专利名称：层状结晶二硅酸钠生产线自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及精细化学品生产线自动控制技术领域，具体是一种层状结晶二硅酸钠生产线自动控制系统。技术背景
层状结晶二硅酸钠是一种无磷助洗剂，属新材料技术领域中的精细化学品类功能精细化学品。层状结晶二硅酸钠在生产工艺上采用溶解喷雾、高温结晶两步法工艺，并使内燃法实现余热利用。围绕该工艺本申请人发明了其完整的生产线，主要由煤气制造和集输工段、泡花碱溶解工段、喷雾干燥工段、高温结晶工段和粉碎包装工段组成。但是由于在整个生产线的各个工艺阶段，需要对中间和最后产品的质量进行监控，实现生产控制和调优， 并及时把测试所得信息反馈到生产线上，这就要求对原材料的性能、生产工艺的进行优化， 以提高自动化程度，降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，以而满足产品的市场需求，实现产品生产的环保化、产业化、规模化。发明内容
本发明的目的就是为了把已有生产线进行全过程自动化改造提升，而提出的一种层状结晶二硅酸钠生产线自动控制系统。
本发明的总体设计思想是根据工艺装置的规模及要求，生产流程特点，对生产过程中的重要参数采用集中显示控制与就地检测相结合的方案。主控制系统采用DCS集散控制系统，对整个生产工艺过程中近50个模拟量输入，10个模拟量输出及近百个开关量输入、输出信号实行监控。整个监控包括温度、压力、流量、物位、称重、开关报警等近200个点。对生产过程中的参数采用集中显示控制与就地检测相结合的方案。重要的控制参数采用先进的自动调节系统，过程中核心的高温结晶系统采用PLC控制，以保证结晶炉的质量。
层状结晶二硅酸钠生产线自动控制系统，生产线由煤气制造和集输工段、泡花碱溶解工段、喷雾干燥工段、高温结晶工段和粉碎包装工段组成。其中，煤气制造和集输工段包括气动管线17、湿式除尘装置29、减压阀21、三通阀25和输水管线26连接组成的。泡花碱溶解工段包括泡花碱溶解罐34、输料泵36、输料机组4、泡花碱料仓39、软水塔30、减压阀21、蒸汽锅炉23、火焰烧嘴37、三通阀25和蒸汽管线40、气动管线17。喷雾干燥工段包括过滤装置35、输料泵36、调膜装置18、喷雾干燥塔19、磁性检测仪42、余热交换器16、物料混合装置13、减压阀21和管线。 高温结晶工段包括减压阀21、火焰烧嘴37、结晶炉窑I、埋刮板机装置2、风机3、 输风管线46、炉内检测仪11、尾气管线43和输料管道47。粉碎包装工段包括粉碎机组5、分筛装置6、输送机组4、称重料斗10和包装机组7。
该生产线的自控系统采用DCS分级控制系统，结合网络技术建立的包括管理系统、操作系统、控制系统和分布于各个工段的监控仪表。其中，针对煤气制造和集输工段的监控仪表包括在与煤气GS连接的气动管线17上连接气压阀38、温度指示仪表TI113、气动阀28、压力指示仪表PI113后接入减压阀21、湿式除尘装置29，气压阀28在能源中断时阀保持原位，气动阀38在能源中断时直通阀关闭，在气压阀38上设置压力控制仪表PY111，压力指示仪表PI113
与压力指示调节控制仪表PIC113、计算仪表PY101、压力记录调节仪表PRC103相连，温度指示仪表TI113采用藏孔板的方式安装在气动管线上，并与温度指示控制仪表TIC111、温度计算仪表TY111、温度记录调节仪表TRC111相连；在与水源WS连接的三通阀25输出两支路，一支路接入泡花碱溶解工段，另一支路的输水管线26上连接电磁阀E、流量指示控制仪表FI103、电动调节阀27、三通阀25后分两路分别连接电动调节阀、流量指示调节控制仪表FIC102A和流量指示调节控制仪表FIC102B接入湿式除尘装置29，流量指示仪表FI103与流量指示调节控制仪表FIC102、流量自控仪表FY101、流量记录调节仪表FRC101相连，在电动调节阀27上设置流量传感仪表FT110，在流量指示调节控制仪表FIC102A和流量指示调节控制仪表FIC102B之间并接流量控制器FICA107，湿式除尘装置4输出煤气总管线上设置气动三通调节阀，一部分煤气进行结晶炉窑，另部分进入蒸汽锅炉；针对泡花碱溶解工段的监控仪表包括来自制造和集输工段的气动管线17连接气动三通调节阀31后的一支路连接压力表、保护气动阀20、流量累计调节仪表FICQ217至减压阀21，在减压阀21至蒸汽锅炉23的火焰烧嘴37气动管线上连接温度指示仪表TI219、压力自控仪表PY214、气动阀PC，减压阀21上设压力自控仪表PCV212，气动阀PC上设压力自控仪表PCV200，温度指示仪表TI219、压力自控仪表PY214分别连接温度指示调节仪表TIC211、压力指示调节仪表PIC215后并接压力记录仪表PRCA216；在火焰烧嘴37上设置火焰检测仪表BE220，并与火焰调节控制仪表BIC222、火焰报警仪表BAHL223连接后接入仪表连锁机构PRC219;在蒸汽锅炉23上设置压力检测仪表PE227、指示压力仪表PI228，并与压力检测指示调节仪表PIC228、压力指示报警仪表PICA231连接后接入仪表PQICA231；在连接蒸汽锅炉23至泡花碱溶解罐34的蒸汽管线40上连接自力式压力控制阀22、气动阀38、压力指示仪表PI234、温度指示仪表TI240、安全监控仪表TSE245、压力三通调节阀41，在自力式压力控制阀22上设置压力传感仪表PT232，在气动阀38上设置压力自控仪表PY233，压力指示仪表PI234、温度指示仪表TI240分别与压力记录调节仪表PRC238、温度指示调节控制仪表TIC243连接后并接到压力指示控制报警仪表PICA235;接自水源WS的三通阀25输出管线上连接电磁阀E并在电磁阀E上设置流量指示仪表FI202、流量自控仪表FY201、流量计算仪表FY216、流量记录调节仪表FRC216后由三通阀分成两支路，一支路接流量自控仪表FCV224、电动调节阀24到蒸汽锅炉，另一支路连接指示调节控制仪表FIC205、电磁阀E、流量传感仪表FT203
到软水塔30，在指示调节控制仪表FIC205和流量传感仪表FT203之间连接流量记录调节功能仪表FRC204，在电磁阀24上设置指示调节控制仪表FIC225，并通过指示调节控制仪表FIC225分别与蒸汽锅炉23的仪表PQICA231和火焰烧嘴37的仪表连锁机构PRC219联动；在软水塔30上设置液位传感仪表LT207，并与液位检测仪表LE209、液位指示报警LIA208连接；在软水塔30与泡花碱溶解罐34之间的管线上设置电磁阀33;在泡花碱溶解罐34上设置浓度指示仪表DI261、时间程序指示仪表KI262，并与浓度指示调节仪表DIC263、时间程序指示调节仪表KIC264连接后并接浓度指示调节报警仪表DICA260；针对喷雾干燥工段的监控仪表包括在过滤装置35上设置密度指示仪表DT305， 并与时间程序控制仪表KIC307、浓度指示调节控制仪表DIC307连接；调膜装置18上设置分析调节仪表AIC312、浓度传感仪表DT310并连接到浓度指示调节仪表DIC311
和浓度控制报警仪表DICA313；喷雾干燥塔19的下部设置温度自控制仪表TY324B， 并与温度调节仪表TIC326B、温度记录仪表TRC327B相连，在喷雾干燥塔19的中上部设置水分控制器MI315和温度传感器TT345，并分别与水份调节控制仪表MIC316、 温度控制调节仪表TIC346连接后并入温度记录调节仪表TRC300；在物料混合装置13上设置密度指示仪表DI341，并与分析调节控制仪表A IC340、密度指示调节控制仪表DIC342互相连接；在连接减压阀21与喷雾干燥塔19的蒸汽管线40上设置流量控制仪表FIC317、气动阀PC、自力式仪表PCV300、安全保护仪表PSE328、 自控制仪表TY324、气动保护阀20，在气动阀PC上设置压力指示仪表PI320、压力控制仪表PIC319和压力自控仪表PY318，自控制仪表TY324与温度调节控制仪表TIC326A、温度记录仪表TRC327 A、温度控制报警仪表TICA329互相连接；在连接结晶炉I至喷雾干燥塔19尾气管线43上设置压力指示仪表PI343、气动阀38、温度自控仪表TY347，压力指示仪表PI343、温度自控仪表TY347分别与压力指示调节仪表PIC344、温度调节指示仪表TIC348连接后并接控制仪表PICA351、记录控制仪表PRC318;在喷雾干燥塔19与余热交换器16之间的管线上设置保护气动阀20、 温度仪表TI332、压力仪表PICQ335，保护气动阀20上设置压力自控仪表PY339，温度仪表TI332、压力仪表PICQ335分别与温度控制仪表TIC333连接后接入记录控制仪表PRC318；针对高温结晶工段的监控仪表包括在火焰烧嘴37上火焰自控仪表BY421、火焰检测检测仪表BE422，并分别与火焰报警开关仪表BAHL425、火焰指示调节仪表BIC424相连；在炉内检测仪11连接自动控制分析仪表AY426、密度指示调节仪表 [DIC430]、温度指示调节仪表TIC429、分析指示调节仪表AIC427、水份指示调节仪表MIC433、温度自控仪表TCV430和温度控制报警仪表TICA431；在气动三通调节阀31至火焰烧嘴37的气动管线17上设置气动阀38、减压阀21、流量指示控制仪表FIC415、保护气动阀20、截止阀45，在减压阀21上设置自力式控制仪表PCV400， 在保护气动阀20上设置压力自控仪表PY416、压力指示仪表PI417、压力指示调节仪表PIC418，在截止阀45上设置压力传感仪表PT419、自控仪表PCV420，自控仪表 [PCV420]与压力指示仪表PI417连接安全控制仪表PSV421后，与温度控制报警仪表TICA431、火焰报警开关仪表BAHL425接入连锁控制记录仪表PRC419。
针对粉碎包装工段的监控仪表包括在埋刮板机2、粉碎机组5、分筛装置6
上设置粒度检测控制仪48。
上述方案中还包括在煤气制造集输工段中的湿式除尘装置29两路进水管上的分设常开电磁阀SI和定时电磁阀S2。
DCS系统的电源模块、主控制模块、通讯总线都按I :1的冗余配置，I/O卡模块根据需要设置冗余的数量。
本发明是集计算机技术、通讯技术、控制技术于一体，具有网络化分层设计，各层都有CPU，真正作到了信息集中，功能和危险分散，可靠性提高，数据自动同步。通过对整个生产线的各个工艺阶段全过程进行监控，实现生产控制和调优的自动化，并及时把测试所得信息反馈到生产线上，大大提高自动化程度，降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，实现产品生产的环保化、产业化、规模化。
图I是本发明整个生产线的监控仪表布局图；图2是煤气制造和集输工段的监控仪表布局放大图；图3是泡花碱溶解工段的监控仪表布局放大图；图4是喷雾干燥工段的监控仪表布局放大图；图5是高温结晶工段的监控仪表布局放大图；图6是粉碎包装工段的监控仪表布局放大图；图7是整个控制系统的构架示意图。
图中1.结晶炉、2.埋刮板机装置、3.风机、4.输料机组、5.粉碎机组、6.分筛装置、7.包装机组、8.机械链、9.料仓、10.称重料斗、11.炉内检测仪、12.出料管线、13.物料混合装置、14.电动信号线、15.仪表执行连锁、16.余热交换器、17.气动管线(气动信号线)、18·调膜装置、19.喷雾干燥塔、20.保护气动阀、21.减压阀、22.自力式压力控制阀、 23.蒸汽锅炉、24.电动调节阀E、25.三通阀、26.输水管道、27.电动阀、28.气动阀FL (能源中断时阀保持原位)、29.湿式除尘装置、30.软水塔、31.气动三通调节阀、32.截止阀、 33.电磁阀、34.泡花碱溶解罐、35.过滤装置、36.输料泵、37.火焰烧嘴、38.气动阀FC(能源中断时直通阀关闭)、39.泡花碱料仓、40.蒸汽管线、41.压力三通调节阀、42.磁性检测仪、43.尾气管线、44.输液(料)管线、45.截止阀、46.输风管线、47.输料管道、48.粒度检测控制仪，AS.空气源、ES.电源、GS.煤气源、SS.蒸汽源、WS.水源。
图中符号说明本发明文件中及系统图中的仪表符号按国标《过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号》HG/T20505 一 2000标准编写；图中0、ΘΟ是DCS图形，分别表示控制室安装、常规仪表(控制室安装)、常规仪表(现场安装)。
仪表功能标志说明图中仪表中的首位字母符号A代表分析、B代表烧嘴火焰、D 代表密度、浓度、F代表流量、K代表时间程序、L代表液位、M代表水份、P代表压力、PP代表压力差、T代表温度、Q代表累计计算、Y代表继电器或计算器。仪表的功能标志由一个首位字母及一个或二至三个后继字母组成，如=TIC首位字母T表示被测变量，后继字母IC表示读出功能+输出功能，再如=FQICA首位字母FQ表示被测变量+修饰字母，后继字母ICA 表示读出功能+输出功能十读出功能；图中仪器仪表中的首位数字1、2、3、4分别表示第一工段、第二工段、第三工段、第四工段，如仪表位号FIC — 207中的2代表第二工段，07代表仪表序号。
具体实施方式
参照图7，本发明的控制系统构架是计算机控制系统采用浙大中控的TX — 300X型DCS控制系统，它是集计算机技术、通讯技术、显示技术、控制技术于一体的高科技产品。 它具有网络化分层设计，各层都有CPU，真正作到了信息集中，功能和危险分散，可靠性提高，数据自动同步，无须设专门的数据服务器。
主控制室内设两台操作台，重为冗余。设一台控制站，控制站内根据监控点的多少选择相应的信号输入、输出，开关量输入、输出等卡。各个监控点的信号进出到控制站上，控制站通过网络跟操作站或上层管理网交换数据，实现全厂的自动化管理。
系统基本功能包括①数据采集一能对机组的有关参数进行采集、处理，并在CRT 对对有关数据进行显示、报警，还能通过打印机将有关参数进行制表打印。②模拟量调节一对生产过程的有关参数进行自动调节，保证安全运行。③对生产设备的连锁保护一当生产过程的有关参数超越安全值时，能自动将相应设备停下，以保证人身和设备的安全，并有完整的事故追忆功能。④有全面而灵活的冗余设置功能一一般情况下对DCS系统的电源模块、主控制模块、通讯总线都按I :1的冗余配置，I/O卡模块根据需要设置冗余的数量。⑤ 完善的自诊断功能一因为本系统按分散原理设计制造，系统分层构成，每一层都有CPU，真正将控制和数据库功能分布于各层设备中，所以当系统内任一组件发生故障时，首先在操作站上报警，由于采用了冗余措施，系统会自动无扰动地快速切换到热冗余的模块中工作， 整个系统及其它部件正常运行。
控制站所有模块卡件均是标准化结构。I/O模块卡件都带有端子排，现场来大信号电缆无需另设中间端子排，可直接接到卡件端子上。机柜内的模块卡件允许带电插拨，卡件模块的编址不受机柜内插槽位置影响，而且在机柜内的任何插槽位置上都能完整执行其功能。
为了清楚说明本发明的具体实施方式
，结合图I和各工段附图做分解说明。
第一工段煤气制造与集输参照图2,层状结晶二娃酸钠第一工段煤气制造(集输)的监控仪表包括在与煤气GS 连接的气动管线17上连接气压阀38、温度指示仪表TI113、气动阀28、压力指示仪表PI113 后接入减压阀21、湿式除尘装置29，气压阀28在能源中断时阀保持原位，气动阀38在能源中断时直通阀关闭，在气压阀38上设置压力控制仪表PY111，压力指示仪表PI113与压力指示调节控制仪表PICl 13、计算仪表PYlOl、压力记录调节仪表PRC103相连，温度指示仪表TI113采用藏孔板的方式安装在气动管线上，并与温度指示控制仪表TIC111、温度计算仪表TYl 11、温度记录调节仪表TRClll相连；在与水源WS连接的三通阀25输出两支路， 一支路接入泡花碱溶解工段，另一支路的输水管线26上连接电磁阀E、流量指示控制仪表 FI103、电动调节阀27、三通阀25后分两路分别连接电动调节阀、流量指示调节控制仪表 FIC102A和流量指示调节控制仪表FIC102B接入湿式除尘装置29，流量指示仪表FI103与流量指示调节控制仪表FIC102、流量自控仪表FYlOl、流量记录调节仪表FRClOl相连，在电动调节阀27上设置流量传感仪表FTl 10，在流量指示调节控制仪表FIC102A和流量指示调节控制仪表FIC102B之间并接流量控制器FICA107，湿式除尘装置4输出煤气总管线上设置气动三通调节阀，一部分煤气进行结晶炉窑，另部分进入蒸汽锅炉。
实施方式启动信号，气压阀(PC) 38开启，煤气GS通过气动阀(FL) 28、减压阀21 进入湿式除尘装置29。气压阀28在能源中断时阀保持原位，气动阀38 (PC)能源中断时直通阀关闭。温度指示仪表TI113采用藏孔板的方式与煤气管线连接，并同气动信号线与监控室中的温度指示调节控制仪表TICl 11、温度自控仪表TYl 11、温度记录调节仪表TRCl 11 互相连接，本组仪表对煤气温度进行指示、调节、计算、记录。压力指示仪表PI113与煤气管道连接，并通过气动信号线与监控室中的压力指示、调节控制仪表PIC113、压力自控仪表 PYlOl、压力记录调节仪表PRCl 13互相连接,本组仪表对煤气压力进行指示、调节、计算、记录。
在气动阀(PC)38打开瞬时，水源WS电动调节阀27开启，水源通过三通阀、电动调节阀进入湿式除尘装置29，流量指示控制仪表FI103连接在输水管线26上，通过电动信号线与监控室内的流量指示调节控制FIC102、流量自控仪表FYlOl、流量记录调节FRC100相连，并对水的流量进行之、调节、计算、记录。压力自控仪表PY201安装在调节阀24上，其作用是控制水压的高低。
工业用水通过过三通阀25入湿式除尘装置29。电磁阀SI是常开连续供水，流量指示调节控制仪表FIC102 A安装在进水管线上，其作用是调节控制水的流量；电磁阀S2是定期供水，是不连续的，流量指示调节控制仪表FIC102B安装在S2进水管道上，起作用与 FIC102B相同，当湿式除尘装置29内的污水进入饱和状态时，流量控制器FICA107A报警，电磁阀SI断开，电磁阀S2供水排污。电磁阀S1、S2实际是基本的逻辑单元。进入湿式除尘装置29中的流量指示调节控制仪表FIC102A、FIC102B的流量之和等于FIC102。湿式除尘装置4送煤气总管线通过气动三通调节阀，一部分煤气进行结晶炉窑，另部分进入蒸汽锅炉。
第二工段泡花碱溶解参照图3，泡花碱溶解工段的监控仪表包括来自制造和集输工段的气动管线17连接气动三通调节阀31后的一支路连接压力表、保护气动阀20、流量累计调节仪表FICQ217至减压阀21，在减压阀21至蒸汽锅炉23的火焰烧嘴37气动管线上连接温度指示仪表TI219、 压力自控仪表PY214、气动阀FC，减压阀21上设压力自控仪表PCV212，气动阀FC上设压力自控仪表PCV200，温度指示仪表TI219、压力自控仪表PY214分别连接温度指示调节仪表 TIC211、压力指示调节仪表PIC215后并接压力记录仪表PRCA216 ;在火焰烧嘴37上设置火焰检测仪表BE220，并与火焰调节控制仪表BIC222、火焰报警仪表BAHL223连接后接入仪表连锁机构PRC219 ;在蒸汽锅炉23上设置压力检测仪表PE227、指示压力仪表PI228，并与压力检测指示调节仪表PIC228、压力指示报警仪表PICA231连接后接入仪表PQICA231 ;在连接蒸汽锅炉23至泡花碱溶解罐34的蒸汽管线40上连接自力式压力控制阀22、气动阀38、 压力指示仪表PI234、温度指示仪表TI240、安全监控仪表TSE245、压力三通调节阀41，在自力式压力控制阀22上设置压力传感仪表PT232，在气动阀38上设置压力自控仪表PY233， 压力指示仪表PI234、温度指示仪表TI240分别与压力记录调节仪表PRC238、温度指示调节控制仪表TIC243连接后并接到压力指示控制报警仪表PICA235 ;接自水源WS的三通阀25 输出管线上连接电磁阀E并在电磁阀E上设置流量指示仪表FI202、流量自控仪表FY201、 流量计算仪表FY216、流量记录调节仪表FRC216后由三通阀分成两支路，一支路接流量自控仪表FCV224、电动调节阀24到蒸汽锅炉，另一支路连接指示调节控制仪表FIC205、电磁阀E、流量传感仪表FT203到软水塔30，在指示调节控制仪表FIC205和流量传感仪表FT203 之间连接流量记录调节功能仪表FRC204，在电磁阀24上设置指示调节控制仪表FIC225， 并通过指示调节控制仪表FIC225分别与蒸汽锅炉23的仪表PQICA231和火焰烧嘴37的仪表连锁机构PRC219联动；在软水塔30上设置液位传感仪表LT207，并与液位检测仪表LE209、液位指示报警LIA208连接；在软水塔30与泡花碱溶解罐34之间的管线上设置电磁阀33 ;在泡花碱溶解罐34上设置浓度指示仪表DI261、时间程序指示仪表KI262，并与浓度指示调节仪表DIC263、时间程序指示调节仪表KIC264连接后并接浓度指示调节报警仪表 DICA260 ；实施方式工业用水通过三通阀有两路分流，一路由电动调节阀24进入蒸汽锅炉23， 流量自控仪表FY201通过电动信号线与控制室内的流量计算仪表FY216、流量记录调节仪表FRC216连接，具有计算水流量，并打印的功能。煤气通过气动三通调节阀31、气动保护阀 20、减压阀21、气动阀FC、火焰烧嘴14、进入蒸汽锅炉23。流量累计调节仪表FICQ217安装在煤气管线上，对煤气流量具有检测、指示、累计、调节的作用。自控仪表PCV212安装在减压阀21上，当煤气压力过高或过低，自控PCV212进行自动调节煤气的大小。温度指示仪表 TI219、压力自控仪表PY214分别安装在煤气进入蒸汽锅炉23的煤气管线上，分别通过气动信号线与监控室中的温度指示调节仪表PIC211、压力指示调节仪表PIC215、压力记录仪表 PRC216互相连接，其中压力记录仪表PRCA216对输送煤气管线上的煤气中的温度、压力、流量等进行记录并报警。自动调节阀PCV200安装在气动阀FC上，并自动调节煤气的大小。火焰检测仪表BE220安装在烧嘴火焰37上，并通过气动信号线与火焰调节控制仪表BIC222、 监控室中的火焰报警仪表BAHL223连接，BIC222检测指示调节烧嘴火焰37的大小，但火焰过低或过高时，火焰报警仪表BAHL223报警。当蒸汽锅炉23中的蒸汽达到饱和或其他问题时，流量指示控制仪表FICA231指示报警，仪表PQICA250接受信号，仪表连锁机构PRC219 传递信号，烧嘴BSHA223关闭报警。压力检测仪表PE227安装在蒸汽锅炉23上，通过电动信号线与指示压力仪表PI228连接并与监控室中的具有检测、指示、调节、报警功能的仪表 PIC228、PICA231 互相连接。
另一路工业用水有电动调节阀进入软水塔30，传感仪表FT203采用藏孔板的方式安装在水管线上，对水流量信号传递给具有流量记录调节功能仪表FRC204，流量记录调节仪表FRC204通过电动信号线与指示调节控制仪表FIC205连接，指示调节控制仪表FIC205 与水管线连接。具有传感功能的仪表LT207与软水塔30连接，并通过电动信号线与液位检测仪表LE209、液位指示报警LIA208连接，液位检测仪表LE209是检测软水塔的水位高低， 当水达到一定高度时，传感仪表LT207发出信号，液位指示报警仪表LIA208指示报警，电动调节阀调节流量调节。电磁阀33接受信号后调节流量。
启动电机、泡花碱从料仓39通过输送带进入称重料斗，后通过输料机组4进入泡花碱溶解罐34。电磁阀打开，水进入泡花碱溶解罐34，浓度指示仪表DI261、时间程序指示仪表KI262分别安装在泡花碱溶解罐34上，并用电动信号线与监控室中的浓度指示调节仪表DIC263、时间程序指示调节仪表KIC264连接，当泡花碱溶解罐34中的液体达到标准指标，连接在监控室内的浓度指示调节控制仪表DIC263、时间程序指示调节仪表KIC264上的浓度指示调节报警仪表DICA260报警。当水位达到一定的高度时电磁阀关闭。
软化水注入泡花碱溶解罐34后封罐并通入蒸汽，安装在自力式压力控制阀22中的传感仪表PT232接受信号，自力式压力控制阀22开启，安装在气动阀FC38上的压力自控仪表PY233接受信号，气动阀FC38打开。压力指示仪表PI234、温度指示仪表TI240分别安装在启动管线上，通过电动信号线与监控室中仪表压力记录调节仪表PRC238、压力指示控制报警仪表PICA235、温度指示调节控制仪表TIC243连接。温度指示调节控制仪表TIC243具有蒸汽温度进行指示调节、力指示控制报警仪表PICA235对蒸汽具有压力、温度指示、调节、报警的功能，PRC238对输出的蒸汽压力、温度等指标进行记录。安装在蒸汽管道40上的安全监控仪表TSE245在蒸汽管道在事故压力条件下进行安全保护。
时间指示仪表KI262、浓度指示仪表DI261分别安装在泡花碱溶解罐34上，并通过电动信号线与监控室中的时间程序控制仪表KIC264、浓度指示调节控制仪表DIC263连接， 两组自控仪表又通过电动信号线与浓度控制报警仪表DICA260连接。泡花碱溶解罐34注入蒸汽后，时间程序仪表KIC264设定泡花碱溶解时间为2-3小时，并根据浓度的高低进行实施调节，浓度指示调节控制仪表DIC263控制调节泡花碱的浓度为40-45% ;当溶解罐内的泡花碱溶液过高或过低时，浓度控制报警仪表DICA260指示报警，溶解完毕后由输料泵通过输料管线把泡花碱溶液注入过滤装置。
第三工段喷雾干燥图4是针对喷雾干燥工段的监控仪表包括在过滤装置35上设置密度指示仪表 DT305,并与时间程序控制仪表KIC307、浓度指示调节控制仪表DIC307连接；调膜装置18 上设置分析调节仪表AIC312、浓度传感仪表DT310并连接到浓度指示调节仪表DIC311和浓度控制报警仪表DICA313 ;喷雾干燥塔19的下部设置温度自控制仪表TY324B，并与温度调节仪表TIC326B、温度记录仪表TRC327B相连，在喷雾干燥塔19的中上部设置水分控制器MI315和温度传感器TT345，并分别与水份调节控制仪表MIC316、温度控制调节仪表 TIC346连接后并入温度记录调节仪表TRC300 ;在物料混合装置13上设置密度指示仪表 DI341，并与分析调节控制仪表A IC340、密度指示调节控制仪表DIC342互相连接；在连接减压阀21与喷雾干燥塔19的蒸汽管线40上设置流量控制仪表FIC317、气动阀FC、自力式仪表PCV300、安全保护仪表PSE328、自控制仪表TY324、气动保护阀20，在气动阀FC上设置压力指示仪表PI320、压力控制仪表PIC319和压力自控仪表PY318，自控制仪表TY324与温度调节控制仪表TIC326A、温度记录仪表TRC327 A、温度控制报警仪表TICA329互相连接；在连接结晶炉I至喷雾干燥塔19尾气管线43上设置压力指示仪表PI343、气动阀38、 温度自控仪表TY347，压力指示仪表PI343、温度自控仪表TY347分别与压力指示调节仪表 PIC344、温度调节指示仪表TIC348连接后并接控制仪表PICA351、记录控制仪表PRC318 ;在喷雾干燥塔19与余热交换器16之间的管线上设置保护气动阀20、温度仪表TI332、压力仪表PICQ335，保护气动阀20上设置压力自控仪表PY339，温度仪表TI332、压力仪表PICQ335 分别与温度控制仪表TIC333连接后接入记录控制仪表PRC318。
实施方式泡花碱溶液注入过滤装置35后进行过滤，密度指示仪表DI305与过滤装置35连接，并通过电动信号线与监控室内的时间程序控制仪表KIC307、浓度指示调节控制仪表DIC307 连接。时间程序控制仪表KIC307设定指示、调节过滤时间程序；浓度指示调节控制仪表 DIC307与时间程序控制仪表KIC307通过电动信号线连接，当DIC307调节好过滤泡花碱浓度后，KIC308设定过滤时间。
过滤好的泡花碱溶液通过输料泵36注入调膜装置18后，加入调膜剂，分析调节仪表AIC312、浓度指示调节仪表DT310安装在调膜装置18上，并通过电动信号线与监控室内的浓度调节仪表DIC311、浓度控制报警仪表DICA313相连。浓度指示调节仪表DIC311、分析调节仪表AIC312分析、控制、调整至要求模数，调膜后泡花碱的密度不符合指标时，传感仪表DT310传递信号，浓度控制报警仪表DICA313指示报警，浓度指示调节仪表DIC311进行模数调节，调整至要求模数后，然后料泵注入喷雾干燥塔19进行喷雾干燥。
蒸汽通过减压阀21、蒸汽管道43、气动阀FC、气动保护阀20进入喷雾干燥塔19。 其中流量控制仪表FIC317采用藏孔板的方式安装在蒸汽管线上。压力指示仪表PI320、 压力自控仪表PY318安装在气动阀FC上，并通过电动信号线与监控室内的压力控制仪表 PIC319连接，其职能是指示调节控制蒸汽压力；自力式仪表PCV300安装在截止阀上，其作用是自动调节蒸汽压力大小；安全保护仪表PSE328安装在蒸汽输送管道上，其作用是在蒸汽管道在事故压力条件下进行安全保护。
自控制仪表TY324安装在蒸汽管线上，并通过电动电动信号线控制室内的温度调节控制仪表TIC326A、温度记录仪表TRC327 A、温度控制报警仪表TIC A 329互相连接， 自控仪表TY324、温度调节控制仪表TIC326A设定进风温度300-40(TC之间，温度记录仪表 TRC327 A记录蒸汽进塔温度。
水分指示仪表MI315、温度传感仪表TT345安装在喷雾干燥塔19上，并与电动信号线连接监控室内的水分调节仪表MIC316、温度指示控制仪表TIC346、温度记录调节仪表 TRC300互相连接，温度传感仪表TT345通过电动信号线与温度指示控制仪表TIC346连接， 温度指示控制仪表TIC346使干燥温度保持在150-40(TC之间；水分指示仪表MI315、水分调节仪表MIC316控制速溶硅酸钠水分质量比9-12%。记录控制仪表TRC3 O O分析记录塔内物料状况，并对速溶硅酸钠水分进行调节控制。
自控制仪表TY324B安装在喷雾干燥塔19的下部，并通过电动信号线与监控室内的温度调节仪表TIC326B、记录仪表TRC327B相连，仪表TY324B、TIC326 B控制调节出塔热风90 140°C之间，TRC327B记录出塔温度。干燥塔19内的深入硅酸钠符合指标后，进经输料管道、磁性检测仪42进入物料混合装置13，磁性检测仪42其作用是对进入混合装置中的产品进行杂质检查。
在出塔温度恒定的条件下，当进塔热风温度不可过高过500°C左右时，一旦超出进风温度设置范围，监控室内的温度控制报警仪表TIC A 32 9就会出现自动报警状态。
余热交换器16是接收喷雾干燥塔19的余热，余热经过处理后，由风机送进干燥塔，滤有微量的产品通过落料管入产品物料混合装13。密度指示仪表DI341安装在物料装置13上，并通过电动信号线与分析调节控制仪表A IC340、密度指示调节控制仪表DIC342 互相连接，分析调节控制仪表A IC340、密度指示调节控制仪表DIC342分析，指示、控制、调节物料装置13内物料指标情况。
从结晶炉窑出来的尾气经尾气管线43、气动阀(FC) 38进入喷雾干燥塔19。温度自控仪表TY347、压力指示仪表PI343安装在尾气管线43上，并与监控室内的温度调节指示仪表TIC348、压力指示调节仪表PIC 344连接；干燥塔的余热进入进入蒸汽管道、保护气动阀20、进入余热交换器16。压力自控仪表PY339安装在保护气动阀20上，其作用是对控制阀自动调节作用。温度仪表TI332、与监控室内的温度控制仪表TIC333连接，TIC333与压力仪表PICQ335连接，其作用是检测、指示、调节、累计进入余热交换器16内的温度、压力。
从结晶炉窑出来的尾气、与喷雾干燥塔出来的尾气各控制仪表是相互连接的，并通过记录控制仪表PRC318进行连锁，并进行对尾气的温度、压、压力进行打印记录，并与控制仪表PICA351进行压力指示、调节报警。
第四工段高温结晶图5是针对高温结晶工段的监控仪表包括在火焰烧嘴37上火焰自控仪表BY421、火焰检测检测仪表BE422，并分别与火焰报警开关仪表BAHL425、火焰指示调节仪表BIC424 相连；在炉内检测仪11连接自动控制分析仪表AY426、密度指示调节仪表DIC430、温度指示调节仪表TIC429、分析指示调节仪表AIC427、水份指示调节仪表MIC433、温度自控仪表 TCV430和温度控制报警仪表TICA431 ;在气动三通调节阀31至火焰烧嘴37的气动管线17 上设置气动阀38、减压阀21、流量指示控制仪表FIC415、保护气动阀20、截止阀45，在减压阀21上设置自力式控制仪表PCV400，在保护气动阀20上设置压力自控仪表PY416、压力指示仪表PI417、压力指示调节仪表PIC418，在截止阀45上设置压力传感仪表PT419、自控仪表PCV420，自控仪表PCV420与压力指示仪表PI417连接安全控制仪表PSV421后，与温度控制报警仪表TICA431、火焰报警开关仪表BAHL425接入连锁控制记录仪表PRC419。
实施方式制成速溶硅酸钠与结晶助剂混合后通过输料管道47注入结晶炉窑I。煤气通过气动三通调节阀31、气动阀FC38、减压阀21、保护气动阀20、截止阀32、火焰烧嘴37进入结晶炉窑 I。气动阀FC38在能源中断时直通阀关闭，防止能源关闭时煤气留有余量，避免危险发生。
自力式控制仪表PCV400安装在减压阀21上，实现自动检测控制煤气的流量。流量指示控制仪表TIC415采用藏孔板的方式安装在煤气管线上，时时检测、指示调节煤气的流量。压力指示仪表PI417、压力自控仪表PY416安装在保护气动阀20上。压力指示仪表 PI417通过气动管线与监控室内的压力指示调节仪表PIC418连接，实现对气动阀20起到压力、指示、调节、保护作用；传感仪表PT419、自控仪表PCV420安装在截止阀45上，实现截止阀45自动调节煤气压力。安全控制仪表PSV421通过气动管线连接气动保护阀20、截止阀 45，是在非常状态下起保护作用的压力泄放阀或切断阀。
火焰烧嘴37是移动的，但与结晶炉窑I相连，火焰自控仪表BY421安装在火焰烧嘴37上，并通过气动信号线与火焰检测检测仪表BE422、火焰指示调节仪表BIC424、火焰报警开关仪表BSHA425相连，本组仪表起到自动检测、指示、调节控制烧嘴火焰情况，但火焰过低或过高时，火焰报警开关仪表BSHA425报警。
炉内检测仪11检测分析炉窑内的情况，自动控制分析仪表AY426炉内检测仪11 连接，通过电动信号线与监控室中的温度自控仪表TCV430、温度指示调节仪表TIC429、分析指示调节仪表AIC427、密度指示调节仪表DIC430、水份指示调节仪表MIC433、温度控制报警仪表TICA431互相连接。
温度指示调节仪表TIC429自动控制结晶炉窑I中的温度，并指示、调节结晶时间保持在8-15分钟，密度指示调节仪表DIC430控制粒度为小于100目，粉体颗粒表观 20-38mm，水份指示调节仪表MIC433实施调整进料时速溶硅酸钠的含水量9_12%，温度指示调节仪表TIC249指示、调节粉料进口温度380-40(TC，分析指示调节仪表AIC427分析调节炉内的温度、压力，及产品的颗粒度等。当炉内出现异常时，温度控制报警仪表TICA431指示报警，火焰报警开关仪表BSHA425关闭火焰烧嘴37并报警。气动阀FC(能源中断时直通阀关闭)38关闭。
结晶炉窑I中的尾气余热各仪表与进入炉窑内的煤气压力、温度仪表及火焰烧嘴 37中的检测仪表执行连锁控制记录仪表PRC419。记录控制仪表PRC419自动计算调节记录进入结晶炉窑I内煤气压力、温度，记录炉窑尾气温度、烧嘴火焰的高度。结晶炉I排出高温气体(600°C左右)经风机3从余热出口通过尾气管道43、进入喷雾干燥塔。从结晶炉窑 I出来的高温结晶体经埋刮板机装置2进入粉碎机组粉碎，冷却后进入包装装置。
第五工段粉碎包装图6是针对粉碎包装工段的监控仪表包括在埋刮板机2、粉碎机组5、分筛装置6上设置粒度检测控制仪48。
实施方式从结晶炉I出来的高温结晶体经埋刮板机2、输送机组4进入粉碎机组5粉碎冷却后进入分筛装置6进行分筛，经粒度检测控制仪48等智能仪器检测，粒度为小于100目为标准后经过输送机组4进入称重料斗10，后进入包装装置7，袋装50KG，通过输送机组进入料仓 9。
权利要求
1.层状结晶ニ硅酸钠生产线自动控制系统，生产线由煤气制造和集输エ段、泡花碱溶解エ段、喷雾干燥エ段、高温结晶エ段和粉碎包装エ段组成，其中，煤气制造和集输エ段包括气动管线17、湿式除尘装置29、减压阀21、三通阀25和输水管线26连接组成的；泡花碱溶解エ段包括泡花碱溶解罐34、输料泵36、输料机组4、泡花碱料仓39、软水塔30、减压阀21、蒸汽锅炉23、火焰烧嘴37、三通阀25和蒸汽管线40、气动管线17;喷雾干燥エ段包括过滤装置35、输料泵36、调膜装置18、喷雾干燥塔19、磁性检测仪42、余热交換器16、物料混合装置13、减压阀21和管线；高温结晶エ段包括减压阀21、火焰烧嘴37、结晶炉窑I、埋刮板机装置2、风机3、输风管线46、炉内检测仪11、尾气管线43和输料管道47;粉碎包装エ段包括粉碎机组5、分筛装置6、输送机组4、称重料斗10和包装机组7;其特征在于，该生产线的自控系统采用DCS分级控制系统，结合网络技术建立的包括管理系统、操作系统、控制系统和分布于各个エ段的监控仪表；其中， 针对煤气制造和集输エ段的监控仪表包括在与煤气GS连接的气动管线17上连接气压阀38、温度指示仪表TI113、气动阀28、压カ指示仪表PI113后接入减压阀21、湿式除尘装置29，气压阀28在能源中断时阀保持原位，气动阀38在能源中断时直通阀关闭，在气压阀38上设置压力控制仪表PY111，压カ指示仪表PI113与压カ指示调节控制仪表PIC113、计算仪表PY101、压カ记录调节仪表PRC103相连，温度指示仪表TI113采用藏孔板的方式安装在气动管线上，并与温度指示控制仪表!1(111、温度计算仪表1￥111、温度记录调节仪表11^111相连；在与水源WS连接的三通阀25输出两支路，一支路接入泡花碱溶解エ段，另ー支路的输水管线26上连接电磁阀E、流量指示控制仪表FI103、电动调节阀27、三通阀25后分两路分别连接电动调节阀、流量指示调节控制仪表FIC102A和流量指示调节控制仪表FIC102B接入湿式除尘装置29，流量指示仪表FI103与流量指示调节控制仪表FIC102、流量自控仪表FY101、流量记录调节仪表FRC101相连，在电动调节阀27上设置流量传感仪表FT110，在流量指示调节控制仪表FIC102A和流量指示调节控制仪表FIC102B之间并接流量控制器FICA107，湿式除尘装置4输出煤气总管线上设置气动三通调节阀，一部分煤气进行结晶炉窑，另部分进入蒸汽锅炉； 针对泡花碱溶解エ段的监控仪表包括来自制造和集输エ段的气动管线17连接气动三通调节阀31后的一支路连接压カ表、保护气动阀20、流量累计调节仪表FICQ217至减压阀21，在减压阀21至蒸汽锅炉23的火焰烧嘴37气动管线上连接温度指示仪表TI219、压カ自控仪表PY214、气动阀PC，减压阀21上设压カ自控仪表PCV212，气动阀PC上设压カ自控仪表PCV200，温度指示仪表TI219、压カ自控仪表PY214分别连接温度指示调节仪表TIC211、压カ指示调节仪表PIC215后并接压カ记录仪表PRCA216；在火焰烧嘴37上设置火焰检测仪表BE220，并与火焰调节控制仪表BIC222、火焰报警仪表BAHL223连接后接入仪表连锁机构PRC219;在蒸汽锅炉23上设置压力检测仪表PE227、指示压カ仪表PI228，并与压カ检测指示调节仪表PIC228、压カ指示报警仪表PICA231连接后接入仪表PQICA231；在连接蒸汽锅炉23至泡花碱溶解罐34的蒸汽管线40上连接自力式压カ控制阀22、气动阀38、压カ指示仪表PI234、温度指示仪表TI240、安全监控仪表TSE245、压カ三通调节阀41，在自力式压カ控制阀22上设置压力传感仪表PT232，在气动阀38上设置压カ自控仪表PY233，压カ指示仪表PI234、温度指示仪表TI240分别与压力记录调节仪表PRC238、温度指示调节控制仪表TIC243连接后并接到压カ指示控制报警仪表PICA235;接自水源WS的三通阀25输出管线上连接电磁阀E并在电磁阀E上设置流量指示仪表FI202、流量自控仪表FY201、流量计算仪表FY216、流量记录调节仪表FRC216后由三通阀分成两支路，一支路接流量自控仪表FCV224、电动调节阀24到蒸汽锅炉，另ー支路连接指示调节控制仪表FIC205、电磁阀E、流量传感仪表FT203到软水塔30，在指示调节控制仪表FIC205和流量传感仪表FT203之间连接流量记录调节功能仪表FRC204，在电磁阀24上设置指示调节控制仪表FIC225，并通过指示调节控制仪表FIC225分别与蒸汽锅炉23的仪表PQICA231和火焰烧嘴37的仪表连锁机构PRC219联动；在软水塔30上设置液位传感仪表LT207，并与液位检测仪表LE209·、液位指示报警LIA208连接；在软水塔30与泡花碱溶解罐34之间的管线上设置电磁阀33;在泡花碱溶解罐34上设置浓度指示仪表DI261、时间程序指示仪表KI262，并与浓度指示调节仪表DIC263、时间程序指示调节仪表KIC264连接后并接浓度指示调节报警仪表DICA260； 针对喷雾干燥エ段的监控仪表包括在过滤装置35上设置密度指示仪表DT305，并与时间程序控制仪表KIC307、浓度指示调节控制仪表DIC307连接；调膜装置18上设置分析调节仪表AIC312、浓度传感仪表DT310并连接到浓度指示调节仪表DIC311和浓度控制报警仪表DICA313；喷雾干燥塔19的下部设置温度自控制仪表TY324B，并与温度调节仪表TIC326B、温度记录仪表TRC327B相连，在喷雾干燥塔19的中上部设置水分控制器MI315和温度传感器TT345，并分别与水份调节控制仪表MIC316、温度控制调节仪表TIC346连接后并入温度记录调节仪表TRC300；在物料混合装置13上设置密度指示仪表DI341，并与分析调节控制仪表A IC340、密度指示调节控制仪表DIC342互相连接；在连接减压阀21与喷雾干燥塔19的蒸汽管线上设置流量控制仪表FIC317、气动阀PC、自力式仪表PCV300、安全保护仪表PSE328、自控制仪表TY324、气动保护阀20，在气动阀PC上设置压力指示仪表PI320、压カ控制仪表PIC319和压カ自控仪表PY318，自控制仪表TY324与温度调节控制仪表TIC326A、温度记录仪表TRC327 A、温度控制报警仪表TICA329互相连接；在连接结晶炉I至喷雾干燥塔19尾气管线43上设置压力指示仪表PI343、气动阀38、温度自控仪表TY347，压カ指示仪表PI343、温度自控仪表TY347分别与压力指示调节仪表PIC344、温度调节指示仪表TIC348连接后并接控制仪表PICA351、记录控制仪表PRC318;在喷雾干燥塔19与余热交換器16之间的管线上设置保护气动阀20、温度仪表TI332、压カ仪表PICQ335，保护气动阀20上设置压力自控仪表PY339，温度仪表TI332、压カ仪表PICQ335分别与温度控制仪表TIC333连接后接入记录控制仪表PRC318； 针对高温结晶エ段的监控仪表包括在火焰烧嘴37上火焰自控仪表BY421、火焰检测检测仪表BE422，并分别与火焰报警开关仪表BAHL425、火焰指示调节仪表BIC424相连；在炉内检测仪11连接自动控制分析仪表AY426、密度指示调节仪表DIC430、温度指示调节仪表TIC429、分析指示调节仪表AIC427、水份指示调节仪表MIC433、温度自控仪表TCV430和温度控制报警仪表TICA431；在气动三通调节阀31至火焰烧嘴37的气动管线17上设置气动阀38、减压阀21、流量指示控制仪表FIC415、保护气动阀20、截止阀45，在减压阀21上设置自力式控制仪表PCV400，在保护气动阀20上设置压力自控仪表PY416、压カ指示仪表PI417、压カ指示调节仪表PIC418，在截止阀45上设置压力传感仪表PT419、自控仪表PCV420，自控仪表[PCV420]与压カ指示仪表PI417连接安全控制仪表PSV421后，与温度控制报警仪表TICA431、火焰报警开关仪表BAHL425接入连锁控制记录仪表PRC419·。
2.根据权利要求I所述的层状结晶ニ硅酸钠生产线自动控制系统，其特征在于，针对粉碎包装エ段的监控仪表包括在埋刮板机2、粉碎机组5、分筛装置6上设置粒度检测控制仪48。
3.根据权利要求I或2所述的层状结晶ニ硅酸钠生产线自动控制系统，其特征在于，在煤气制造集输エ段中，还包括分设在湿式除尘装置29两路进水管上的常开电磁阀SI和定时电磁阀S2。
4.根据权利要求I或2所述的层状结晶ニ硅酸钠生产线自动控制系统，其特征在干，DCS系统的电源模块、主控制模块、通讯总线都按I :1的冗余配置，I/O卡模块根据需要设置冗余的数量。
全文摘要
本发明涉及精细化学品生产线自动控制技术领域的一种层状结晶二硅酸钠生产线自动控制系统。该生产线的自控系统采用DCS分级控制系统，结合网络技术建立的包括管理系统、操作系统、控制系统和分布于煤气制造和集输工段、泡花碱溶解工段、喷雾干燥工段、高温结晶工段和粉碎包装工段的监控仪表。本发明通过对整个生产线的各个工艺阶段全过程进行监控，实现生产控制和调优的自动化，并及时把测试所得信息反馈到生产线上，大大提高自动化程度，降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，实现产品生产的环保化、产业化、规模化。
文档编号C01B33/32GK102976346SQ20121025291
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者张琳庆, 盖志明, 张茂强 申请人:山东胜通集团股份有限公司