专利名称：一种稀土沉淀过程自动化控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种稀土沉淀过程自动化控制系统，主要运用于稀土沉淀工序的过程控制。
技术背景现有技术中，如图I所示，稀土沉淀过程控制系统一般包括，一号反应锅10、二号反应锅20、料液贮槽30及沉淀剂贮槽40 ;无盐水及蒸汽分别通过输送管道进入一号反应锅10及二号反应锅20，且输送管道上各设置有截止阀(101、201、102、202 );料液贮槽30及沉淀剂贮槽40分别通过输送管道与一号反应锅10及二号反应锅20连接，输送管道上各设置有将料液及沉淀剂泵送至一号反应锅10及二号反应锅20的磁力泵(301、401)，输送管道上还各设置有玻璃转子流量计(302、402)以及截止阀(103、203、104、204);—号反应锅10及二号反应锅20上还各设置有搅拌电机(105、205);料液贮槽30及沉淀剂贮槽40还各设置有液位计(303、403)。现有技术的稀土沉淀过程控制系统具有以下缺陷第一，在稀土沉淀工艺过程中，人工使用温度计插入反应锅中测量反应锅内的温度，并通过手动调节蒸气截止阀开度来控制温度。然而，随着料液量的增多，反应锅内液面高度随着变化，且不同轴向的酸度值也会有所差别，而现有技术中稀土沉淀过程中，控制酸度值是以液面下方20cm左右的酸度值作为判断标准，随着料液表面高度变化需不断调整温度计测量位置，操作麻烦且不准确。第二，料液及沉淀剂进入反应锅的流速使用玻璃转子流量计显示，需调整流量时人工调整手动球阀开度，其流量控制不准确且操作麻烦。第三，在沉淀反应过程中，用pH试纸不断测量反应锅酸度值监控反应过程，其操作麻烦且控制精度差。因此，现有技术中，整个稀土沉淀过程，其关键工艺参数控制都是通过人工经验控制，操作麻烦，控制精度差，且控制不当易造成产品沉淀为糊状物，产品颗粒小，粘性大，难以过滤，且难以清洗氯根，烧得率低等情况，导致企业生产效率低下，产品稳定性差，资源浪
费严重。鉴于现有技术中稀土沉淀过程控制系统的诸多缺陷，本发明人研发出一种克服上述缺陷的稀土沉淀过程自动化控制系统，本案由此产生。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种操作简单且控制准确的稀土沉淀过程自动化控制系统。为达成上述目的，本实用新型的解决方案为一种稀土沉淀过程控制系统，包括一号反应锅、二号反应锅、料液贮槽、沉淀剂贮槽、PLC及上位机，一号反应锅及二号反应锅之间设置有气动阀；[0012]无盐水通过输送管道进入一号反应锅及二号反应锅，且输送管道上设置有涡街流量计，在一号反应锅及二号反应锅输入端还设置进水球动阀；蒸汽通过输送管道进入一号反应锅及二号反应锅，在一号反应锅及二号反应锅输入端还设置气动膜调节阀；—号反应锅及二号反应锅的侧壁还各设置有热电阻；料液贮槽通过输送管道与一号反应锅及二号反应锅连接，输送管道上设置有电磁流量计、气动调节阀以及将料液泵送至一号反应锅及二号反应锅的磁力泵；沉淀剂贮槽通过输送管道与一号反应锅及二号反应锅连接，输送管道上也设置有电磁流量计、气动调节阀以及将沉淀剂泵送至一号反应锅及二号反应锅的磁力泵；一号反应锅及二号反应锅上还各设置有搅拌电机、超声波液位计、浮球液位开关及在线酸度计；料液贮槽及沉淀剂贮槽还各设置有液位计；所述超声波液位计、浮球液位开关、在线酸度计、搅拌电机、电磁流量计、气动调节阀、气动阀、磁力泵及涡街流量计分别与PLC连接，PLC通过以太网与上位机连接。进一步，在线酸度计包括酸度计探头、管道、上限卡环、下限卡环、上定位卡环、下定位卡环及控制线；酸度计探头设置在管道下端中，两定位卡环间隔设置在反应锅的内侧壁上，管道卡在两定位卡环中；上限卡环设置在管道上端，位于上定位卡环之上；下限卡环设置在管道中端，位于下定位卡环之下；控制线设置在管道中，一端与酸度计探头连接，另一端与PLC连接。进一步，PLC为omron系列产品。采用上述方案后，本实用新型采用全自动化流程控制稀土沉淀过程，实现了稀土沉淀过程温度、液位、流量、酸度值等自动控制。现有技术的人工控制温度控制精度为5°C，流量控制精度为2%，酸度值控制精度为0. 9，沉淀产品烧得率在20%-38%范围内波动；采用本方案经自动化控制后温度控制精度为I °C，流量控制精度为0. 8%，酸度值控制精度为0. 15，沉淀产品烧得率可稳定于35-37% ;相比于人工操作，工艺关键参数控制精度和产品稳定性大大提高，实现一键式控制而不需要频繁调节流量，测量酸度值，提高了企业的生产效率。同时，本实用新型采用上位机实时监控，由上位机实现对工艺过程数据进行处理、运算、存储、报表、报警等，实现岗位无人值守，且方便查询历史生产数据，便于生产管理。
图I是现有技术稀土沉淀过程工艺流程图；图2是本实用新型稀土沉淀过程工艺流程图；图3是本实用新型硬件控制系统结构图；图4是本实用新型稀土沉淀过程控制流程图；图5是本实用新型反应锅内酸度值测量装置。标号说明一号反应锅10截止阀(101、102、103、104)搅拌电机 105[0032]二号反应锅20截止阀(201、202、203、204)搅拌电机 205料液贮槽3O磁力泵301玻璃转子流量计302液位计303沉淀剂贮槽40磁力泵401玻璃转子流量计402 液位计403本实用新型一号反应锅I热电阻11气动薄膜调节阀12进水气动球阀13进沉淀剂气动球阀14进料液气动球阀15搅拌电机16润街流量计17二号反应锅2热电阻21气动薄膜调节阀22进水气动球阀23进沉淀剂气动球阀24进料液气动球阀25搅拌电机26料液贮槽3磁力泵31浮球液位开关32超声波液位计33电磁流量计34气动调节球阀35沉淀剂贮槽4磁力泵41浮球液位开关42超声波液位计43电磁流量计44气动调节球阀45在线酸度计5酸度计探头51管道52下限卡环53下定位卡环54上限卡环55控制线56上定位卡环57。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做详细的说明。参阅图2至图5所示，本实用新型揭示的一种稀土沉淀过程控制系统，包括一号反应锅I、二号反应锅2、料液贮槽3、沉淀剂贮槽4、PLC (可编程逻辑控制器)6及上位机7，一号反应锅I及二号反应锅2之间设置有气动阀(图中未示出)。无盐水通过输送管道进入一号反应锅I及二号反应锅2，且输送管道上设置有涡街流量计17，在一号反应锅I及二号反应锅2输入端还分别设置进水球动阀(13、23)。[0066]蒸汽通过输送管道进入一号反应锅I及二号反应锅2，在一号反应锅I及二号反应锅2输入端还分别设置气动膜调节阀(12、22)。—号反应锅及二号反应锅的侧壁还各设置有热电阻(11、21),该热电阻(11、21)可以为PtlOO热电阻。料液贮槽3通过输送管道与一号反应锅I及二号反应锅2连接，输送管道上设置有电磁流量计34、气动调节阀35以及将料液泵送至一号反应锅I及二号反应锅2的磁力泵31。沉淀剂贮槽4通过输送管道与一号反应锅I及二号反应锅2连接，输送管道上也设置有电磁流量计44、气动调节阀45以及将沉淀剂泵送至一号反应锅I及二号反应锅2的磁力泵41。—号反应锅I及二号反应锅2上还各设置有搅拌电机(16、26)、超声波液位计(33、43)、浮球液位开关(32、42)及在线酸度计(图中未示出)。 所述超声波液位计(33、43)、浮球液位开关(32、42)、在线酸度计、搅拌电机(16、26 )、电磁流量计(34、44 )、气动调节阀(35、45 )、气动阀、磁力泵(31、41)及涡街流量计17分别与PLC6连接，PLC6通过以太网与上位机7连接。参见图5所示，其中，在线酸度计5包括酸度计探头51、管道52、上限卡环55、下限卡环53、上定位卡环57、下定位卡54及控制线56。酸度计探头51设置在管道52下端中，上定位卡环57及下定位卡环54间隔设置在反应锅的内侧壁上，用于固定管道52，防止其随着搅拌水平摆动，该管道52可以为塑料管道，管道52卡在两定位卡环(54、57)中，两定位卡环(54、57)和管道52之间留有一定空隙，使管道52能随着料液面的高度变化上下浮动；上限卡环55设置在管道52上端，位于上定位卡环57之上；下限卡环53设置在管道52中端，位于下定位卡环54之下；使管道52上下浮动限制在一定位置上，防止放料时酸度计探头51触碰到反应锅底部破裂。控制线16设置在管道52中，一端与酸度计探头51连接，另一端与PLC6连接，在使用在线酸度计5之前先调整好管道52浮力，使酸度计探头51处于液面下20cm左右。该PLC6为omron (欧姆龙)系列产品，并根据不同作业现场及工艺控制要求，选择合适的PLC控制设备，设置控制工艺条件。本实用新型稀土沉淀过程控制系统，其稀土沉淀工艺流程如下首先往反应锅内加入一定量无盐水作底水，启动搅拌电机开始搅拌，并通入蒸气，控制底水温度；加完底水且温度恒定以后，加入料液至设定值后，开启沉淀剂进料，通过电磁流量计调节流量，控制沉淀剂和料液以一定流速比进入反应锅；在反应过程中，通过在线酸度计不断测量反应锅内酸度值，以反应锅内酸度值来判断沉淀反应的程度，当酸度值接近工艺控制终点时，停止料液进料，同时降低沉淀剂进料流速，缓慢进料，酸度值到达终点设定值后，停止沉淀剂进料，继续搅拌一段时间混合均匀，最后开启放料阀放料，停止作业。本实用新型在使用中，稀土料液贮槽3，沉淀剂贮槽4的法兰上安装超声波液位计(33、43)，将液位信号传送至PLC6，再通过以太网传送信号给上位机7，在上位机7画面上显示贮槽内液位，在贮槽侧面安装浮球液位开关(32、42)，将开关信号传送至PLC6，和磁力泵(31、41)形成联锁控制。在进水管道上安装涡街流量计17，在进料管道上安装电磁流量计(34、44)，通过流量变送器(图中未示出)把流量信号输送至PLC6，由PLC6反馈控制流量气动调节阀(35、45)开度。在反应锅侧壁法兰口安装PtlOO热电阻11，通过温度变送器(图中未示出)将温度信号传送至PLC6，由PLC6反馈控制蒸气气动薄膜调节阀12开度。气动阀安装于进料管道上，将气动阀启停控制和运行反馈信号弓丨入PLC中，通过PLC程序实现气动阀启停和安全联锁。把搅拌电机(16、26)和磁力泵(31、41)的启动和运行反馈信号引入PLC6中，实现远程控制和监视。其中，作业现场由PLC及现场触摸屏控制，实现数据采集、上位机通信、下达指令和就地控制等功能。PLC及现场触摸屏的控制程序可以采用omron CX-Programmer编程软件平台完成，具体见图4所示，其控制过程如下①初始化程序；②选择自动控制沉淀过程，通过气动阀切换选择一号反应锅或者二号反应锅开始作业；③通过液位计判别料液贮槽内料液的量及沉淀剂贮槽中沉淀剂草酸的量，若处于低位则报警，停止作业；④设定反应锅底水进水量，开始自动进水，通过涡街流量计计量，到达设定值时停止进水，同时开启蒸气气动调节阀输入蒸汽而调节底水温度；⑤进水完毕，设定料液进料量A和B，先以高流速定量进料液，到达设定值A时，进料液流量采用调节阀调节转为低流速，同时开启沉淀剂进料，通过调节阀控制沉淀剂进料和料液进料流速在一个比例范围内；⑥到达料液进料设定值B时，停止磁力泵、关气动阀，沉淀剂进料流速降低，通过在线酸度计测量沉淀锅酸度值，当酸度到达设定值时停止磁力泵、关沉淀剂气动阀；⑦到达搅拌设定时间后停止搅拌，开启放料气动阀放料。以上所述仅为本实用新型的一个实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
权利要求1.一种稀土沉淀过程自动化控制系统，其特征在于包括一号反应锅、二号反应锅、料液贮槽、沉淀剂贮槽、PLC及上位机，一号反应锅及二号反应锅之间设置有气动阀； 无盐水通过输送管道进入一号反应锅及二号反应锅，且输送管道上设置有涡街流量计，在一号反应锅及二号反应锅输入端还设置进水球动阀； 蒸汽通过输送管道进入一号反应锅及二号反应锅，在一号反应锅及二号反应锅输入端还设置气动膜调节阀； 一号反应锅及二号反应锅的侧壁还各设置有热电阻； 料液贮槽通过输送管道与一号反应锅及二号反应锅连接，输送管道上设置有电磁流量计、气动调节阀以及将料液泵送至一号反应锅及二号反应锅的磁力泵； 沉淀剂贮槽通过输送管道与一号反应锅及二号反应锅连接，输送管道上也设置有电磁流量计、气动调节阀以及将沉淀剂泵送至一号反应锅及二号反应锅的磁力泵； 一号反应锅及二号反应锅上还各设置有搅拌电机、超声波液位计、浮球液位开关及在线酸度计； 料液贮槽及沉淀剂贮槽还各设置有液位计； 所述超声波液位计、浮球液位开关、在线酸度计、搅拌电机、电磁流量计、气动调节阀、气动阀、磁力泵及涡街流量计分别与PLC连接，PLC通过以太网与上位机连接。
2.如权利要求I所述的一种稀土沉淀过程自动化控制系统，其特征在于在线酸度计包括酸度计探头、管道、上限卡环、下限卡环、上定位卡环、下定位卡环及控制线；酸度计探头设置在管道下端中，两定位卡环间隔设置在反应锅的内侧壁上，管道卡在两定位卡环中；上限卡环设置在管道上端，位于上定位卡环之上；下限卡环设置在管道中端，位于下定位卡环之下；控制线设置在管道中，一端与酸度计探头连接，另一端与PLC连接。
3.如权利要求I所述的一种稀土沉淀过程自动化控制系统，其特征在于PLC为omron系列广品。
专利摘要本实用新型公开一种稀土沉淀过程自动化控制系统，包括一号反应锅、二号反应锅、料液贮槽、沉淀剂贮槽、PLC及上位机；无盐水及蒸汽通过输送管道进入一号反应锅及二号反应锅，且输送管道上设置有涡街流量计及气动调节阀；料液贮槽及沉淀剂贮槽通过输送管道与一号反应锅及二号反应锅连接，输送管道上设置有电磁流量计以及磁力泵；一号反应锅及二号反应锅上还各设置有搅拌电机、超声波液位计、浮球液位开关及在线酸度计；超声波液位计、浮球液位开关、在线酸度计、搅拌电机、电磁流量计、气动调节阀、气动阀、磁力泵及涡街流量计分别与PLC连接，PLC与上位机连接。本实用新型在控制稀土沉淀过程中操作简单且控制准确。
文档编号C22B3/44GK202543284SQ20122006825
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者刘元林, 卢建翔, 阴长福 申请人:福建省长汀金龙稀土有限公司