孟 浩，張生太，李小飛，史忠錄，霍永星

(1.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司鉀肥公司，青海格爾木 816099；2.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木 816099)

目前，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司鉀肥分公司(以下簡稱“鉀肥分公司”)鉀肥生產(chǎn)裝置雖然工藝較為成熟，但是生產(chǎn)裝置的信息化和自動化水平比較落后，相對而言，目前新增百萬噸鉀肥項目的信息化和自動化水平較高，根據(jù)青海鹽湖工業(yè)股份有限公司(以下簡稱“公司”)“走出鉀”的長遠發(fā)展戰(zhàn)略，對提高公司鉀肥裝置的信息化和自動化有著重要意義。根據(jù)公司管控一體化項目總體安排，鉀肥生產(chǎn)裝置要實現(xiàn)自動化、半自動化和無人值守化。

鉀肥生產(chǎn)過程中，結(jié)晶器工序是加工車間的一個關(guān)鍵工序，而結(jié)晶器中的溶解液比重是結(jié)晶器控制工藝過程的基本依據(jù)，工藝參數(shù)的調(diào)整精準(zhǔn)與否直接決定了產(chǎn)品品位的高低和生產(chǎn)系統(tǒng)回收率的高低，而比重作為結(jié)晶器工序多個工藝參數(shù)中最重要的一項，其檢測的精確度直接影響其他參數(shù)的調(diào)整。目前比重的檢測方法是用比重計人工測量，時間間隔為1 h，此數(shù)據(jù)作為工藝調(diào)整的依據(jù)。由于比重計的精確度和不同崗位人員的測量帶來的誤差和檢測時間的滯后性，使得比重的檢測就顯得不連續(xù)和粗放，即結(jié)晶器的溢流比重的調(diào)節(jié)屬于粗放型調(diào)節(jié)，這就導(dǎo)致整個結(jié)晶工序的各工藝參數(shù)調(diào)整都處于間歇性、粗放型調(diào)整，不能滿足結(jié)晶器生產(chǎn)工藝精細化微調(diào)的可控要求。因此，如果能實現(xiàn)實時、在線、穩(wěn)定、可靠的比重測量，對提高生產(chǎn)工藝精細化微調(diào)水平和工藝自動化水平、減少崗位員工的勞動強度，有著極其重大的意義。

1 結(jié)晶器專用比重自動檢測系統(tǒng)研究原理和方法

1.1 研究原理

將“反浮選—冷結(jié)晶”生產(chǎn)工藝“冷結(jié)晶”工序中，生產(chǎn)使用設(shè)備結(jié)晶器溢流液通過取樣泵，將溢流液經(jīng)過沉降處理后，沉降后的清液通過密度檢測裝置，測出其密度，由于密度和比重在數(shù)值上一致，故密度檢測裝置測量出的數(shù)字即為溢流液比重，通過PLC控制系統(tǒng)將讀數(shù)讀出，顯示在觸屏人機界面。

1.2 研究方法

檢測對象通過取樣泵進入初級自動過濾器，自動初級過濾裝置將檢測對象中大顆粒物料進行初步過濾，小顆粒礦漿液進入多級沉降過濾系統(tǒng)，便于礦漿液能夠充分沉淀，保證檢測對象數(shù)據(jù)的真實性、有效性，經(jīng)過沉降裝置后進入密度檢測裝置，檢測裝置檢測密度后由PLC控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，最終數(shù)據(jù)顯示在觸摸屏人機界面上，檢測對象通過密度檢測裝置后流出本發(fā)明裝置，整個檢測結(jié)束。

所有控制參數(shù)通過觸摸屏人機界面進行調(diào)整，反沖洗間隔時間調(diào)整范圍為0 min～∞ min，反沖洗控制閥控制間隔時間為0 min～∞ min，數(shù)據(jù)采集間隔時間為0 min～∞ min。

2 主要研究過程

2.1 取樣技術(shù)

由于結(jié)晶器相對較高，設(shè)備放置在結(jié)晶器操作平臺時，平臺離結(jié)晶器溢流液液位相差大約1 m，傳統(tǒng)的離心泵需要罐泵才能進行取樣，而且結(jié)晶器溢流復(fù)雜的供礦條件，溢流液中含有小顆粒懸浮物，容易對傳統(tǒng)離心泵或真空泵密封造成損壞，經(jīng)常性造成故障，設(shè)備運行不穩(wěn)，通過泵設(shè)備選型，選擇適合該設(shè)備的取樣泵尤其關(guān)鍵，需要選擇一種能夠自動抽樣、設(shè)備運行較為穩(wěn)定、能適應(yīng)目前現(xiàn)場惡劣供礦環(huán)境的自吸真空泵。

2.2 沉降過濾技術(shù)

傳統(tǒng)結(jié)晶器溢流比重的測定使用比重計，比重測量筒取樣后要求最少沉淀15 min，以保證結(jié)晶器溢流液能夠澄清，保證比重計測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。研究中選擇設(shè)計一種較為合適、體積較小、沉淀效果好的沉淀過濾裝置，讓其對數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確度提供可靠的技術(shù)保證。

2.3 反沖洗技術(shù)

目前，結(jié)晶器溢流液在管道中長時間運行容易結(jié)鹽而堵塞管道，在設(shè)備設(shè)計過程中需選擇不結(jié)鹽的材質(zhì)，所以設(shè)計過程中需充分考慮防結(jié)鹽技術(shù)，由于結(jié)晶器溢流結(jié)鹽物均能溶于水，在設(shè)計時考慮了淡水反沖洗技術(shù)。

2.4 自動化控制技術(shù)

由于該研究主要是實現(xiàn)結(jié)晶器溢流液的自動在線實時測量技術(shù)，除了設(shè)備硬件要求條件苛刻外，對于軟件PLC的控制編程也很關(guān)鍵，通過觸屏人機界面較好的控制硬件設(shè)施，確保數(shù)據(jù)的及時傳輸和記錄，能夠及時顯現(xiàn)在人機觸摸屏，能夠及時將數(shù)據(jù)傳送至主控室或者傳輸?shù)疥P(guān)鍵人員手機信息中。

3 存在的問題及建議

結(jié)晶器溢流液在線檢設(shè)備的成果開發(fā)雖然通過了鉀肥分公司的應(yīng)用，通過不斷改進和優(yōu)化，開發(fā)出具體數(shù)字2或3等代產(chǎn)品(RODM1401)在線檢測設(shè)備，基本符合設(shè)計目的。但是也存在部分設(shè)備設(shè)計不合理等，主要體現(xiàn)在：

(1)經(jīng)過長時間運行后，發(fā)現(xiàn)設(shè)備硬件部分碳鋼管道材質(zhì)生銹，長時間運行可能出現(xiàn)接頭、焊縫漏料等問題。

(2)該儀器沒有泵的自檢系統(tǒng)，如果泵損壞后，該套儀器仍繼續(xù)工作或者兩臺泵之間不能實現(xiàn)自助切換。

(3)取樣泵取樣管道口液位計和淡水壓力傳感器在PLC控制中都預(yù)留了相關(guān)接口，但是硬件暫時缺失。

(4)由于設(shè)備的試驗在新百萬噸進行，如果設(shè)備在冬季室外放置時，需要考慮反沖洗淡水管道的保溫工作，防止淡水管道凍裂。

建議正式上線后解決目前存在的問題，并及時與主控室和崗位工控機進行數(shù)據(jù)傳送，并實時反饋于工控機主界面上。

4 結(jié)論

結(jié)晶器專用比重自動檢測系統(tǒng)在鉀肥分公司百萬噸項目裝置中應(yīng)用后，可以實現(xiàn)結(jié)晶器溢流液的實時檢測，可以根據(jù)溢流液的比重及時調(diào)整結(jié)晶器其他參數(shù)。由于人工測量比重后再進行調(diào)節(jié)結(jié)晶器，參數(shù)的調(diào)整實際落后于當(dāng)前結(jié)晶器狀況。實現(xiàn)在線檢測后，可以讓結(jié)晶器的調(diào)整提前，便于工藝參數(shù)更加可靠和生產(chǎn)更加穩(wěn)定。