變頻技術(shù)在催化劑廠完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造中的應(yīng)用
2006/11/26 21:16:00
摘要
本文介紹變頻技術(shù)和綠色設(shè)計(jì)技術(shù)在催化劑廠完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造中的應(yīng)用，并說明系統(tǒng)最優(yōu)控制及最優(yōu)控制參數(shù)的計(jì)算。系統(tǒng)運(yùn)行情況較好，值得推廣使用。
關(guān)鍵詞
變頻調(diào)速、雙閉環(huán)、綠色設(shè)計(jì)和制造、最優(yōu)控制
Abstract：
The paper provides the application on the frequency inverters technique and green designing of perfecting the new type activator yield arts and crafts rebuild in activator factory, and explains the calculate of the best of all control and the best of all control parameter in the system. The system runs preferably and spreads used broadly.
Keyword：
Frequency inverters adjusting speed 、Double closed loop、Green designing and making 、the best of all control
1、引言
某催化劑廠在完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造前的生產(chǎn)工藝過程是：先從輸送管道向攪拌罐投入一定量的高嶺土，再投入一定量的分散劑，經(jīng)過2.2小時(shí)反應(yīng)后，再依次加入其他7種物料，這樣做存在以下問題：(1)由于反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。(2)由于計(jì)量設(shè)備落后，人為影響因素較重，投入分散劑量不能很好控制，投入過多，生產(chǎn)成本大大提高，造成浪費(fèi)，投入過少，影響產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品不合格率提高，造成大量的廢品。 (3)由于物料的特殊化學(xué)性質(zhì)，腐蝕性及粉塵污染較嚴(yán)重，嚴(yán)重影響工人的身體健康。
近幾年來，工業(yè)過程自動(dòng)化程度越來越高及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，變頻技術(shù)以其優(yōu)異的性能，在國(guó)內(nèi)外得以廣泛應(yīng)用，特別是隨著中國(guó)加入WTO以后，石化行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)更加日趨激烈，并對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出更高的要求。針對(duì)原生產(chǎn)工藝過程中存在的問題，經(jīng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)商量決定對(duì)催化劑生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，保留其它7臺(tái)儲(chǔ)料罐不變，主要對(duì)高嶺土、鋁石及分散劑打漿進(jìn)行改造，改造方案為：(1)高嶺土打漿與儲(chǔ)備2套；(2)鋁石打漿與儲(chǔ)備1套；(3)分散劑打漿與儲(chǔ)備1套。文中重點(diǎn)介紹變頻調(diào)速的雙閉環(huán)控制及綠色設(shè)計(jì)的應(yīng)用。
2、調(diào)速控制單元的組成及工作原理
2、1調(diào)速控制單元的組成
變頻調(diào)速控制單元主要由DCS、PLC、配料皮帶秤、星型給料機(jī)、變頻器、調(diào)節(jié)器、流量計(jì)、電氣轉(zhuǎn)換閥等組成。其工藝流程見圖1所示：
2、2調(diào)速控制單元的工作原理
變頻調(diào)速控制回路構(gòu)成雙閉環(huán)回路，見圖2：第一路閉環(huán)回路主要由電子皮帶秤、電腦積算器、變頻器、AI調(diào)節(jié)器、星型給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)等組成。變頻器選用臺(tái)達(dá)VFD015A43B，它主要用于控制星型給料機(jī)給料，配料皮帶秤檢測(cè)流經(jīng)輸送機(jī)上的物料，并將信號(hào)傳送給電腦積算器，由電腦積算器發(fā)4～20mA的模擬信號(hào)給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器發(fā)出兩路4～20mA的模擬信號(hào)，一路傳送給DCS系統(tǒng)，將其乘以系數(shù)K，作為第二個(gè)閉環(huán)回路的目標(biāo)值；另一路傳送給變頻器，通過調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)變頻器的V/F值，來調(diào)節(jié)星型給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保證流經(jīng)皮帶輸送機(jī)的高嶺土比較均勻，目的是產(chǎn)生較穩(wěn)定和準(zhǔn)確的流量；第二路閉環(huán)控制是根據(jù)第一路傳送的量來調(diào)節(jié)分散劑的量，使分散劑的量跟隨高嶺土的量發(fā)生變化，一方面保證調(diào)節(jié)閥正常工作，另一方面又能保證高嶺土和分散劑按一定比例混合，保證配比的準(zhǔn)確性，從而保證混合料的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的可靠性。
2、3最優(yōu)控制及控制系數(shù)的計(jì)算與設(shè)置
生產(chǎn)過程是個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，生產(chǎn)過程中的某一時(shí)刻的某一環(huán)節(jié)似乎是不可控的，因而造成生產(chǎn)被動(dòng)或增加勞動(dòng)強(qiáng)度。最優(yōu)控制不僅要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程相對(duì)靜態(tài)時(shí)的最優(yōu)，而且要求從一個(gè)工況轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪还r時(shí)也要自動(dòng)起到最優(yōu)，即達(dá)到動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制。所謂動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制就是要找出起控制作用的參數(shù)的一個(gè)或一組參數(shù)，使要控制的目標(biāo)參數(shù)的函數(shù)在滿足約束條件下最優(yōu)。
要想達(dá)到最優(yōu)控制，關(guān)鍵是要確定合適的控制系數(shù)，那么怎樣對(duì)PID調(diào)節(jié)器的控制系數(shù)進(jìn)行計(jì)算與設(shè)置呢？
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，首先應(yīng)把流量大小轉(zhuǎn)化成計(jì)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，建立信號(hào)之間的聯(lián)系，該系統(tǒng)中是將流量信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，即4～20mA模擬電流，該電流的大小與流量大小成正比，這樣，顯然應(yīng)先把生產(chǎn)工藝上流量比值K折算成DCS內(nèi)部的比值系數(shù)K＇，才能進(jìn)行比值設(shè)定，由圖2可知：
I1=Q1/Q1max×I ⑴
I2=Q2/Q2max×I ⑵
式中：I1為高嶺土流量對(duì)應(yīng)的電流； I2為分散劑流量對(duì)應(yīng)的電流
Q1為高嶺土對(duì)應(yīng)的流量； Q2為分散劑對(duì)應(yīng)的流量
Q1max為高嶺土設(shè)置的最大流量；Q2max為分散劑設(shè)置的最大流量
I為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（20mADC）
設(shè)：K＇= I1＇/I1 ⑶
K＇為比值器的控制系數(shù)，要使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)控制，即系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，須使
I1＇=I2 ⑷
又設(shè)：K=Q2/Q1 ⑸
K為生產(chǎn)工藝要求的比值，由⑴～⑸式可得：
K＇=K×Q1max/Q2max ⑹
由⑹式可知：K＇與測(cè)量?jī)x表的設(shè)置量程值有關(guān)，而與生產(chǎn)負(fù)荷Q1、Q2的大小無關(guān)。其次，根據(jù)生產(chǎn)過程中的情況進(jìn)行計(jì)算來確定控制系數(shù)，例如該系統(tǒng)中高嶺土的輸送能力為6t/h，分散劑的輸送量為1.2t/h?？傻茫篕＇=K×1.2/6=K/5=0.2K。當(dāng)K=0.2時(shí)，K＇=0.04；當(dāng)K=0.5時(shí)，K＇=0.1；當(dāng)K=1時(shí)， K＇=0.2，K＇值是根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，通過上位機(jī)對(duì)DCS系統(tǒng)內(nèi)部2#PID進(jìn)行設(shè)置。
2、4控制趨勢(shì)曲線
要達(dá)到系統(tǒng)工藝改造的目的，必須要求分散劑能夠很好地跟隨高嶺土的變化而變化，同時(shí)要求高嶺土的給料量能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。盡管現(xiàn)場(chǎng)影響因素較多，但通過廣大人員的密切配合，最終將系統(tǒng)調(diào)試成功，系統(tǒng)控制趨勢(shì)曲線見圖3示：
3、綠色設(shè)計(jì)與制造
綠色設(shè)計(jì)與制造是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路，它將生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)聯(lián)結(jié)成一個(gè)協(xié)調(diào)發(fā)展的有機(jī)整體，要求經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須考慮自然生態(tài)環(huán)境的長(zhǎng)期承載能力，滿足人類長(zhǎng)遠(yuǎn)生成的需要。
在系統(tǒng)的工藝改造中，從系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)到生成產(chǎn)品，包括生產(chǎn)過程中的周轉(zhuǎn)物、回收物及廢棄物等，都充分地利用綠色設(shè)計(jì)的新思想。例如系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)選擇時(shí)，將綠色設(shè)計(jì)新思想擺在首位，在滿足生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能多地采用綠色設(shè)計(jì)；當(dāng)在滿足生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量和采用綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生沖突時(shí)，采取資金傾斜政策，以滿足實(shí)際需要。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，將影響環(huán)境因素及預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，使生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染減少到最小，從根本上防治了污染，節(jié)約了能源和資源。設(shè)計(jì)中，采用HONEYWELL公司的DCS集散控制系統(tǒng)和變頻調(diào)速技術(shù)，真正體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)，全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，大大減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、降低噪聲污染、節(jié)約電能及減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。在物流過程中，實(shí)現(xiàn)將物料進(jìn)行全密封裝置，從而杜絕了粉狀及粉粒狀物料（如鋁石、高嶺土等）對(duì)周圍環(huán)境的污染，保護(hù)工人的身體健康。提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和可持續(xù)發(fā)展能力。
4、工藝改造中存在問題及解決
4、1DCS采集的數(shù)據(jù)存在問題及解決
由于DCS主要采集4～20mA模擬電流信號(hào)，模擬電流存在自身的缺陷，特別是采集的4～20m流量信號(hào)通過調(diào)節(jié)器進(jìn)行變送后造成的誤差更大，同時(shí)由于調(diào)節(jié)器內(nèi)部采用2路4～20mA模塊，相互之間干擾較嚴(yán)重，傳送到DCS的信號(hào)發(fā)現(xiàn)明顯失蹤。后來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有兩種方式可以解決：其一：更換PID內(nèi)部4～20mA模塊，采用光電隔離型模塊，并對(duì)系統(tǒng)的接地加以處理。其二：直接采集電腦積算器的模擬信號(hào)，但是積算器的接口只有一個(gè)，后來對(duì)積算器的模擬輸出進(jìn)行改造，使其準(zhǔn)確的將一路4～20mA模擬接口同時(shí)送給調(diào)節(jié)器和DCS，既保證調(diào)節(jié)器正常調(diào)節(jié)，又滿足DCS準(zhǔn)確采集流過輸送機(jī)的物料。
4、2調(diào)節(jié)閥變化頻率過快
調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的超調(diào)現(xiàn)象，系統(tǒng)振蕩較嚴(yán)重，星型給料機(jī)時(shí)停時(shí)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)閥頻率變化過快，不能正常工作，容易損壞。其原因主要是：料倉(cāng)不能均勻下料、現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)現(xiàn)象較嚴(yán)重、積算器和調(diào)節(jié)器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不合適。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況逐個(gè)進(jìn)行排除，從而保證調(diào)節(jié)閥正常工作。
4、3變頻器控制方案的實(shí)現(xiàn)
由于接就原生產(chǎn)工藝，由兩個(gè)料倉(cāng)對(duì)輸送機(jī)（內(nèi)裝電子皮帶秤）進(jìn)行給料，從而需要2臺(tái)星型料機(jī)進(jìn)行給料，經(jīng)過多方面論證及生產(chǎn)工藝需要，采用2臺(tái)變頻器進(jìn)行控制，但只提供一路4～20模擬信號(hào)，同時(shí)采用變頻器轉(zhuǎn)換開關(guān)，根據(jù)生產(chǎn)需要選用其中一臺(tái)或2臺(tái)全部工作。
5、當(dāng)前應(yīng)用效果。
經(jīng)過為期一年左右時(shí)間對(duì)原生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)改造，現(xiàn)已投入運(yùn)行，通過幾個(gè)月試運(yùn)行來看，使用效果較好，具體表現(xiàn)在以下幾方面：
5、1生產(chǎn)效率大大提高
原生產(chǎn)工藝中高嶺土和分散劑反應(yīng)時(shí)間約為2.2小時(shí)，反應(yīng)后的混合物與其它七種物料反應(yīng)時(shí)間為40分鐘，可見改造后生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)效率比以前提高4倍。
5、2系統(tǒng)可靠性大大提高
由于系統(tǒng)采用DCS集散控制系統(tǒng)，PLC、變頻器、電氣轉(zhuǎn)換閥等均采用進(jìn)口器件，并經(jīng)過嚴(yán)格篩選，系統(tǒng)工作幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)一直運(yùn)行穩(wěn)定。
本文介紹變頻技術(shù)和綠色設(shè)計(jì)技術(shù)在催化劑廠完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造中的應(yīng)用，并說明系統(tǒng)最優(yōu)控制及最優(yōu)控制參數(shù)的計(jì)算。系統(tǒng)運(yùn)行情況較好，值得推廣使用。
關(guān)鍵詞
變頻調(diào)速、雙閉環(huán)、綠色設(shè)計(jì)和制造、最優(yōu)控制
Abstract：
The paper provides the application on the frequency inverters technique and green designing of perfecting the new type activator yield arts and crafts rebuild in activator factory, and explains the calculate of the best of all control and the best of all control parameter in the system. The system runs preferably and spreads used broadly.
Keyword：
Frequency inverters adjusting speed 、Double closed loop、Green designing and making 、the best of all control
1、引言
某催化劑廠在完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造前的生產(chǎn)工藝過程是：先從輸送管道向攪拌罐投入一定量的高嶺土，再投入一定量的分散劑，經(jīng)過2.2小時(shí)反應(yīng)后，再依次加入其他7種物料，這樣做存在以下問題：(1)由于反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。(2)由于計(jì)量設(shè)備落后，人為影響因素較重，投入分散劑量不能很好控制，投入過多，生產(chǎn)成本大大提高，造成浪費(fèi)，投入過少，影響產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品不合格率提高，造成大量的廢品。 (3)由于物料的特殊化學(xué)性質(zhì)，腐蝕性及粉塵污染較嚴(yán)重，嚴(yán)重影響工人的身體健康。
近幾年來，工業(yè)過程自動(dòng)化程度越來越高及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，變頻技術(shù)以其優(yōu)異的性能，在國(guó)內(nèi)外得以廣泛應(yīng)用，特別是隨著中國(guó)加入WTO以后，石化行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)更加日趨激烈，并對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出更高的要求。針對(duì)原生產(chǎn)工藝過程中存在的問題，經(jīng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)商量決定對(duì)催化劑生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，保留其它7臺(tái)儲(chǔ)料罐不變，主要對(duì)高嶺土、鋁石及分散劑打漿進(jìn)行改造，改造方案為：(1)高嶺土打漿與儲(chǔ)備2套；(2)鋁石打漿與儲(chǔ)備1套；(3)分散劑打漿與儲(chǔ)備1套。文中重點(diǎn)介紹變頻調(diào)速的雙閉環(huán)控制及綠色設(shè)計(jì)的應(yīng)用。
2、調(diào)速控制單元的組成及工作原理
2、1調(diào)速控制單元的組成
變頻調(diào)速控制單元主要由DCS、PLC、配料皮帶秤、星型給料機(jī)、變頻器、調(diào)節(jié)器、流量計(jì)、電氣轉(zhuǎn)換閥等組成。其工藝流程見圖1所示：
2、2調(diào)速控制單元的工作原理
變頻調(diào)速控制回路構(gòu)成雙閉環(huán)回路，見圖2：第一路閉環(huán)回路主要由電子皮帶秤、電腦積算器、變頻器、AI調(diào)節(jié)器、星型給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)等組成。變頻器選用臺(tái)達(dá)VFD015A43B，它主要用于控制星型給料機(jī)給料，配料皮帶秤檢測(cè)流經(jīng)輸送機(jī)上的物料，并將信號(hào)傳送給電腦積算器，由電腦積算器發(fā)4～20mA的模擬信號(hào)給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器發(fā)出兩路4～20mA的模擬信號(hào)，一路傳送給DCS系統(tǒng)，將其乘以系數(shù)K，作為第二個(gè)閉環(huán)回路的目標(biāo)值；另一路傳送給變頻器，通過調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)變頻器的V/F值，來調(diào)節(jié)星型給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保證流經(jīng)皮帶輸送機(jī)的高嶺土比較均勻，目的是產(chǎn)生較穩(wěn)定和準(zhǔn)確的流量；第二路閉環(huán)控制是根據(jù)第一路傳送的量來調(diào)節(jié)分散劑的量，使分散劑的量跟隨高嶺土的量發(fā)生變化，一方面保證調(diào)節(jié)閥正常工作，另一方面又能保證高嶺土和分散劑按一定比例混合，保證配比的準(zhǔn)確性，從而保證混合料的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的可靠性。
2、3最優(yōu)控制及控制系數(shù)的計(jì)算與設(shè)置
生產(chǎn)過程是個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，生產(chǎn)過程中的某一時(shí)刻的某一環(huán)節(jié)似乎是不可控的，因而造成生產(chǎn)被動(dòng)或增加勞動(dòng)強(qiáng)度。最優(yōu)控制不僅要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程相對(duì)靜態(tài)時(shí)的最優(yōu)，而且要求從一個(gè)工況轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪还r時(shí)也要自動(dòng)起到最優(yōu)，即達(dá)到動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制。所謂動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制就是要找出起控制作用的參數(shù)的一個(gè)或一組參數(shù)，使要控制的目標(biāo)參數(shù)的函數(shù)在滿足約束條件下最優(yōu)。
要想達(dá)到最優(yōu)控制，關(guān)鍵是要確定合適的控制系數(shù)，那么怎樣對(duì)PID調(diào)節(jié)器的控制系數(shù)進(jìn)行計(jì)算與設(shè)置呢？
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，首先應(yīng)把流量大小轉(zhuǎn)化成計(jì)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，建立信號(hào)之間的聯(lián)系，該系統(tǒng)中是將流量信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，即4～20mA模擬電流，該電流的大小與流量大小成正比，這樣，顯然應(yīng)先把生產(chǎn)工藝上流量比值K折算成DCS內(nèi)部的比值系數(shù)K＇，才能進(jìn)行比值設(shè)定，由圖2可知：
I1=Q1/Q1max×I ⑴
I2=Q2/Q2max×I ⑵
式中：I1為高嶺土流量對(duì)應(yīng)的電流； I2為分散劑流量對(duì)應(yīng)的電流
Q1為高嶺土對(duì)應(yīng)的流量； Q2為分散劑對(duì)應(yīng)的流量
Q1max為高嶺土設(shè)置的最大流量；Q2max為分散劑設(shè)置的最大流量
I為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（20mADC）
設(shè)：K＇= I1＇/I1 ⑶
K＇為比值器的控制系數(shù)，要使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)控制，即系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，須使
I1＇=I2 ⑷
又設(shè)：K=Q2/Q1 ⑸
K為生產(chǎn)工藝要求的比值，由⑴～⑸式可得：
K＇=K×Q1max/Q2max ⑹
由⑹式可知：K＇與測(cè)量?jī)x表的設(shè)置量程值有關(guān)，而與生產(chǎn)負(fù)荷Q1、Q2的大小無關(guān)。其次，根據(jù)生產(chǎn)過程中的情況進(jìn)行計(jì)算來確定控制系數(shù)，例如該系統(tǒng)中高嶺土的輸送能力為6t/h，分散劑的輸送量為1.2t/h?？傻茫篕＇=K×1.2/6=K/5=0.2K。當(dāng)K=0.2時(shí)，K＇=0.04；當(dāng)K=0.5時(shí)，K＇=0.1；當(dāng)K=1時(shí)， K＇=0.2，K＇值是根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，通過上位機(jī)對(duì)DCS系統(tǒng)內(nèi)部2#PID進(jìn)行設(shè)置。
2、4控制趨勢(shì)曲線
要達(dá)到系統(tǒng)工藝改造的目的，必須要求分散劑能夠很好地跟隨高嶺土的變化而變化，同時(shí)要求高嶺土的給料量能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。盡管現(xiàn)場(chǎng)影響因素較多，但通過廣大人員的密切配合，最終將系統(tǒng)調(diào)試成功，系統(tǒng)控制趨勢(shì)曲線見圖3示：
3、綠色設(shè)計(jì)與制造
綠色設(shè)計(jì)與制造是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路，它將生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)聯(lián)結(jié)成一個(gè)協(xié)調(diào)發(fā)展的有機(jī)整體，要求經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須考慮自然生態(tài)環(huán)境的長(zhǎng)期承載能力，滿足人類長(zhǎng)遠(yuǎn)生成的需要。
在系統(tǒng)的工藝改造中，從系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)到生成產(chǎn)品，包括生產(chǎn)過程中的周轉(zhuǎn)物、回收物及廢棄物等，都充分地利用綠色設(shè)計(jì)的新思想。例如系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)選擇時(shí)，將綠色設(shè)計(jì)新思想擺在首位，在滿足生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能多地采用綠色設(shè)計(jì)；當(dāng)在滿足生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量和采用綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生沖突時(shí)，采取資金傾斜政策，以滿足實(shí)際需要。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，將影響環(huán)境因素及預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，使生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染減少到最小，從根本上防治了污染，節(jié)約了能源和資源。設(shè)計(jì)中，采用HONEYWELL公司的DCS集散控制系統(tǒng)和變頻調(diào)速技術(shù)，真正體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)，全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，大大減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、降低噪聲污染、節(jié)約電能及減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。在物流過程中，實(shí)現(xiàn)將物料進(jìn)行全密封裝置，從而杜絕了粉狀及粉粒狀物料（如鋁石、高嶺土等）對(duì)周圍環(huán)境的污染，保護(hù)工人的身體健康。提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和可持續(xù)發(fā)展能力。
4、工藝改造中存在問題及解決
4、1DCS采集的數(shù)據(jù)存在問題及解決
由于DCS主要采集4～20mA模擬電流信號(hào)，模擬電流存在自身的缺陷，特別是采集的4～20m流量信號(hào)通過調(diào)節(jié)器進(jìn)行變送后造成的誤差更大，同時(shí)由于調(diào)節(jié)器內(nèi)部采用2路4～20mA模塊，相互之間干擾較嚴(yán)重，傳送到DCS的信號(hào)發(fā)現(xiàn)明顯失蹤。后來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有兩種方式可以解決：其一：更換PID內(nèi)部4～20mA模塊，采用光電隔離型模塊，并對(duì)系統(tǒng)的接地加以處理。其二：直接采集電腦積算器的模擬信號(hào)，但是積算器的接口只有一個(gè)，后來對(duì)積算器的模擬輸出進(jìn)行改造，使其準(zhǔn)確的將一路4～20mA模擬接口同時(shí)送給調(diào)節(jié)器和DCS，既保證調(diào)節(jié)器正常調(diào)節(jié)，又滿足DCS準(zhǔn)確采集流過輸送機(jī)的物料。
4、2調(diào)節(jié)閥變化頻率過快
調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的超調(diào)現(xiàn)象，系統(tǒng)振蕩較嚴(yán)重，星型給料機(jī)時(shí)停時(shí)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)閥頻率變化過快，不能正常工作，容易損壞。其原因主要是：料倉(cāng)不能均勻下料、現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)現(xiàn)象較嚴(yán)重、積算器和調(diào)節(jié)器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不合適。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況逐個(gè)進(jìn)行排除，從而保證調(diào)節(jié)閥正常工作。
4、3變頻器控制方案的實(shí)現(xiàn)
由于接就原生產(chǎn)工藝，由兩個(gè)料倉(cāng)對(duì)輸送機(jī)（內(nèi)裝電子皮帶秤）進(jìn)行給料，從而需要2臺(tái)星型料機(jī)進(jìn)行給料，經(jīng)過多方面論證及生產(chǎn)工藝需要，采用2臺(tái)變頻器進(jìn)行控制，但只提供一路4～20模擬信號(hào)，同時(shí)采用變頻器轉(zhuǎn)換開關(guān)，根據(jù)生產(chǎn)需要選用其中一臺(tái)或2臺(tái)全部工作。
5、當(dāng)前應(yīng)用效果。
經(jīng)過為期一年左右時(shí)間對(duì)原生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)改造，現(xiàn)已投入運(yùn)行，通過幾個(gè)月試運(yùn)行來看，使用效果較好，具體表現(xiàn)在以下幾方面：
5、1生產(chǎn)效率大大提高
原生產(chǎn)工藝中高嶺土和分散劑反應(yīng)時(shí)間約為2.2小時(shí)，反應(yīng)后的混合物與其它七種物料反應(yīng)時(shí)間為40分鐘，可見改造后生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)效率比以前提高4倍。
5、2系統(tǒng)可靠性大大提高
由于系統(tǒng)采用DCS集散控制系統(tǒng)，PLC、變頻器、電氣轉(zhuǎn)換閥等均采用進(jìn)口器件，并經(jīng)過嚴(yán)格篩選，系統(tǒng)工作幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)一直運(yùn)行穩(wěn)定。
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