自動化技術(shù)在炸藥生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展

楊 堅 任將華 吳智平

（廣東省南?；た倧S有限公司 廣東 佛山 528231）

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)炸藥在我國工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，其中乳化炸藥、多孔胺油炸藥等新型炸藥顯示出了強大的生命力，受到越來越多的企業(yè)和用戶所歡迎[1]。

乳化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線是近幾年來經(jīng)過工藝、機械、自動化科研人員多方努力研制成功的先進的炸藥生產(chǎn)線系列。各種炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線的創(chuàng)建，使連續(xù)乳化、連續(xù)敏化、連續(xù)冷卻、連續(xù)裝藥等關(guān)鍵技術(shù)有了突破性的進展，生產(chǎn)效率得到了很大的提高。根據(jù)民爆行業(yè)的發(fā)展要求，切實提高在線監(jiān)控設(shè)備的實時性、可靠性和準確性，提高整體自動化水平，最大限度地減少操作人員和加強生產(chǎn)過程的本質(zhì)安全，成為乳化炸藥在行業(yè)推廣中急需解決的問題。我國于上世紀70年代開始乳化炸藥的研究，在汪旭光及同行的努力下，先后研制了EL、CLH等多個系列產(chǎn)品，有些產(chǎn)品的主要性能指標基本達到國外同類產(chǎn)品的水平。與發(fā)達國家相比，在生產(chǎn)工藝、設(shè)備和自動控制技術(shù)等方面還存在一定差距[2][3]。本文結(jié)合本公司（廣東天諾民爆）連續(xù)乳化自動化生產(chǎn)線談?wù)剬ψ詣踊夹g(shù)在民爆行業(yè)的應(yīng)用。

乳化炸藥主要由水相、油相、發(fā)泡劑按一定比例乳化、混合發(fā)泡而成。整個工藝大體可分原料準備、水相和油相的乳化及冷卻發(fā)泡三個工段。原料準備工作完畢后，順序啟動乳化器、油相和水相輸送泵，使水相和油相材料按一定比例在乳化器中乳化，經(jīng)膠體泵將乳膠輸送到冷卻器中進行冷卻，并啟動發(fā)泡劑泵，將發(fā)泡劑注入乳膠中，在混合發(fā)泡器中進行混合，最后通過炸藥輸送泵，輸送到包裝機進行包裝[4]。

1 天諾民爆公司生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)簡介

1.1 采用了上、下位機的控制系統(tǒng)。下位機使用三菱FX2N系列PLC執(zhí)行各部件的動作，上位機（組態(tài)王）用于監(jiān)控下位機，保持整個生產(chǎn)線的正常運轉(zhuǎn)。

1.2 在生產(chǎn)一線安裝了高清攝像頭，實現(xiàn)了中控室的遠程監(jiān)控，攝像可實時通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到公安廳實現(xiàn)監(jiān)控。

1.3 對油相、水相流量由流量計、PLC、變頻器和溫控器實時進行PID閉環(huán)控制，實現(xiàn)了油相、水相的準確配比。

1.4 乳化器有電機電流檢測、斷水斷流檢測、溫度監(jiān)測等多重安全聯(lián)鎖保護裝置，一旦超溫、超電流或斷水斷流，即可自動切斷電源，保護人身安全。

1.5 中控臺可以在自動與手動之間自由切換，在多種情況下能靈活開機生產(chǎn)。

1.6 裝藥線采用石家莊曉進科技有限公司生產(chǎn)的自動包裝機及十頭機，其中十頭機是針對小藥卷的包裝，對比以前的裝藥機，裝藥速度有了明顯的提高。

1.7 打包機采用梅州振聲科技的自動化技術(shù)，采用了大量的傳感器及氣缸，對比之前的人工打包，自動化水平大為提高，裝箱速度提高了很多，大大降低了工人的勞動量。

2 炸藥生產(chǎn)中的關(guān)鍵自動化技術(shù)

2.1 水相油相流量的配比

上世紀90年代，乳化炸藥水、油相流量的控制方式以模擬屏為代表，其主要特點是中控室內(nèi)設(shè)有模擬屏，將現(xiàn)場儀表采集的信號通過模數(shù)變送器送到模擬屏上顯示。操作人員通過觀察模擬屏上顯示的流量過程、參數(shù)和電機、閥門的開啟狀態(tài)，手動對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，這種控制方式的缺點是精度不高，實時性差，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了連續(xù)乳化生產(chǎn)線。連續(xù)乳化是指水相材料和油相材料分別制備后，按照配方要求，通過各自的計量系統(tǒng)其連續(xù)不斷地按比例加入到連續(xù)乳化機中形成基質(zhì)，主要特點是由自控系統(tǒng)完成從配料到生產(chǎn)整個過程的控制，操作人員在控制室內(nèi)即可完成生產(chǎn)控制[5]。

天諾民爆公司采用日本橫河的流量計對水相及油相分別進行計量，將測量到的流量轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號送到中控室的PID溫控器，通過與設(shè)定值的比較后經(jīng)過比例積分控制變頻器的輸出頻率，進而控制流量輸送泵的轉(zhuǎn)速從而達到水相與油相在乳化器的合理配比，使乳化基質(zhì)具有良好的性能。

2.2 中控室系統(tǒng)

中控室是整條生產(chǎn)線的控制指揮中心，通過現(xiàn)場傳感器和儀表采集參數(shù)并通過溫控器、PLC、變頻器進行實時控制。中控臺裝有弱電控制按鈕，LED指示燈，溫度、流量、壓力、電流等顯示調(diào)節(jié)儀表，PLC、打印機等。通過電腦屏幕可以觀察到現(xiàn)場的圖像以及各種儀表參數(shù)、動態(tài)曲線、歷史數(shù)據(jù)等，并可修改流量、溫度和溫控器的PID參數(shù)[6]。

2.3 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

由于炸藥生產(chǎn)的高危險性，必須保證在意外的情況下保護人身安全，因此必須有安全聯(lián)鎖裝置。主要措施有：

2.3.1 聯(lián)鎖系統(tǒng)主要由三菱FX2N PLC綜合控制，周期自檢自身狀態(tài)，當程序出現(xiàn)錯誤時，能自動停機。

2.3.2 油相攪拌機、油相儲罐、水相儲罐均有熱電偶實時測溫，當溫度超過設(shè)定值時，能實現(xiàn)動態(tài)聲音、窗口報警、瞬時設(shè)備參數(shù)記錄，有關(guān)設(shè)備停機，自動打開相應(yīng)設(shè)備的消防電磁閥噴水。

2.3.3 硝酸銨破碎機、輸送螺旋、乳化器等主要設(shè)備設(shè)有電流檢測和斷水保護，當發(fā)生意外時，能自動聲音報警、瞬時記錄并自動停車。

2.3.4 操作臺面板及生產(chǎn)現(xiàn)場都有急停按鈕和消防栓，當任何部位發(fā)生故障時，可確保立即停車和開動消防電磁閥噴水。

由于民爆行業(yè)生產(chǎn)的特殊性，行業(yè)相關(guān)的自動化控制水平還不是很高，為了提高行業(yè)的本質(zhì)安全性，因為有必要吸收國外的先進技術(shù)或自主開發(fā)新技術(shù)，大幅提高生產(chǎn)線的自動化水平。針對這個問題，汪旭光院士在綜合分析國內(nèi)外乳化炸藥的基本動態(tài)后，就今后怎樣向前發(fā)展提出如下的看法和展望[7]：

1）進行全連續(xù)化、全自動化生產(chǎn)新工藝、新設(shè)備和新技術(shù)的研究；

2）進行高效乳化器和連續(xù)乳化工藝及其相應(yīng)冷卻系統(tǒng)的研究；

3）進行高效率包裝機及其計量控制系統(tǒng)的研究；

4）進行生產(chǎn)工藝合理參數(shù)及條件控制系統(tǒng)的操作可信度及動作執(zhí)行可靠性的研究，當出現(xiàn)工藝參數(shù)異常時，保證自動調(diào)節(jié)的準確性及在線實時性；

5）提高自動控制程度，最大限度的減少操作人員，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遠程操作研究，以其實現(xiàn)最大的安全；

6）進行降低水相、油相、乳化過程的溫度指標的研究；

7）進行減少乳化炸藥工序級次，降低乳化器剪切速度的研究；

8）探索超聲波乳化、靜態(tài)乳化等無剪切乳化技術(shù)；

9）選用全自動裝藥機。有必要加強敞開式自動裝藥機的研究，采用大產(chǎn)能自動連續(xù)裝藥機、自動包裝機，在危險工序?qū)崿F(xiàn)無人操作。

作為一名民爆行業(yè)的工作者，認為非常有必要提高計算機自動控制系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)的可靠性，生產(chǎn)線的自動控制系統(tǒng)有必要設(shè)置用冗余系統(tǒng)，一旦中控臺的計算機出現(xiàn)故障，能夠馬上切換到冗余系統(tǒng)，切實提高炸藥生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化水平。

［1］Song Jingpu,Peng Jinghua,M.Tanura.The Brief Review of Emulsion Explosives in China[J].Explosion，1997，7(2)：80-84.

［2］黎濤.乳化炸藥生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)現(xiàn)狀[J].機械管理開發(fā)，2009（8）：27-28.

［3］張祥榮，陳新高，張華棟，王滔.萬州乳化炸藥生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)淺析[J].重慶市工程爆破協(xié)會期刊，2009，(2)：86-89.

［4］汪旭光.乳化炸藥[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1986.

［5］黃文兆，顏事龍.炸藥化學(xué)與制造[M].安徽：冶金工業(yè)出版社，2009.

［6］馬方興，王化彬.對乳化炸藥全連續(xù)化生產(chǎn)線的認識和建議[J].煤礦爆破，2005(4)：26-27.

［7］汪旭光，李國仲.BGRI MM乳化炸藥技術(shù)新進展[J].礦業(yè)工程，2003，1(1)：10-15.

［8］Wang Xuguang,Li Guozhong.The new progress in the BGRI MM emulsion explosives technology[J].Mining Engineering，2003，1(1)：10-15.