楊 堅 任將華 吳智平

（廣東省南?；た倧S有限公司 廣東 佛山 528231）

隨著國民經濟的發(fā)展，工業(yè)炸藥在我國工業(yè)生產和工程建設中的應用越來越廣泛，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)化生產線是近幾年來經過工藝、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線系列。各種炸藥連續(xù)化生產線的創(chuàng)建，使連續(xù)乳化、連續(xù)敏化、連續(xù)冷卻、連續(xù)裝藥等關鍵技術有了突破性的進展，生產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過程的本質安全，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等多個系列產品，有些產品的主要性能指標基本達到國外同類產品的水平。與發(fā)達國家相比，在生產工藝、設備和自動控制技術等方面還存在一定差距[2][3]。本文結合本公司（廣東天諾民爆）連續(xù)乳化自動化生產線談談對自動化技術在民爆行業(yè)的應用。

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，保持整個生產線的正常運轉。

1.2 在生產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。

1.6 裝藥線采用石家莊曉進科技有限公司生產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，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 炸藥生產中的關鍵自動化技術

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設有模擬屏，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，隨著計算機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了連續(xù)乳化生產線。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，主要特點是由自控系統(tǒng)完成從配料到生產整個過程的控制，操作人員在控制室內即可完成生產控制[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，將測量到的流量轉換成4～20mA的電流信號送到中控室的PID溫控器，通過與設定值的比較后經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速從而達到水相與油相在乳化器的合理配比，使乳化基質具有良好的性能。

2.2 中控室系統(tǒng)

中控室是整條生產線的控制指揮中心，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，當溫度超過設定值時，能實現(xiàn)動態(tài)聲音、窗口報警、瞬時設備參數(shù)記錄，有關設備停機，自動打開相應設備的消防電磁閥噴水。

2.3.3 硝酸銨破碎機、輸送螺旋、乳化器等主要設備設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)生產的特殊性，行業(yè)相關的自動化控制水平還不是很高，為了提高行業(yè)的本質安全性，因為有必要吸收國外的先進技術或自主開發(fā)新技術，大幅提高生產線的自動化水平。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、全自動化生產新工藝、新設備和新技術的研究；

2）進行高效乳化器和連續(xù)乳化工藝及其相應冷卻系統(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；

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，采用大產能自動連續(xù)裝藥機、自動包裝機，在危險工序實現(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)和預警系統(tǒng)的可靠性，生產線的自動控制系統(tǒng)有必要設置用冗余系統(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.