DCS自动控制技术在中小型复混肥生产中的应用

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1、奎田第儿届磷复【混) 肥生产技术交流会论文费料桌D C S 自动控制技术在中小型复混肥生产中的应用丁荣伟 ( 新乡市威远化工新技术有限公司4 5 3 7 3 1 )随着复混肥生产技术的发展，基本实现了相对稳定连续的生产。工艺指标也有了较明确界定，这就 为白控技术的引入提供了条件：另外，复肥行业竞争日趋激烈，企业要想更精确有效地控制生产指标、工艺配方、降低生产成本、提高产品质量和生产能力经验式的生产操作已远不能满足需要，引入先进 的自控技术已成为必然。针对D C S 自控技术在中小型复混肥生产中的应用这一课题，结合河南心连心化工有限公司复合肥生产装置自控技术的应用历途，从技术应用、运行管理和运行

2、效果三个方面作一论述：1技术应用方面 河南心连心化工有限公司复合肥生产装置的自控技术发展经历了盘装仪表结合工业P c 的D D C 控 制( 直接数字控制) 、P L C ( 可编程控制器) 系统和D C S ( 集散控制系统) 系统三个阶段，三个阶段采 用硬件逐级先进、可靠控制工艺指标的范围更趋广泛，精度更趋精确。1 1D D C 阶段2 0 0 0 年，河南心连心化工有限公司新建l O 万蚀复合肥项日，当时自控控制的对象就是进造粒机的固体物料，采用工业P C 控制调速皮带秤由于本单位生产尿素，将尿液直接加入造粒机，所以增加 盘装控制仪表控制尿液回路，数显表显示压力、温度，记录仪记录历史记录

3、。自控方案要解决的就是按产品N 、P 、K 配方控制进造粒机所有物料的比例。从自控方案整体看有以下问题：( I ) 软件设计上 由于分两块来设计，使得尿液控制不能与固体料形成比值调节，加入量没能参与P C 机的物料比例统计，N 养分的不完全统计，使P C 机的生产报表也与实际不符。( 2 ) 硬件方面，由于没能充分考虑现场的腐 蚀性和秤体运行负荷使得秤体部分计量元件和现场信号与P C 机接1 ：3 部分元件故障率较高，且一个通道出问题就会影响全系统的运行，又不能在线检修，使得设备维护成本逐年攀升。( 3 ) 从效果看。由于系统的精度在3 苟，精度低，使得养分波动较大。1 2P L C 控制 加

4、入造粒机的N 、P 、K 物料比例准确，并不一定保证复合肥产品的N 、P 、K 比例就符台配方设计要求，它与造粒的稳定性、物料的p H 值、整个系统的物料平衡、水平衡、热量平衡有着至关重要的关 系，所以将造粒机内的加水、加汽及物料温度等指标；f 入自控范围，也使P I , C 技术的应用有了很好的。性价比”河南心连心化工有限公司于2 0 0 2 年新上二期1 0 万妇复合肥项目中，采用西门予3 0 0 系列 P L C W I N C C 软件系统不仅使配料精度提高到1 而且成功实现了对造粒工艺的监控，基本达到了在 中控室进行造粒操作1 3D C S 系统氮化法造粒技术、氨酸法造粒技术的应用以

5、及硫基复合肥和含微量元素肥的市场需求。使复合肥自 控系统中配料控制在整体系统中的比重变小，原料脱氯、气氨、硫酸和微量元素的加入以及造粒自动化 的发展，使流量，温度、压力等化工工艺控制的比重己占主导地位。而参与复肥自控设计的厂商大多仅在配料秤软件设计上有成熟经验，而对化工工艺控制缺乏实践经验。这就要求用户要有清晰的思路，最好要选择有化工工艺白控设计经验的厂商合作同时一条复合肥生产线要生产多品种、多类型、多规格 的产品工艺调整要灵活，控制系统也要扩展方便、经济、可靠，D C S 控制系统引入复合肥生产控制 系统也就成了必然。2 0 0 4 年，河南心连心化工有限公司l O 万蚀三期复合肥项目，成功

6、引入了国产J X - 3 0 0D C S 系统，不仅完成了原料配料系统控制。配料精度提高到0 5 。而且实现了原料脱氯，硫酸、气氨和微量元素加入的t J 动控制1 4P I , C 。D C S 设计中存在的问题及改进方案全国第1 l 届磷复( 混) 肥生产技术交流套论文资料榘屏幕信息台时t T班产J T景计产量l T设各物科重力配方配方确认设定流量T A I 确认流量T H 实际配比1 # 秤2 # 稃3 # 秤4 # 秆5 # 秤6 # 秤微量元素尿液硫酸蒸汽气氨水物料温度水设定值尿液设定值微量元素设定值气氨流量设定值硫酸设定值蒸汽流量值水流盘值尿液流董值微量元素流量值气氨流量值硫酸流量

7、值1 4 1 配料部分养分统计存在的问题及解决方案( 1 倒秤影响物料比例统计问题：如果软件设计中统计物料比例是以秤流量为统计对象的，那么 因秤原因倒秤时，就会使实际配比统计混乱，与配方无法直观比较。增加物料交量，物料比例统计以物料变量为对象，倒秤物料名一致。统计不受影响。 ( 2 ) 不影响养分物料加入问题：如与成品养分一致的返料。加入系统时加入量比较随意，它的加入要加进班产，但量的变化不算配方改变，改变频繁会影响配方统计，增加配方确认变量，不确认的不参与配方统计 ( 3 ) 由于工艺计算配方的方法造成配方总量不等于1 0 0 且不确定，如果实际物料配比按1 0 0 来统计计算那么两者数据就

8、不能直观对比；增加配方求和变量，在实际配比统计时：实际配比= 物料累计参与配比物料累计和x 配比和。这样实际配比与配方的比例一致对比就直观了1 A 2 造料自控方案造粒要实现自动控制，需保证系统的物料流量平衡、水平衡、热量平衡和p H 值平衡- ( 1 ) 气氨、硫酸、蒸汽控制回路：以造粒机物料温度和p H 值检测值为硫酸、气氨、蒸汽加入量 选定配方设定值，形成自控回路 ( 2 ) 水控制回路：由于物料水分含量检测仪表精度不够或成本昂贵以进造粒机固体物料总和的百分比值作为水加入量的设定值。同时兼顾蒸汽加入量，形成自控回路。实践证明，也是一个成功的方法 ( 3 ) 固体物料、尿液、微量元素回路：

9、配方设定与台时值运算得设定值。形成自控回路2自控技术应用管理方面需注意的几个问题 2 I 加强自控维护人员尤其是微机操作人员的技术培训是自控技术成功运行的保证D C S 技术是由P L C 或I X 3 0 0 作为控制站，P c 作为操作站。加上现场仪表及现场总线网络设备组 成一个高性能的集散控制系统。涉及的知识可谓复杂、广泛，因此，要想使D C S 的运行成功，首先培养一批D C S 组态、维护人员。做到对整个系统过程及原理熟练、内行；其次就是培养一批即懂生产工 艺又能熟练操作微机的中控操作人员，这部分人肩负着控制生产、调整指标、协调现场操作的重任，因奎国第1 1 届磷复( 混) 肥生产技

10、术交流套论文资料桌此，他们的业务水平高低直接影响到系统运行效果。如果D C S 维护人员仅懂控制原理，不懂工艺知识 不利于仪表的配制和编程优化；如果不重视D C S 操作人员的选拔、培训最终使部分人仅懂微机操作 对工艺一知半解，操作权就会让给现场主操不能使D C S 在生产中发挥晟大作用，从而造成技术浪费河南心连心化工有限公司通过与厂商结合。采用外训和自我培训的方式。培养了一批可靠的技术人员、 操作人员他们在工作中大胆尝试，从旧的生产模式中走出来，了解、运用自动化操作，使D C S 的成功运行有了人员保证。2 2 改变生产管理人员的生产观念是成功引入自控技术的关键因素生产管理人员大多数是从生产

11、操作一线成长起来的，复合肥生产凭经验操作、手工调整的生产观念 可谓根深蒂固。这些人肩负着正常生产的重任，因此转变这部分人的生产控制观念，是D C S 在生产中充分发挥作用的关键因素。使他们的业务水平与自动化生产模式接轨，是整个生产自动化的关键河南 心连心化工有限公司通过集中培训、班组竞赛、班会总结，绩效挂钩等措施，最终使整个生产管理从岗 位定岗、定员、职责划分、工资待遇、操作规程等各方面。针对D C S 的应用重新规范，为自动化的运行提供了组织保证总之自控技术尤其D C S 在复合肥生产中的应用，工艺设备是前提，技术是核心，运行管理是保 证。只有全体生产人员共同努力，才能使自控技术充分发挥作用

12、。3运行效果 D C S 白控技术在河南心连心化工有限公司三条l O 万妇复合肥生产装置中的成功应用以及逐步优化改进，不仅使生产能力，产品质量稳步提升，单套生产线日产突破5 0 0t ，而且产品养分误差精度由 以前1 5 降低到0 5 。据不完全统计，一条年产1 0 万t 生产线仅养分一项每年可避免损失近百万元可见中小型复台肥生产系统引入先进的自控技术。不仅降低了工人的劳动强度，改善了工作环境，给不断优化工艺提供了宝贵的历史数据，而且也给企业带来的显著的经济效益。( 上接第8 7 页)4经济效益分析生产长效碳铵颗粒肥的原材料成本与当地碳铵的售价相差无几，仅增加能耗及人工等费用2 5 - 3 0

13、 元，t 。由于该产品颗粒均匀，肥效长，利用率高，根据己投产的企业的销售情况长效碳铵颗粒肥的售价比普通碳铵高出1 0 0 元t ，产品仍供不应求每销售lt 产品可获利税7 0 元以上，按年产4 万t 生产装置计，则企业可新增利税2 8 0 万元以上比照目前小氮肥企业的经营状况，其效益非常可观。 5 推广应用前景为了改变我国小氮肥自身存在缺点及近年来产销的被动局面，我国科研人员为碳铵的改遗或改性做 了大量工作。如近年来开发的碳铵基复肥长效碳铵、包膜碳铵等不同改性品种，都不同程度地在一定范围内得到了推广应用。但由于技术、投资、成本及效益的关系，部分技术仍未得到有效应用。我所开发 的多元长效碳铵颗粒

14、肥，克服了碳铵自身存在的缺点，产品一投放市场，尽管其售价比普通碳铵高出1 0 0 元，t ，产品仍供不应求。具有很好的推广应用前景。对于小氮肥企业来说，生产该产品还具有以下 不可替代的优势：设各投资少，采用无烘干挤压造粒工艺，建1 年产I - 4 万t 生产线，设各投资仅需 2 8 - 5 0 万元；建设周期短，用3 - 4 个月即可投产；生产定员少，每班为1 0 - 1 5 人；加工费用低I 易于工 业化，碳铵厂生产该产品，则无需增加流动资金，对已采用挤压造粒工艺生产复混肥的企业来说，则无需增加任何费用，即可在原生产线上生产长效碳铵颗粒肥；对原料适应性强，若以长期积压、已严重结块、不易出售的碳铵为原料，亦能达到同样的质量效果该产品还具有总有效养分比碳铵高，外形美观。以及肥效长、高利用率等特点，由于该产品是以颗 粒状存在，大大降低了碳铵的比表面积和溶解速率，具有很好的缓释效果，延长了肥效，降低了由于氮素流失而引起的环境污染。