本發(fā)明屬于結(jié)晶器領(lǐng)域，具體地涉及鉀肥生產(chǎn)中結(jié)晶器的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自動(dòng)控制(automaticcontrol)是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制是相對人工控制概念而言的。

自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支。它涉及利用反饋原理的對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)影響，以使得輸出值接近我們想要的值。

結(jié)晶器的工序是鉀肥生產(chǎn)反浮選-冷結(jié)晶工藝中的核心工序之一，結(jié)晶工藝的控制能力、結(jié)晶粒度和結(jié)晶回收率直接影響整個(gè)生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和回收率，結(jié)晶器由結(jié)晶罐體、細(xì)晶罐體以及配套淡水罐、泵體、管道等附屬設(shè)備組成。結(jié)晶器是根據(jù)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)原理，利用過飽和溶液形成晶核，不同的過飽和度影響結(jié)晶速率形成不同粒度和不同物質(zhì)的結(jié)晶體，在結(jié)晶罐體中合理的過飽和度是保證氯化鉀晶體粒度、質(zhì)量以及回收率達(dá)到最優(yōu)的關(guān)鍵，過飽和度近似由波美度反映，即結(jié)晶系統(tǒng)控制主要控制結(jié)晶罐內(nèi)的波美度。細(xì)晶罐的作用是儲存結(jié)晶罐溢流母液，并利用分解水溶解溢流母液中的細(xì)小氯化鉀晶核。影響結(jié)晶罐內(nèi)波美度的因素主要有結(jié)晶攪拌轉(zhuǎn)速、母液流量、分解水流量、結(jié)晶進(jìn)礦量、溫度、結(jié)晶底流流量等。結(jié)晶攪拌目的是保證攪拌均勻，防止局部過飽和度過高，控制結(jié)晶攪拌轉(zhuǎn)速主要由結(jié)晶罐體的體積和結(jié)構(gòu)決定，并防止轉(zhuǎn)速過高對結(jié)晶體的破壞作用。

目前對結(jié)晶器使用的操作方式是依據(jù)進(jìn)礦量人工手動(dòng)控制細(xì)晶罐母液流量、分解水流量、結(jié)晶罐底流流量等來實(shí)現(xiàn)對波美度的控制。由于結(jié)晶進(jìn)礦量時(shí)刻發(fā)生變化，人工手動(dòng)調(diào)節(jié)波美度經(jīng)常出現(xiàn)過高或過低的情況，嚴(yán)重影響結(jié)晶系統(tǒng)的正常工作。

因此，需要一種能夠全方位控制結(jié)晶器的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提出了一種可以解決上述問題的一種結(jié)晶器的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種結(jié)晶器的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，該控制系統(tǒng)包括：一種結(jié)晶器的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，自動(dòng)控制系統(tǒng)包括：第一控制系統(tǒng)，其包括結(jié)晶罐1，皮帶秤顯示儀101，皮帶秤102，波美度控制儀103，波美度測量儀104，溫度顯示儀105，溫度計(jì)106，攪拌機(jī)107，皮帶108，結(jié)晶底流流量計(jì)算儀109，結(jié)晶底流流量頻率控制器110，結(jié)晶底流流量控制儀111，結(jié)晶底流流量計(jì)112和結(jié)晶底流泵113；第二控制系統(tǒng)，其包括溢流槽2，溢流槽液位控制儀201，溢流槽液位計(jì)202，結(jié)晶溢流閥門執(zhí)行器203和結(jié)晶溢流閥門204；第三控制系統(tǒng)，其包括細(xì)晶罐3，細(xì)晶罐液位控制儀301，細(xì)晶罐液位計(jì)302，流量計(jì)算儀303，母液流量控制儀304，母液流量計(jì)305，母液流量頻率控制器306，分解水流量控制儀307，分解水流量計(jì)308，分解水流量頻率控制器309，母液泵310和分解水泵311，溢流槽2設(shè)置在結(jié)晶罐1中，結(jié)晶罐1與細(xì)晶罐3通過結(jié)晶溢流閥門204相連接，自動(dòng)控制系統(tǒng)對光鹵石進(jìn)礦量、波美度、分解水流量、母液流量、結(jié)晶溢流槽液位、細(xì)晶罐液位、結(jié)晶攪拌轉(zhuǎn)速、結(jié)晶器底流流量、結(jié)晶罐內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，第一控制系統(tǒng)為結(jié)晶底流流量控制系統(tǒng)，用于控制結(jié)晶底流流量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，第二控制系統(tǒng)為結(jié)晶溢流槽液位控制系統(tǒng)，用于控制結(jié)晶溢流槽液位，在第二控制系統(tǒng)中，溢流槽液位控制儀201與結(jié)晶溢流閥門執(zhí)行器203連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，第三控制系統(tǒng)包括分解水流量控制系統(tǒng)和母液流量控制系統(tǒng)，用于控制分解水流量和母液流量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，溫度顯示儀105與波美度控制儀103連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，波美度控制儀103與分解水流量控制儀307連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，皮帶秤顯示儀101與皮帶秤控制儀101與流量計(jì)算儀303連接，以控制分解水流量和母液流量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，波美度控制儀103與母液流量控制儀304連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，皮帶秤顯示儀101、分解水流量控制儀307和細(xì)晶罐液位控制儀301與結(jié)晶底流流量計(jì)算儀109連接。

通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的自動(dòng)控制系統(tǒng)對光鹵石進(jìn)礦量、波美度、分解水流量、母液流量、結(jié)晶溢流槽液位、細(xì)晶罐液位、結(jié)晶攪拌轉(zhuǎn)速、結(jié)晶器底流流量、結(jié)晶罐內(nèi)溫度等全方位數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅實(shí)現(xiàn)了對工藝過程的優(yōu)化控制，還大大減少各種誤操作的發(fā)生。

(2)本發(fā)明的第三控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了波美度在線自動(dòng)調(diào)節(jié)，優(yōu)化了結(jié)晶器的工藝控制水平，提高結(jié)晶器氯化鉀的結(jié)晶粒度、品質(zhì)和回收率。

(3)本發(fā)明的自動(dòng)控制系統(tǒng)利用解耦控制原理實(shí)現(xiàn)控制，兼容性好，抗干擾能力高，在極端生產(chǎn)環(huán)境下可以與新增變量控制系統(tǒng)融合。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)晶器的儀表流程圖。

圖2為圖1的結(jié)晶器的總控制系統(tǒng)簡圖。

圖3為圖1的第一控制系統(tǒng)的原理框圖。

圖4為圖1的第二控制系統(tǒng)的原理框圖。

圖5為圖1的第三控制系統(tǒng)的原理框圖。

在圖1中，附圖標(biāo)記為：1-結(jié)晶罐，101-皮帶秤顯示儀，102-皮帶秤，103-波美度控制儀，104-波美度測量儀，105-溫度顯示儀，106-溫度計(jì)，107-攪拌機(jī)，108-皮帶，109-結(jié)晶底流流量計(jì)算儀，110-結(jié)晶底流流量頻率控制器，111-結(jié)晶底流流量控制儀，112-結(jié)晶底流流量計(jì)，113-結(jié)晶底流泵，2-溢流槽，201-溢流槽液位控制儀，202-溢流槽液位計(jì)，203-結(jié)晶溢流閥門執(zhí)行器，204-結(jié)晶溢流閥門，3-細(xì)晶罐，301-細(xì)晶罐液位控制儀，302-細(xì)晶罐液位計(jì)，303-流量計(jì)算儀，304-母液流量控制儀，305-母液流量計(jì)，306-母液流量頻率控制器，307-分解水流量控制儀，308-分解水流量計(jì)，309-分解水流量頻率控制器，310-母液泵，311-分解水泵。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了許多可應(yīng)用的創(chuàng)造性概念，該創(chuàng)造性概念可大量的體現(xiàn)于具體的上下文中。在下述本發(fā)明的實(shí)施方式中描述的具體的實(shí)施例僅作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式的示例性說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。

圖1為本發(fā)明的結(jié)晶器的儀表流程圖。在圖1中細(xì)實(shí)線上加短劃線表示控制信號線，如圖1所示，本發(fā)明提供了一種結(jié)晶器的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，該控制系統(tǒng)包括：第一控制系統(tǒng)第一控制系統(tǒng)，其包括結(jié)晶罐1，皮帶秤顯示儀101，皮帶秤102，波美度控制儀103，波美度測量儀104，溫度顯示儀105，溫度計(jì)106，攪拌機(jī)107，皮帶108，結(jié)晶底流流量計(jì)算儀109，結(jié)晶底流流量頻率控制器110，結(jié)晶底流流量控制儀111，結(jié)晶底流流量計(jì)112和結(jié)晶底流泵113；第二控制系統(tǒng)，其包括溢流槽2，溢流槽液位控制儀201，溢流槽液位計(jì)202，結(jié)晶溢流閥門執(zhí)行器203和結(jié)晶溢流閥門204；第三控制系統(tǒng)，其包括細(xì)晶罐3，細(xì)晶罐液位控制儀301，細(xì)晶罐液位計(jì)302，流量計(jì)算儀303，母液流量控制儀304，母液流量計(jì)305，母液流量頻率控制器306，分解水流量控制儀307，分解水流量計(jì)308，分解水流量頻率控制器309，母液泵310和分解水泵311，溢流槽2設(shè)置在結(jié)晶罐1中，結(jié)晶罐1與細(xì)晶罐3通過結(jié)晶溢流閥門204相連接。第一控制系統(tǒng)為結(jié)晶底流流量控制系統(tǒng)，用于控制結(jié)晶底流流量。第二控制系統(tǒng)為結(jié)晶溢流槽液位控制系統(tǒng)，用于控制結(jié)晶溢流槽液位，在第二控制系統(tǒng)中，溢流槽液位控制儀201與結(jié)晶溢流閥門執(zhí)行器203連接。第三控制系統(tǒng)包括分解水流量控制系統(tǒng)和母液流量控制系統(tǒng)，用于控制分解水流量和母液流量。溫度顯示儀105與波美度控制儀103連接。波美度控制儀103與流量計(jì)算儀303連接，以控制分解水流量和母液流量。皮帶秤顯示儀101與流量計(jì)算儀303連接，以控制分解水流量和母液流量。皮帶秤顯示儀101、分解水流量控制儀307和細(xì)晶罐液位控制儀301與結(jié)晶底流流量計(jì)算儀109連接。對于結(jié)晶系統(tǒng)來說，進(jìn)料量為光鹵石進(jìn)礦量和分解水流量，出料量為結(jié)晶底流流量；對于結(jié)晶器來說，進(jìn)料量為母液流量和光鹵石進(jìn)礦量，出料量為結(jié)晶底流流量和結(jié)晶溢流流量；對于細(xì)晶罐來說，進(jìn)料量為結(jié)晶溢流流量和分解水流量，出料量為母液流量，因而，在本發(fā)明的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，各個(gè)工藝參數(shù)都息息相關(guān)，因此，本發(fā)明的自動(dòng)控制系統(tǒng)對光鹵石進(jìn)礦量、波美度、分解水流量、母液流量、結(jié)晶溢流槽液位、細(xì)晶罐液位、結(jié)晶攪拌轉(zhuǎn)速、結(jié)晶器底流流量、結(jié)晶罐內(nèi)溫度進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅實(shí)現(xiàn)了對工藝過程的優(yōu)化控制，還大大減少各種誤操作的發(fā)生。

圖2為圖1的結(jié)晶器的控制系統(tǒng)簡圖。如圖2所示，結(jié)晶器的控制系統(tǒng)為plc系統(tǒng)，其包括plc柜體和工序機(jī)，其中，plc柜體中容納了皮帶秤顯示儀101，波美度控制儀103，波美度測量儀104，溫度顯示儀105，結(jié)晶底流流量計(jì)算儀109，結(jié)晶底流流量頻率控制器110，結(jié)晶底流流量控制儀111，溢流槽液位控制儀201，結(jié)晶溢流閥門執(zhí)行器203，細(xì)晶罐液位控制儀301，流量計(jì)算儀303，母液流量控制儀304，母液流量頻率控制器306，分解水流量控制儀307和分解水流量頻率控制器309。當(dāng)向plc系統(tǒng)輸入工藝參數(shù)結(jié)晶罐波美度、光鹵石進(jìn)礦量、結(jié)晶罐溫度、結(jié)晶底流流量，母液流量，分解水流量，結(jié)晶溢流槽液位、細(xì)晶罐液位和結(jié)晶罐攪拌轉(zhuǎn)速時(shí)，plc系統(tǒng)輸出工藝參數(shù)母液泵變頻、分解水泵變頻、結(jié)晶底流泵變頻、結(jié)晶罐溢流閥門閥位。然而，結(jié)晶器的控制系統(tǒng)不限于plc系統(tǒng)，其也可以是dcs系統(tǒng)或者其他適用的系統(tǒng)。

圖3為圖1的第一控制系統(tǒng)的原理框圖，第一控制系統(tǒng)為結(jié)晶底流流量控制系統(tǒng)，該第一控制系統(tǒng)采用解耦控制原理。由圖3所示，結(jié)晶底流流量采用分布控制，由光鹵石進(jìn)礦量、母液流量、分解水流量、細(xì)晶罐液位控制結(jié)晶底流流量，同時(shí)由結(jié)晶底流流量、結(jié)晶罐溢流流量、母液流量和分解水流量控制細(xì)晶罐液位。具體地，細(xì)晶罐液位過低時(shí)降低底流流量，細(xì)晶罐液位過高時(shí)提高底流流量，當(dāng)細(xì)晶罐液位在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，依據(jù)結(jié)晶系統(tǒng)的進(jìn)出物料平衡(泡沫忽略不及)，根據(jù)光鹵石進(jìn)礦量和分解水量計(jì)算出底流流量控制值，再由單回路閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)結(jié)晶底流流量的穩(wěn)定控制。

圖4為圖1的第二控制系統(tǒng)的原理框圖，第二控制系統(tǒng)為結(jié)晶溢流槽液位控制系統(tǒng)，該第二控制系統(tǒng)為單回路閉環(huán)控制原理。通過結(jié)晶罐1進(jìn)細(xì)晶罐3的溢流管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制溢流槽2的液位，防止結(jié)晶器溢流中含有氯化鈉的泡沫隨母液進(jìn)入細(xì)晶罐，保證細(xì)晶罐中泡沫與多余的母液順利排出。

圖5為圖1的第三控制系統(tǒng)的原理框圖，第三控制系統(tǒng)包括分解水流量控制系統(tǒng)和母液流量控制系統(tǒng)，該第三控制系統(tǒng)采用解耦控制原理。結(jié)晶罐內(nèi)液體溫度修正波美度給定值；母液流量采用比值控制，給定光鹵石進(jìn)礦量與母液流量比值，同樣，分解水流量也采用比值控制，給定光鹵石進(jìn)礦量與分解水流量比值，波美度給定值與波美度的比值對母液流量和分解水流量反作用調(diào)節(jié)。具體地，結(jié)晶罐內(nèi)溫度修正波美度給定值；分解水流量調(diào)節(jié)：根據(jù)計(jì)算比值或經(jīng)驗(yàn)比值設(shè)定光鹵石進(jìn)礦量與分解水流量比值參數(shù)，進(jìn)礦量越大，分解水流量越大，波美度測量值與給定值的比值作為分解水流量的修正參數(shù)；母液流量調(diào)節(jié)：根據(jù)計(jì)算比值或經(jīng)驗(yàn)比值設(shè)定光鹵石進(jìn)礦量與母液流量比值參數(shù)，進(jìn)礦量越大，母液流量越大，波美度測量值與給定值的比值作為母液流量的修正參數(shù)，即波美度較高時(shí)，通過增加分解水流量來增加母液不飽和度，并增加母液流量，降低結(jié)晶罐內(nèi)波美度，波美度較低時(shí)，降低母液不飽和度，降低母液流量，提高結(jié)晶罐內(nèi)波美度，實(shí)現(xiàn)波美度的穩(wěn)定控制。另外，母液流量設(shè)置下限值保證結(jié)晶系統(tǒng)母液不間斷循環(huán)，當(dāng)結(jié)晶器沒有進(jìn)料光鹵石礦時(shí)，母液流量為下限值，分解水流量為零。本發(fā)明的第三控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了波美度在線自動(dòng)調(diào)節(jié)，優(yōu)化了結(jié)晶器的工藝控制水平，提高結(jié)晶器氯化鉀的結(jié)晶粒度、品質(zhì)和回收率。

本發(fā)明的自動(dòng)控制系統(tǒng)利用解耦控制原理實(shí)現(xiàn)控制，兼容性好，抗干擾能力高，在極端生產(chǎn)環(huán)境下可以與新增變量控制系統(tǒng)融合，并且在異常的生產(chǎn)環(huán)境下，可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況增加或調(diào)整變量控制，例如進(jìn)礦光鹵石出現(xiàn)水分過高(通常為含鈣量高)，根據(jù)測得的含水量修正母液流量控制中的光鹵石進(jìn)礦量比值；當(dāng)后續(xù)工序出現(xiàn)問題時(shí)，結(jié)晶器關(guān)閉底流泵，由底流泵的開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換結(jié)晶自動(dòng)控制方式，母液流量控制中光鹵石進(jìn)礦量比值變大，分解水流量隨動(dòng)控制比值變小，根據(jù)細(xì)晶液位的高低和進(jìn)礦量的大小可以顯示出結(jié)晶器異常運(yùn)行的可控時(shí)間。

應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。