一種用于二水濕法磷酸萃取工藝的風機調速方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及磷酸生產(chǎn)工藝的過程控制技術，具體涉及一種用于二水濕法磷酸萃取 工藝的風機調速方法。
【背景技術】
[0002] 磷酸作為一種基礎性的化工原料，在我國化工行業(yè)有著舉足輕重的地位。因為二 水硫酸鈣具備結晶顆粒粗大、便于過濾分離和生產(chǎn)過程穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，所以磷酸生產(chǎn)企 業(yè)一般采用二水濕法磷酸萃取工藝。萃取槽是二水濕法磷酸萃取工藝的核心設備。在使用 濃硫酸萃取磷礦石的過程中，大量的化學反應熱積累于萃取槽中，并伴隨產(chǎn)生有毒氣體，其 主要成份為四氟化硅和氟化氫。一般情況下，生產(chǎn)企業(yè)是通過閃蒸冷凝器移除過多的反應 熱，以使反應漿料保持在最佳溫度78°C。對于四氟化硅和氟化氫等有毒氣體，通常使用風機 抽取萃取槽上部的含氟氣體送入尾氣處理裝置。在風機的作用下，萃取槽內部和外部形成 一定的負壓，以阻止含氟氣體從萃取槽頂蓋縫隙外逸。當萃取槽在滿負荷工作時，加大抽風 量，以防含氟氣體逸出量增加；當萃取槽在欠負荷工作時，減少抽風量，以節(jié)約電能。風機除 了用于抽取有毒氣體外，還用于緩解閃蒸冷凝器調節(jié)延時造成的溫度波動，相當于一個輔 助調溫功能。當閃蒸冷凝器的降溫幅度過大時，減少抽風量，以防反應漿料溫度偏低；當閃 蒸冷凝器的降溫幅度過小時，加大抽風量，以防反應漿料溫度過高。因此，風機的抽風量應 根據(jù)生產(chǎn)過程的現(xiàn)場情況進行實時調節(jié)?，F(xiàn)有技術風機的抽風量調節(jié)方法，不是調節(jié)風機 之中的電機轉速，而是由操作工人根據(jù)工藝指標的偏移量改變風道擋板的開度，達到風量 大小的調節(jié)。這種方式的優(yōu)點是易學易用和簡單可靠，缺點是電機長期處于滿負荷狀態(tài)工 作、電能損耗大，經(jīng)常因人式調節(jié)不及時導致大量含氟氣體逸出。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，因調速方 式不合理，"大馬拉小車"現(xiàn)象嚴重，浪費的電能約占風機總耗電量的30%。更重要的是，逸 出的含氟氣體對操作工人和周邊居民會產(chǎn)生較大的健康危害。若人體吸入了含氟氣體，則 輕者身體不適，吸入量較多者心悶和四肢無力，嚴重者中毒死亡。面對日益嚴格的節(jié)能與環(huán) 保要求，人工調節(jié)風道擋板的方式顯然難以為繼。
[0003] 目前，變頻器的性能日趨完善，為風機的自動調速與節(jié)能提供了一個可行的技術 手段。變頻調速的基本原理是：在一定的工況下，變頻器的頻率輸入值增大或減小，電機的 電源頻率跟隨增大或減小，電機轉速按比例關系增大或減小，最終實現(xiàn)風機風量的調節(jié)。然 而，如何設置變頻器的頻率輸入值，目前沒有普適性方法，需要根據(jù)應用對象的具體特征和 要求來設置。由此可見，盡管變頻器的性能已經(jīng)大幅提升，但是它只是整個變頻調速系統(tǒng)的 一個部件，要實現(xiàn)風機的轉速自動調節(jié)，關鍵技術已經(jīng)不是在于變頻器本身，而是在于尋找 一個自動設置頻率輸入值的方法。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題：針對現(xiàn)有技術的上述問題，提供一種能夠有效提升工 藝指標的穩(wěn)定性、降低風機的電能消耗、減少含氟有毒氣體對環(huán)境的污染，自動化程度高、 操作簡單可靠的用于二水濕法磷酸萃取工藝的風機調速方法。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0006] -種用于二水濕法磷酸萃取工藝的風機調速方法，步驟包括：
[0007] 1)檢測磷酸萃取槽的內部氣壓和外部氣壓，檢測閃蒸冷凝器的輸入礦漿溫度和輸 出礦漿溫度；
[0008] 2)獲取內部氣壓和外部氣壓之間的內外氣壓差^，根據(jù)預設的第一隸屬度函數(shù)將 所述內外氣壓差^轉換成激活的氣壓差模糊集，所述激活的氣壓差模糊集是隸屬度為非零 值的氣壓差模糊集；獲取輸入礦漿溫度和輸出礦漿溫度之間的礦漿溫度差x2，根據(jù)預設的 第二隸屬度函數(shù)將所述礦漿溫度差x2轉換成激活的礦漿溫度差模糊集，所述激活的礦漿溫 度差模糊集是隸屬度為非零值的礦漿溫度差模糊集；
[0009] 3)根據(jù)預設的模糊規(guī)則表將所述激活的氣壓差模糊集、激活的礦漿溫度差模糊集 進行模糊推理得到變頻器頻率輸入值y1;
[0010] 4)將所述變頻器頻率輸入值71經(jīng)修正后生成電流信號，并將生成的電流信號送入 變頻器的模擬信號輸入端以實現(xiàn)風機轉速的自動調節(jié)。
[0011] 優(yōu)選地，所述步驟2)中第一隸屬度函數(shù)包含"偏低"、"略偏低"、"適中"、"略偏高"、 "偏高"五個氣壓差模糊集。
[0012] 優(yōu)選地，所述"偏低"、"略偏低"、"適中"、"略偏高"和"偏高"五個氣壓差模糊集的 峰點分別為 〇· 05、0· 1、0· 15、0· 2 和 0· 25。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟2)中第二隸屬度函數(shù)包含"較低"、"偏低"、"適中"、"偏高"和 "較高"五個礦漿溫度差模糊集。
[0014] 優(yōu)選地，所述"較低"、"偏低"、"適中"、"偏高"和"較高"五個礦漿溫度差模糊集的 峰點分別為 2· 0、3· 0、4· 0、5· 0 和 6. 0。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟3)中預設的模糊規(guī)則表所描述的所有規(guī)則后件均使用模糊單 值表示，所述進行模糊推理得到變頻器頻率輸入值7:時采用式（1)所示的中心平均法進 行；
[0017] 式⑴中，yi為解模糊計算得到的變頻器頻率輸入值，F(xiàn),為第j條規(guī)則的后件數(shù) 值，^為萃取槽內外氣壓差，χΑ閃蒸冷凝器的礦漿溫度差，μ nOO為第j條規(guī)則的氣壓 差模糊集的隸屬度數(shù)值，μ U (Χ2)為第j條規(guī)則的礦漿溫度差模糊集的隸屬度數(shù)值，m為所 述模糊規(guī)則表中模糊規(guī)則的總數(shù)量，j = 1，2,…，m。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟4)的詳細步驟包括：
[0019] 4. 1)計算礦漿溫度差x2的礦漿溫度差變化率Λ X 2;
[0020] 4. 2)根據(jù)預設的變頻器頻率修正表，由所述礦漿溫度差Λ χ2查找頻率修正系數(shù) λ Ρ ;
[0021] 4. 3)將所述變頻器頻率輸入值71和頻率修正系數(shù)λ ρ相乘得到變頻器頻率輸入 修正值y ;
[0022] 4. 4)將所述變頻器頻率輸入修正值y轉換成電流信號I，并將轉換得到的電流信 號I送入變頻器的模擬信號輸入端以實現(xiàn)風機轉速的自動調節(jié)。
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟4. 2)中預設的變頻器頻率修正表中包含7個數(shù)據(jù)區(qū)間，所 述 7 個數(shù)據(jù)區(qū)間分別表示為Λ x2< -0· 2，-0· 2〈 Λ x2< -0· 1，-0· 1〈 Λ x2< -0· 05，-0· 05〈 Λ x2< 0· 05,0· 05〈 Λ X 2彡 0· 1，0· 1〈 Λ X2彡 0· 2 和Λ X2>0· 2,其中Λ x2表示礦漿溫度差變 化率；所述7個數(shù)據(jù)區(qū)間對應的7個頻率修正系數(shù)λ p分別為1. 13、1. 1、1. 04、1. 0、0. 96、 0· 9 和 0· 87。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟4. 4)中將變頻器頻率輸入修正值y轉換成電流信號I的函數(shù)表 達式如式（2)所示；
[0025] I = ky+c (2)
[0026] 式（2)中，I為將變頻器頻率輸入修正值y轉換成的電流信號，y為變頻器頻率輸 入修正值，k為預設的比例系數(shù)，c為預設常數(shù)。
[0027] 優(yōu)選地，所述預設的比例系數(shù)k的值0. 457,所述預設常數(shù)c的值為-2. 855。
[0028] 本發(fā)明用于二水濕法磷酸萃取工藝的風機調速方法具有下述優(yōu)點：本發(fā)明檢測萃 取槽內外氣壓差和閃蒸冷凝器輸入輸出端的礦漿溫度差，利用預設的隸屬度函數(shù)轉換成模 糊集合，利用預設的模糊規(guī)則表進行模糊推理，把推理結果作為變頻器頻率輸入值，同時又 考慮了閃蒸冷凝器輸入輸出端的礦漿溫度差變化率，以此查找變頻器頻率修正系數(shù)，利用 變頻器的頻率修正系數(shù)與變頻器頻率輸入值相乘得出變頻器的實際頻率輸入值。本發(fā)明通 過實時改變變頻器的頻率輸入值，從而達到調節(jié)電機的轉速并最終實現(xiàn)風機風量的實時調 節(jié)，可有效地減緩因閃蒸冷凝器的調節(jié)延時造成的反應漿料溫度波動，可有效地保證萃取 槽內外氣壓差維持在合理的范圍內，杜絕了調節(jié)的不及時或者不合理導致含氟氣體的大量 外逸，避免了使用人工方式調節(jié)風道擋板導致的電能損耗。本發(fā)明具有實現(xiàn)簡單，性能可 靠，自動化程度高，實時性好，抗干擾能力強等優(yōu)點，通過該方法的自動調節(jié)，可提升工藝指 標的平穩(wěn)性和反應漿料的萃取效果，提高成品質量的穩(wěn)定性和生產(chǎn)的連續(xù)性，對提高能源 的利用率和減少有毒氣體對環(huán)境污染具有積極意義。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明實施例二水濕法磷酸萃取工藝的磷酸萃取槽結構示意圖。
[0030] 圖2為本發(fā)明實施例方法的基本流程示意圖。
[0031] 圖3為本發(fā)明實施例中第一隸屬度函數(shù)的曲線圖。
[0032] 圖4為本發(fā)明實施例中第二隸屬度函數(shù)的曲線圖。
[0033] 圖5為本發(fā)明實施例中的模糊規(guī)則表。
[0034] 圖6為本發(fā)明實施例方法步驟4)的流程示意圖。
[0035] 圖7為本發(fā)明實施例中的頻率修正系數(shù)查詢表。
【具體實施方式】
[0036] 如圖1所示，二水濕法磷酸萃取工藝在萃取槽內的反應漿料的多余熱量首先通過 閃蒸冷凝器進行粗調，閃蒸冷凝器的輸入管道從萃取槽抽取需要降溫的礦漿，通過閃蒸器 的快速蒸發(fā)水分達到降溫效果，然后由閃蒸冷凝器的輸出管道把礦漿送回萃取槽。由于萃 取槽內礦漿量巨大，閃蒸冷凝器的降溫存在較大的延時，從而導致萃取槽內礦漿溫度不容 易穩(wěn)定地控制，經(jīng)常存在較大幅度的溫度波動。因此，非常有必要利用風機對礦漿溫度進行 細調，以使萃取槽的反應漿料溫度保持最佳值附近。在萃取反應過程中，伴隨產(chǎn)生大量的含 氟氣體，這些氣體容易從萃取槽頂蓋的攪拌漿電機安裝縫和蓋板之間的安裝縫逸出，對人 體可造成巨大的傷害。安裝一個具有實時調節(jié)風量的風機，可在萃取槽內部空間和外部空 氣形成恒定的且合理的氣壓差，以使含氟氣體的逸出量盡量少，同時把吸走的含氟氣體送 往尾氣處理裝置。
[0037] 如圖2所示，本實施例用于二水濕法磷酸萃取工藝的風機調速方法的步驟包括：
[0038] 1)檢測磷酸萃取槽的內部氣壓和外部氣壓，檢測閃蒸冷凝器的輸入礦漿溫度和輸 出礦漿溫度；
[0039] 2)獲取內部氣壓和外部氣壓之間的內外氣壓差^，根據(jù)預設的第一隸屬度函數(shù)將 內外氣壓差Xl轉換成激活的氣壓差模糊集，激活的氣壓差模糊集是隸屬度為非零值的氣壓 差模糊集；獲取輸入礦漿溫度和輸出礦漿溫度之間的礦漿溫度差x2，根據(jù)預設的第二隸屬 度函數(shù)將礦漿溫度差x2轉換成激活的礦漿溫度差模糊集，激活的礦漿溫度差模糊集是隸屬 度為非零值的礦漿溫度差模糊集；本實施例中，內外氣壓差Xi= 〇. 22X 10 5Pa，礦漿溫度差 x2= 3. 2°C ；
[0040] 3)根據(jù)預設的模糊規(guī)則表將激活的氣壓差模糊集、激活的礦漿溫度差模糊集進行 模糊推理得到變頻器頻率輸入值y1;
[0041 ] 4)將變頻器頻率輸入值71經(jīng)修正后生成電流信號，并將生成的電流信號送入變頻 器的模擬信號輸入端以實現(xiàn)風機轉速的自動調節(jié)。
[0042] 如圖3所