語言切換:中文 | English

您現在的位置:首頁技術論文 > 散裝乳化炸藥乳化基質固定式地面站生產乳化控制系統安全性研究
所有
科研技術

0731-88936255

www.xxlfsy.live

長沙市岳麓區麓谷大道627
號麓谷新長海B2棟9樓

科研動態

散裝乳化炸藥乳化基質固定式地面站生產乳化控制系統安全性研究

作者:王少波日期:2017年6月5日 14:29

(湖南金能科技股份有限公司,湖南 長沙 410205)

摘  要:本文對目前廣泛應用于散裝乳化炸藥地面站的生產乳化控制系統安全性進行了理論及實際分析,分別對PLC-計算機組態自動控制系統安全連鎖保護裝置、視頻監視系統、門禁系統,可實現在線數據查詢、故障連鎖停機、緊急停機及自動報警功能進行驗證,并且得到了有效判據。此外,提出了安全生產相關措施,優化了系統安全聯鎖,得到了生產乳化控制系統安全可靠參數。
關鍵詞:乳膠基質  生產線  生產乳化控制系統  系統聯鎖 安全性


1.背景
伴隨著民爆行業進步的不斷推進和工業炸藥生產線生產能力的不斷提高,根據國家針對炸藥生產安全性、減少在線人數、散裝乳化炸藥優越性和推廣性等有關要求,湖南金能科技股份有限公司研制開發的現場混裝乳化炸藥,符合我國國情并達到《關于民用爆炸物品行業技術進步的指導意見》和《關于提升工業炸藥生產線本質安全水平的指導意見》的要求,為在此基礎上提升乳化炸藥生產線整體技術水平,公司研制通過現場總線控制技術,觸摸屏和工業計算機實現雙機冗余控制的新一代乳化基質智能化、自動化生產工藝技術及設備。
為了符合相關工函要求,健全和規范技術轉讓程序,嚴格新技術、新設備的安全性驗證制度,是今后公司研發設備工藝安全性的保障,也同樣是公司加強安全管理的一個方向。因此,本文主要對散裝乳化炸藥乳化基質固定式地面站整線關鍵設備、自動控制系統及生產線的安全性、可靠性進行探討。


2.散裝乳化炸藥乳化基質固定式地面站生產工藝控制系統 
散裝乳化炸藥乳化基質固定式地面站生產工藝技術及設備,采用PLC-計算機組態自動控制系統、系統具有安全連鎖保護裝置、視頻監視系統、門禁系統,可實現在線數據查詢、故障連鎖停機、緊急停機及自動報警功能,并可自控與手控切換。湖南金能科技股份有限公司通過鑒定的現場混裝散裝乳化炸藥工藝配方、現場混裝車及地面站設備,通過了國家級安全評價機構檢測,安全性良好。由現場混裝乳化炸藥現場混裝車及地面站生產的乳化炸藥產品,通過了國家級質量檢測機構的檢測,產品性能達到或超過了國家標準的要求。該生產線原材料來源廣泛,生產工藝流暢簡捷,安全系數高,產品質量安全穩定,布局合理。
2.1驗證范圍
采用采用各類傳感元器件、分散型控制系統(DCS)、人機界面、可編程控制器(PLC)、視頻監控系統、對講系統自動檢測整線生產工藝和設備參數,實現全線聯動與自動控制,驗證自動控制系統運行的安全性。
2.2考核指標
溫度、壓力、液位等工藝參數和工藝設備參數實現自動檢測、超限報警及聯鎖停機保護;系統超溫、超壓、斷料、過載、過流、斷水等安全聯鎖功能正常,設備出現故障會自動聯鎖報警停止運行,工作穩定,無誤動作發生;
各安全聯鎖裝置定期驗證有效;
安全運行時間不低于12個月。
全線數字化自動控制率達到90%以上。
2.3自動控制系統安全性驗證情況
通過收集乳化系統自動控制系統對單機和全線聯動、聯控、安全聯鎖措施及參數等資料,從而驗證了固定站生產工藝設備裝置的安全性。
乳化基質固定式地面站生產線自動控制系統全部采用湖南金能科技股份有限公司的專有技術。本控制系統主要由以下三部分構成:生產自動控制系統、視頻監控系統、對講系統。生產自動控制系統設有多個主要溫度、壓力、重量、液位、流量檢測點,實現了自動檢測和設備的自診斷,實時進行參數遠程設定、監控、記錄、指示、報警、聯鎖停機。整條生產線除油、水相配料工序外,其他工序實現無人化操作。本系統可與廠內局域網建立連接,實現遠程監控管理,廠內部局域網的任一個節點上獲得授權后可,登錄監控畫面,觀察或控制(須獲得相應授權)地面站的運行。
2.3.1冗余檢測和自診斷
① 系統結構的高度分散性。集散型控制系統已構成一種新的全分散性控制系統的體系結構。系統將傳感測量、補償計算、工程處理與控制等功能分散到現場設備中完成,即可完成自動控制的基本功能,并可隨時診斷設備的運行狀態,實現了自動檢測和設備的自診斷。控制系統能對所有傳感器的工作狀態實時檢測,能對所有參數進行實時存儲,確保生產線能實現智能控制和信息化管理。
② 生產管理的高度集約化。提高了系統的準確性與可靠性。系統具有自動配料、控溫、補水、加料、自動開關機等功能,并設置有過載、超溫、超壓、斷料、斷流、過流等保護裝置,生產線各工序之間信息互通、連鎖控制。對過程物料(油相和水相等)流量由輸送泵、流量計、變頻器和PLC實行實時PID跟蹤閉環調節控制,物料配比精確,油水相流量計測量精度達到0.5級,控制誤差不超過0.5%,保證了生產產品質量。
系統使用用工控機、觸摸屏作為上位管理機進行工藝流程及工藝參數的顯示、控制參數的修改等,工作人員通過這些畫面不僅可隨時監視各個生產環節的運行狀況,而且也可隨時根據生產產品的改變而直接對各種工藝參數迸行修改,實現了生產管理的高度集約化。
2.3.2設備狀態的檢測和自診斷
該生產線具有完善的安全聯鎖保護功能,當設備及工藝參數運行值超出設定值時,系統會自動啟動保護功能,自我調節進程,并多級報警。
溫度液位保護:自動調節控制溫度,實現液位進料和出料的聯動保護。
流量超范圍保護:系統判斷流量與產能關系,超限時能智能調節。
壓力超限保護:壓力多級檢測并智能判斷壓差,超限或傳感出現異常時,立即停機、
斷水保護:乳化器在其冷卻水斷流時,能自動延時報警并全線停機。
所有電機都有電流超限報警和過載停機保護。
PLC系統故障的聯鎖:總線故障和系統故障能自動報警停機。
上位機與生產的互鎖:上位機不開啟,生產線不能啟動。
系統能實時讀到這些設備的運行參數:電流、電壓、頻率、轉速、負荷、溫升和故障等。根據這些設備運行的參數值,系統能智能判斷各設備的運行狀況,同時在設備出現異常后能自動報警和聯鎖停機。安全聯鎖驗證情況如表1-1。
表1-1 主要設備控制系統安全聯鎖安全性驗證

設備名稱

自診斷故障現象

檢查標準

定期驗證情況

水相配制罐

1、超溫100℃;
2、攪拌電機過載

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

油相配制罐

1、超溫80℃;
2、攪拌電機過載

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

乳化器

1、出口溫度超溫100℃;
2、振動值超20mm;
3、冷卻水斷流;
4、電機熱繼電器過載
5、過流超30A

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

水相泵

1、出口超壓0.6MPa;
2、流量低于5%;
3、電機熱繼電器過載

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

油相泵

1、出口超壓0.6MPa;
2、流量低于5%;
3、電機熱繼電器過載

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

基質泵

1、出口超溫100℃;
2、出口超壓1.2MPa;
3、電機熱繼電器過載

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

熱水泵

1、電機熱繼電器過載

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

鋼帶

1、冷卻水斷流
2、電機熱繼電器過載

報警保護,啟動安全聯鎖

驗證有效

驗證結論:本固定站自動控制系統設計符合民用爆破器材工廠設計安全規范(GB50089-2007)、《關于提升工業炸藥生產線本質安全生產水平的指導意見》、《民爆企業安全監控系統通用技術要求》、《工業炸藥生產線電子監控系統設置安全技術條件(試行)》相關標準要求。固定站自動控制系統安全功能設置齊備、數據合理,實現了參數自檢測、報警及聯鎖停機保護,各安全聯鎖裝置定期驗證有效,該系統已在固定站上已安全運行了三年。
2.4地面站生產線數控化率驗證情況
全線自動化、智能化情況如下:
生產自動控制系統設有多個主要溫度檢測點的溫度檢測和控制、超溫報警、基質泵出口超壓報警、油相流量的檢測和自動調節、水相流量的檢測和自動調節、柴油添加自動計量、工藝熱水添加自動計量、熱水罐自動補水、油水相斷流保護、水相溶化上料重量自動計量、乳化機冷卻水斷流檢測、乳化機電流檢測、電動機過載檢測和保護等。其中溫度檢測點有:油相溶化罐溫度、水相溶化罐溫度、油相儲罐溫度、水相儲罐溫度、基質溫度、基質泵出口溫度、熱水溫度等。
(1)油水相配料工序:硝酸銨破碎過程和油水相溶、儲罐的加熱保溫、攪拌啟動過程全由控制系統實現運行,控溫閥門、放料閥為氣動閥,由系統自動控制,各個設備、閥門狀態、工藝參數接入控制室和觸摸屏人機界面控制系統實時監控。
(2)乳化工序:該工序在整個生產過程中,各設備狀態、溫度、流量、壓力全過程監控、閉環自動調節、聯鎖保護。閥門、電機由控制系統自動控制開啟或關閉,無需人工現場操作,可實現一鍵自動開機生產,油水相流量根據產能自動調節,停機后自動吹掃。
整個工序實現了從水油相制備到制藥各工序全自動化生產,全線設備和裝置共計50項,全部采用數字化自動控制,數控化率達100%。設備運行可靠、穩定。
表1-2生產線數控化率統計表

序號

設備/裝置名稱

數量

控制方式

1

破碎機

1

數字化自動控制

2

輸送螺旋

2

數字化自動控制

3

水相配制罐攪拌

2

數字化自動控制

4

工藝水添加、流量監控

2

數字化自動控制

5

水相溫控

6

數字化自動控制

6

水相配制罐液位

2

數字化自動控制

7

水相配制罐重量

2

數字化自動控制

8

水相放料

2

數字化自動控制

9

水相輸送

1

數字化自動控制

10

油相配制罐攪拌

2

數字化自動控制

11

油相放料

2

數字化自動控制

12

油相輸送

1

數字化自動控制

13

油相溫控

2

數字化自動控制

14

水相流量監測

1

數字化自動控制

15

油相流量監測

1

數字化自動控制

16

油水相管路保溫

1

數字化自動控制

17

水相管路吹掃

1

數字化自動控制

18

乳化器、振動監測

2

數字化自動控制

19

乳化器出口壓力、溫度監測、冷卻、保溫

4

數字化自動控制

20

鋼帶、布料器、冷卻水、

3

數字化自動控制

21

基質泵、及溫度、壓力監測

3

數字化自動控制

22

基質儲罐放料、料位監控

2

數字化自動控制

23

熱水罐加熱保溫、補水、液位

3

數字化自動控制

24

工藝熱水泵

1

數字化自動控制

25

循環熱水泵

1

數字化自動控制

2.5匹配性驗證情況
(1)乳化工序乳膠基質制備、基質冷卻、基質儲存能力可以滿足年產4000噸乳化基質生產能力;
(2)乳化基質穩定性良好,對各種原料都能適應,有利于工廠乳化炸藥便利式低成本生產;
(3)生產的乳化基質產品質量達到《乳化炸藥》GB18095-2000標準的規定,貯存性能穩定;
(4)自動化控制系統穩定、可靠。
(5)乳化工序自動控制聯動和智能化匹配性良好;
(6)全線數字化自動控制率達到100%。
2.6固定站乳化系統可靠性驗證情況
固定站可靠性主要體現為設備的無故障連續運行時間。固定站無故障運行間隔時間是指設備正常投入運行后,直至設備出現故障停機,或監控系統檢測到設備故障停機的累計間隔時間。“關于提升工業炸藥本質安全生產水平的指導意見”中提出,設備的無故障運行間隔時間達到2000小時以上,在計算設備無故障連續運行時間時主要考慮以下情況進行統計:
(1)無故障連續運行時間是從設備開始使用或檢修(包括計劃檢修和故障檢修)后投入運行直至發生故障的累計時間。
(2)因非設備本身原因(停電、等待耗材、前端停產、雷雨等)造成設備停車的,設備運行時間可累計至下次故障檢修時間。
(3)設備定期維護保養,不影響連續運行時間累計。
固定站乳化系統主要由油、水相輸送泵和乳化器組成。通過收集實際應用使用情況記錄,查詢維護保養和故障記錄(實際維護保養情況見保養記錄表)等數據進行分析論證,自投產至今,該固定站運行平穩可靠,未出現因設備故障長時間影響生產的現象,實際維護保養情況見表1-3。經實際應用證明,乳化系統部分無故障運行時間達4000h以上。
表1-3   系統維護保養及故障記錄

序號

品名

維護內容

維護次數

故障次數

備注

1

水相泵

更換定子
更換萬向節
更換密封

0
1
0

0
0
0

 

2

油相泵

更換定子
更換萬向節
更換密封

1
0
0

0
0
0

 

3

AE-HLCII型乳化機

機械密封
軸承
電機

0
1
0

0
0
0

 

4

冷卻鋼帶

電機
膠條

0
0

0
0

 

驗證結論,固定站乳化系統可靠性良好。其配套的原料制備、乳化系統、冷卻系統均通過2年多的可靠運行,到達無故障運行2000h以上,滿足生產需求。


3.固定站安全性、可靠性小結
經過近1年的驗證表明,散裝乳化炸藥乳化基質固定式地面站的安全性、匹配性、可靠性所涉及的各項驗證項目明確、參數指標設計適當,驗證過程和方法合適、驗證結論準確,實現了與整個包裝線的連鎖控制;全線數字化自動控制率達到100%,無故障運行時間可達2000小時以上。
固定站生產工藝合理、設備運行穩定,主要安全性能指標驗證結果符合工藝安全設計標準。試驗結果如下:
(1)乳化后的乳化基質抗水性能好、貯存期長(一個月以上)、質量穩定、不易破乳、常溫易敏化,其各項性能指標達到或超過相關國家及行業標準的要求。
(2)油、水相溶化罐采用多重加熱方式能有效提高加熱效率,實現快速配制油、水相溶液。
(3)生產線工藝流暢、參數控制、產品質量穩定,乳化基質產品質量達到《乳化炸藥》GB18095-2000標準的規定,貯存性能穩定;產品一次交驗合格率達到100%;乳化基質固定式地面制備站能滿足單班產能(7小時)達3~15噸/小時;生產出來的乳化基質無雷管感度,乳膠基質經檢驗,可劃入5.1項,氧化劑;乳膠基質在敏化后制成的露天乳化炸藥滿足國家標準要求。
(4)提高了檢測精度,加強了安全連鎖設置,實現生產智能化控制、遠程診斷及故障處理,提高了整體技術水平,整個固定站除油水相配料、控制室需要操作人員外,其余工序實現無人化操作。

4.參考文獻
[1]汪旭光. 乳化炸藥.第二版[M]. 北京:冶金工業出版社,2008.

所屬類別: 技術論文

該資訊的關鍵詞為:

360彩票图表走势大全 飞艇单期计划 福建快3走势图100期 快乐十分开奖记录 炸金花做牌技巧视频 叩富网模拟炒股 时时彩一位必中口诀 99炮打鱼机必胜技巧 彩票投注站利润怎么算 幸运飞艇定位胆个位稳赚公式 买马买49个数如何赚钱 怎样送才能赚钱 云南11选5中奖秘籍 幸运飞艇怎么配法 香港精神赚钱 极速快3开奖 网上购买双色球