一种起爆药自动生产线研制

窦天全 樊秀林 刘 丹

(1.四川蓝狮科技有限公司，四川绵阳，621007； 2.雅化集团绵阳实业有限公司，四川绵阳，621007)

行业内一些企业已经在着手研制起爆药自动化生产线，但因工艺参数较多，过程控制复杂，故难免需要人为干预，而且效率不高,使人身安全、企业的财产安全无法得到充分有效的保障。某公司从工艺着手，引进吸收DDNP自动生产线。其主要优势是将传统的反应槽出料方式下出料改为上出料，通过转动反应槽倾倒出料，解决了因DDNP流散性不好而容易堵塞出料管道的问题；重氮反应原材料之一的氨基苦味酸钠通过钠盐过滤器自动进行分料、加料，彻底排除了手动加料的不安全因素；中央控制室上位机通过力控组态软件经232/485接口利用现场总线的控制方式对现场所有设备设施进行实时准确的模拟，自动控制系统能有效及时进行诊断及排除故障，并通过高清数字摄像头进行实时上传存储，为产品性能及故障分析提供有力证据，解决了行业内起爆药生产线为手动或者半自动的尴尬局面。经过长期试运行，产品质量安全可靠，达到了研发目的。

1 设计思路

为减少二硝基重氮酚生产时排放的废液量，该公司逐步在原单一法的基础上研究出操作步骤更为简便、废液排放量为原方法的一半的DDNP生产两步法。具体工艺分为还原、重氮两个步骤。还原反应过程为：将定量的硫化钠和恒温无离子水抽入不锈钢计量罐，用自行研发的加料提升机将准备好的苦味酸提升至反应槽上空，将恒温无离子水加入反应槽中，结合环境温度，待反应温度达到工艺要求后，系统自动加入硫化钠以及苦味酸，加料速度、流量和反应过程中的温度、废液排放由中央控制室自动控制系统智能掌控。还原反应生成的半成品为氨基苦味酸钠，其主要为重氮反应的原材料之一；重氮反应与还原反应控制手段类似，将亚硝酸钠、无离子水和盐酸准备到位后，将恒温无离子水加入反应槽中，结合环境温度，待反应温度达到工艺要求后，系统自动加入亚硝酸钠、盐酸、氨基苦味酸钠，加料速度、流量和反应过程中的温度、废液排放由中央控制室自动控制系统智能掌控。从全自动化、连续化设计的观点出发，不仅要让系统安全稳定的运行，还要让其处于全程受控并且自动报警、自动保护、连锁停机，如遇突发情况应有可靠的措施和办法让损失减小至最低。

2 主要设备设施及自动控制系统的设计

2.1 加料提升机

加料提升机由电动吊葫芦、减速电机、滑轨、料斗和吊架等组成，该上料装置材质用不锈钢，PLC控制，动作为：将装拆的一包苦味酸过筛并倒入上料装置料筒内，待反应槽体温度达标后，自动提升至至还原槽上部旋转一定角度，通过变频器自动控制加料速度，按工艺要求分步将料加入还原反应槽内。上料装置采用螺旋推进方式出料，出料角度和速度可调，有效控制出料效果。设备如图1所示。

图1 加料提升机

2.2 反应槽

反应槽体属上出料方式，由夹层槽体、转动机构、搅拌机构和喷洗机构等组成，相关零件均选用304不锈钢材料制作。通过加料、反应同时搅拌，达到要求后出料清洗，工艺参数均由现场传感器检测并反馈到中央控制室实现自动控制。夹层槽体尺寸Ф920×750毫米，体积约400升，夹层根据工艺要求自动控制加冷、热水实施降温和升温。转动机构实现槽体的转动，由支架、减速器、防爆电动机组成，PLC控制，实现不同角度转角倾倒出料液，配备变频器实现灵活调速，以适应不同出料速度。搅拌机构由防爆电机、涡轮减速器、搅拌轴和可转动支架组成，用气缸把搅拌装置撑出槽体或定位化合槽，并实现反应液的搅拌，动作由PLC控制完成，配备变频器实现灵活调节转动速度。喷洗机构采用在Dn20环形喷水管上均匀开孔喷洒洗涤水的形式。反应过程中产生的废液、废气由真空系统抽滤至集中废液池统一处理，达标后排放。设备如图2所示。

图2 反应槽

2.3 钠盐过滤器

钠盐过滤器用来抽滤和添加半成品氨基苦味酸钠，不同于常规过滤器，钠盐过滤器由上体、滤布、下体、传动、刮板、刷洗、切药和推药等机构组成；刚性材料用1Cr18Ni9Ti。为便于接料和卸料，该过滤器做成长方形(上部尺寸600 mm×1200 mm×250 mm)，过滤器的滤板以上部分可提起100 mm，使上部脱离药饼；滤布可转动，在刮料板配合下卸料，滤布用电机加变频器以极慢速度驱动。具体动作为将还原反应槽的反应产物慢慢地倒入此过滤器进行耙平、搅拌和抽滤等动作后，过滤器上体由气缸抬起，滤布按工艺要求自动运行，将其上的钠盐加入重氮反应槽内进行下一道工序反应。设备如图3所示。

图3 钠盐过滤器

2.4 自动控制系统

本自动控制系统电气控制原理图如图4所示，包含安全防护画面监控视频系统和组态动画控制演示系统，通过该系统对生产线的全部设备进行监测控制：化合线的12个监控点的实时监控、9处温度控制点的显示和控制、压缩空气压力显示、真空度显示、流量的显示及控制、各电机速度智能控制、连锁装置和报警、系统自动排障、急停机等功能全部自动反应至中央控制室操作台上。采用可编程控制器PLC对系统进行现场总线控制，用西门子编程器CPU226和扩展模块(EM223、EM231、EM235)进行数字、模拟量的传输、编程执行；在人机界面上，采用北京三维力控公司的力控6.0版组态软件进行人机友好模拟，该组系统包含自动语音报警系统、系统参数设定、工艺参数查询和自动运行界面，操作人员能在人机界面上准确地观看现场所有管阀件、设备设施的动作执行情况，自控系统能准确执行各元件指令，具有设备自动保护、连锁停机功能，对系统故障响应及时准确，操作人员可在界面中随机调取系统运行中状态及故障报警、工艺参数；同时关键点位配备防爆摄像机，即时上传设备运行动态，影像资料3年内有效备查，为产品质量、安全、设备事故分析提供可靠的数据和图像支持。中央控制室如图5所示。

图4 电气控制原理图

图5 中央控制室

3 结论

该连续化合线从设计到安装调试历时近2年，从方案设计到单机设计经过多次反复论证、完善。通过近半年的带药试生产表明，生产线运行稳定，故障率低；安全防护措施完备、可靠；工艺参数可控，质量稳定；用事实证明了DDNP起爆药生产实现自动化生产、人机隔离并减少在线操作人员，以及提升生产安全是可行的。