反應與還原反應控制手段類似，將亞硝酸鈉、無離子水和鹽酸準備到位后，將恒溫無離子水加入反應槽中，結合環(huán)境溫度，待反應溫度達到工藝要求后，系統(tǒng)自動加入亞硝酸鈉、鹽酸、氨基苦味酸鈉，加料速度、流量和反應過程中的溫度、廢液排放由中央控制室自動控制系統(tǒng)智能掌控。從全自動化、連續(xù)化設計的觀點出發(fā)，不僅要讓系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，還要讓其處于全程受控并且自動報警、自動保護、連鎖停機，如遇突發(fā)情況應有可靠的措施和辦法讓損失減小至最低。

2 主要設備設施及自動控制系統(tǒng)的設計

2.1 加料提升機

加料提升機由電動吊葫蘆、減速電機、滑軌、料斗和吊架等組成，該上料裝置材質用不銹鋼，PLC控制，動作為：將裝拆的一包苦味酸過篩并倒入上料裝置料筒內，待反應槽體溫度達標后，自動提升至至還原槽上部旋轉一定角度，通過變頻器自動控制加料速度，按工藝要求分步將料加入還原反應槽內。上料裝置采用螺旋推進方式出料，出料角度和速度可調，有效控制出料效果。設備如圖1所示。

圖1 加料提升機

2.2 反應槽

反應槽體屬上出料方式，由夾層槽體、轉動機構、攪拌機構和噴洗機構等組成，相關零件均選用304不銹鋼材料制作。通過加料、反應同時攪拌，達到要求后出料清洗，工藝參數(shù)均由現(xiàn)場傳感器檢測并反饋到中央控制室實現(xiàn)自動控制。夾層槽體尺寸Ф920×750毫米，體積約400升，夾層根據(jù)工藝要求自動控制加冷、熱水實施降溫和升溫。轉動機構實現(xiàn)槽體的轉動，由支架、減速器、防爆電動機組成，PLC控制，實現(xiàn)不同角度轉角傾倒出料液，配備變頻器實現(xiàn)靈活調速，以適應不同出料速度。攪拌機構由防爆電機、渦輪減速器、攪拌軸和可轉動支架組成，用氣缸把攪拌裝置撐出槽體或定位化合槽，并實現(xiàn)反應液的攪拌，動作由PLC控制完成，配備變頻器實現(xiàn)靈活調節(jié)轉動速度。噴洗機構采用在Dn20環(huán)形噴水管上均勻開孔噴灑洗滌水的形式。反應過程中產生的廢液、廢氣由真空系統(tǒng)抽濾至集中廢液池統(tǒng)一處理，達標后排放。設備如圖2所示。

圖2 反應槽

2.3 鈉鹽過濾器

鈉鹽過濾器用來抽濾和添加半成品氨基苦味酸鈉，不同于常規(guī)過濾器，鈉鹽過濾器由上體、濾布、下體、傳動、刮板、刷洗、切藥和推藥等機構組成；剛性材料用1Cr18Ni9Ti。為便于接料和卸料，該過濾器做成長方形(上部尺寸600 mm×1200 mm×250 mm)，過濾器的濾板以上部分可提起100 mm，使上部脫離藥餅；濾布可轉動，在刮料板配合下卸料，濾布用電機加變頻器以極慢速度驅動。具體動作為將還原反應槽的反應產物慢慢地倒入此過濾器進行耙平、攪拌和抽濾等動作后，過濾器上體由氣缸抬起，濾布按工藝要求自動運行，將其上的鈉鹽加入重氮反應槽內進行下一道工序反應。設備如圖3所示。

圖3 鈉鹽過濾器

2.4 自動控制系統(tǒng)

本自動控制系統(tǒng)電氣控制原理圖如圖4所示，包含安全防護畫面監(jiān)控視頻系統(tǒng)和組態(tài)動畫控制演示系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)對生產線的全部設備進行監(jiān)測控制：化合線的12個監(jiān)控點的實時監(jiān)控、9處溫度控制點的顯示和控制、壓縮空氣壓力顯示、真空度顯示、流量的顯示及控制、各電機速度智能控制、連鎖裝置和報警、系統(tǒng)自動排障、急停機等功能全部自動反應至中央控制室操作臺上。采用可編程控制器PLC對系統(tǒng)進行現(xiàn)場總線控制，用西門子編程器CPU226和擴展模塊(EM223、EM231、EM235)進行數(shù)字、模擬量的傳輸、編程執(zhí)行；在人機界面上，采用北京三維力控公司的力控6.0版組態(tài)軟件進行人機友好模擬，該組系統(tǒng)包含自動語音報警系統(tǒng)、系統(tǒng)參數(shù)設定、工藝參數(shù)查詢和自動運行界面，操作人員能在人機界面上準確地觀看現(xiàn)場所有管閥件、設備設施的動作執(zhí)行情況，自控系統(tǒng)能準確執(zhí)行各元件指令，具有設備自動保護、連鎖停機功能，對系統(tǒng)故障響應及時準確，操作人員可在界面中隨機調取系統(tǒng)運行中狀態(tài)及故障報警、工藝參數(shù)；同時關鍵點位配備防爆攝像機，即時上傳設備運行動態(tài)，影像資料3年內有效備查，為產品質量、安全、設備事故分析提供可靠的數(shù)據(jù)和圖像支持。中央控制室如圖5所示。

圖4 電氣控制原理圖

圖5 中央控制室

3 結論

該連續(xù)化合線從設計到安裝調試歷時近2年，從方案設計到單機設計經過多次反復論證、完善。通過近半年的帶藥試生產表明，生產線運行穩(wěn)定，故障率低；安全防護措施完備、可靠；工藝參數(shù)可控，質量穩(wěn)定；用事實證明了DDNP起爆藥生產實現(xiàn)自動化生產、人機隔離并減少在線操作人員，以及提升生產安全是可行的。