摘要：本文在分析钨湿法冶金特点的基础上，结合郴州市金刚石钨制品有限公司的实际情况，系统介绍了集散控制系统在钨湿法冶金中的应用。本文主要采用自动控制技术对传统的钨冶炼行业进行了改造。由于钨湿法冶金过程控制回路多，连续运行，因此对控制系统的安全稳定提出了更高的要求。在本文中为了满足生产过程的需要，提高产品质量，提高生产线的自动化控制水平，提高系统的安全性和经济效益，决定采用先进的DCS控制系统代替传统的仪表控制系统，对钨湿法冶金全过程进行监控。
关键词：DCS；湿法治炼；运用
引言
由于钨湿法冶金过程中控制回路多，连续运行，对控制系统的安全稳定提出了更高的要求。故障率高，安全性低，不能满足生产工艺要求。分布式控制系统（DCS）是一种基于微处理器的分布式综合控制系统。它集计算机技术、网络通信技术和自动控制技术于一体。采用多层次、多层次结构的冗余、自诊断等先进技术，可以满足现代生产控制和管理的要求。它已成为工业过程控制的主流系统。
1公司背景简介
株洲硬质合金集团有限公司前身是株硬集团钨治炼厂，是上世纪50年代的国家建设重点项目之一。公司至今已经发展了半个多世纪。技术和生产能力在国外处于领先地位。2001年，为整合资源优势，对郴州石竹园钨冶炼项目进行了改造。以APT、AMT、蓝钨等钨制品为主要产品，采用“加压萃取、结晶、煅烧”工艺，拥有年产1万吨钨制品生产基地。为了充分利用钨资源，提高回收率，节约能源，降低消耗和成本，充分发挥技术进步的效益，钨冶炼行业迫切需要成熟、先进的计算机技术和网络技术。
经过调查研究，经过多次论证比较，我们决定采用浙江大学中央控制公司的SUPCON-300X型DCS，并根据公司工厂布局与浙江大学中央控制公司的技术人员合作。论述了生产过程控制的要求和公司未来的发展方向。通过反复论证，确定了集散控制系统的结构、规模和最优控制方案。
2基本工艺及控制方案
公司的钨湿法冶金生产工艺主要有压力沸腾、浸出、提纯、除杂、萃取O、蒸发结晶、O干燥、煅烧等，最终产品为纯氧化钨。下面简要介绍了相关工艺设计及相应的DCS控制方案。
2.1压煮工序
在加压沸腾过程中，钨精矿通过螺旋给料机进入球磨机。球磨机达到一定尺寸后，进入细仓。进料机进入配料池，加入液碱和硝石配料。将料浆送到压煮槽内加温加压后浸出。浸出后，将钨酸钠溶液泵入压滤机过滤，滤液泵入净化槽净化。
在压力沸腾过程中，需要检测和控制参数的主要系统有：配料系统、压力控制系统（温度、压力检测和控制、超温、超压报警）、碱液软化槽液位控制、硫酸镁计量槽自动投料、硫酸镁计量槽液位控制。硫酸镁用量、温控二次洗涤槽、软化槽白钨矿；联锁保护控制球磨机。润滑冷却油系统、收尘袋自动控制回路、白钨矿球磨机给水流量调节等。
2.2净化、调酸工序
粗钨酸钠溶液经加压浸出过滤后仍含有大量杂质。将净化后的钨酸钠溶液泵入硫化槽，加入硫酸镁去除杂质，然后将净化后的钨酸钠溶液泵入硫化槽，对粗钨酸钠溶液进行硫化。硫化后，在酸浴中加入硫化钠除去钼。通过加入硫酸调节pH值，然后用压滤机过滤调酸液。
主要控制电路有温度控制、酸度控制、液位控制、剂量控制等。在净化过程中，硫酸镁计量槽可根据工艺要求自动控制进料量，并可与输送泵联锁自动补充。在调酸过程中，应严格控制运行温度，采用单回路PID算法通过调节汽门开度来控制运行温度。通过控制硫酸的积累来控制酸度。采用酸度计在线测量酸调节过程的pH值。在调酸过程中，由于检测机构与执行机构的滞后，当实际偏差为零时，硫酸调节阀关闭。pH值与设定值相反。为了消除这种现象，控制方案采用比例微分控制方法。在实际应用中，应注意选择合适的压差参数（过大的压差作用会导致阀门过早关闭，过小的压差作用会导致过多的加酸）。液位由泵在液位（即高液位停泵, 低液位启泵）启停的上下限控制。
2.3萃取工序
除钼后，将调酸液泵入高位槽中调酸，再泵入萃取槽与有机相混合。溶液中的钨酸盐混合成有机相，杂质用纯水洗涤。洗涤后，加载的有机相进入汽提塔，有机相中的钨离子以钨酸铵的形式进入水相，从而将钨酸钠转化为钨酸铵，并将其与有机相分离。
萃取过程中需要测试和控制的主要参数有：各物料高位槽液位的控制、调酸液流量的调节、洗涤水、氨水的调节、有机相溶液的装载等。
2.4结晶、干燥、煅烧工序
以钨酸铵溶液为原料，采用蒸发结晶法制备了钨酸铵（APT）。为了获得不同粒径的APT产品，采用连续结晶和分批结晶的方法。干燥后的APT进入干燥炉，经螺旋给料机从料仓均匀输送至分解炉，加热后还原为氧化钨。
在连续结晶过程中，主要控制回路有液位控制、连续结晶器温度控制和出料密度控制。液位控制是通过变频器控制给水泵的转速来控制水位，建立了由温度和蒸汽温度组成的连续结晶器串级控制系统。通过控制蒸汽调节阀的开度来控制结晶器的温度，可以提高结晶过程中蒸汽的利用率，达到节能降耗的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过压差变送器计算出模具内物料的平均密度，并与工艺要求的排放密度设定值进行比较，从而控制流量控制阀的开度，实现对排放密度的控制。
3系统组成
SUPCON JX-300X DCS采用先进的计算机硬件技术和成熟可靠的软件。具有完善的过程控制功能、数据采集监控功能和先进的控制算法。具有开放性好、扩展方便、可靠性高的特点。具有国际先进水平的石油化工行业有许多成功案例。
3.1系统结构
金刚石钨制品公司的分散控制系统由一个工作站、七个工作站（各车间冗余、操作系统工作站和ES工作站）、三个控制台和过程控制网络分布在三个车间和质量控制楼。对生产线进行监控。
3.2系统控制规模
系统的模拟和开关总容量接近1200。
3.3系统冗余及可靠性
为满足生产过程的控制要求，进行了以下冗余配置：控制站冗余、通信网络冗余等；控制站电源、主控制卡、数据转发卡冗余、部分控制回路I/O卡冗余。冗余配置可自动、及时切换，无干扰，各卡具有灵活插拔功能，满足系统运行维护要求。
控制站通过SBU网络形成更加分散的控制结构，提高了系统的可靠性。系统各卡具有专用CPU，负责卡的控制、检测、计算、处理和故障诊断。提高了各卡的自一致性，提高了系统的可靠性和安全性。所有的信号都是磁和光电隔离的，以防止系统干扰。通道间的隔离消除了信号间的干扰，提高了信号处理的可靠性。为了抑制交流电源的噪声干扰，采用低通滤波器和屏蔽变压器将控制站与其它供电线路隔离。同时，逻辑电路和模拟电路尽量分开，为直流电源提供了良好的去耦电路。系统具有完善的自诊断功能，故障卡自动隔离，故障自动恢复和实时插件，故障诊断到卡级并在CRT上显示，报警及卡上LED显示，插件在线更换。系统具有自恢复处理功能，程序恢复后数据不会丢失。
4系统功能
4.1控制功能
I/O处理，系统能完成数据采集、模拟控制和顺序控制，包括温度、压力、流量、液位、密度、ph检测、监控、PID调节和各种复杂调节、各种阀门和泵的启动顺序控制、运行状态监控和联锁保护。对各种设备，也可以做一些更复杂的操作。更具体的控制功能。
4.2画面功能
系统的强大功能主要体现在以下几个方面：
（1）流程图画面。在生产过程中显示状态、区域、工艺参数、测量值、设定值、控制方式（手动/自动状态）、高低报警等概念。系统将有24页的流程图，再现生产现场设备的各种状态信息，并能在仪表室中完成大量的控制功能，极大地改善了员工的工作环境。
（2）分组画面。它可以根据预设值和多个控制回路的显示信息进行划分，如过程参数变量、调节器设置、输出值、控制方法等，分组是任意的。
（3）趋势画面。它可以显示任意数据点的趋势，可以自由选择参数变量、不同的颜色和不同的时间间隔，也可以任意显示数据轴。具有实时历史图像显示功能。该系统有55页趋势图，可记录400多条信息，为指导生产提供了有力保障。
（4）报警画面。它可以显示所有正在进行的过程参数报警和硬件故障报警，并根据最新报警顺序、报警优先级和状态的报警时间序列以不同颜色闪烁未授权报警。
（5）自我诊断画面。选择控制站查看相应的主卡、数据转发卡、I/O卡和通信故障诊断信息。
4.3报表功能
系统可以打印预格式化的报表，根据需要采集和打印报表数据，定义和修改打印格式。
系统还开发了锅炉房蒸汽自动计量应用程序。通过记录压力变送器在某一特定时间点的累积流量数据，并在不同的时间段内进行计算和计数，可以得到直接读取能力强的数据，为后续的测量和检验提供第一手数据。
结论
该系统操作简单，维护方便，配置简单，软件功能丰富，易于实现一些复杂的控制方案。该系统在郴州市金刚石钨制品有限公司运行两年，控制效果稳定，软硬件性能稳定，可靠性高，故障率低。可满足钨冶炼企业生产线控制、优化和管理的需要。大大降低了操作人员的劳动强度，达到了节约人力的目的。提高产品质量，减少消费，为企业创造了可观的经济效益。
参考文献：
[1]DCS控制系统在铜电解生产中的应用[J].乐安胜,谢红辉.中国有色冶金.2017(02)
[2]国产DCS系统在钢厂鱼雷槽车烘烤装置上的应用[J].安刚,蒋杨平.中国仪器仪表.2015(01)
[3]DCS系统在复杂金精矿冶炼系统中的应用[J].范凌霄.现代矿业.2016(07)
作者简介：李恩萍（1979-），女，汉族，籍贯：马关，学历：大专，工程师
论文作者:李恩萍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：系统论文; 控制系统论文; 冗余论文; 湿法论文; 功能论文; 液位论文; 过程中论文; 《电力设备》2018年第31期论文;