【文章內(nèi)容簡介】 企業(yè)也紛紛采用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，新建成投產(chǎn)的 128 個(gè)離子膜燒堿項(xiàng)目中，就有 95 個(gè)采用高電流密度自然循環(huán)復(fù)極槽，其中，采用國產(chǎn)化槽 31 個(gè)。單槽產(chǎn)能已升至 萬 t/a、 萬 t/a、 萬 t/a和 2 萬 t/a，最高達(dá) 萬 t/a。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 現(xiàn)階段離子膜法電解技術(shù)裝備的世界發(fā)展動(dòng)向 近幾年來，世界各馳名公司紛紛推出當(dāng)前和今后一段時(shí)期代表離子膜法燒堿電解技術(shù)裝置發(fā)展方向的創(chuàng)新產(chǎn)品，即大型高電 流密度低電流消耗自然循環(huán)復(fù)極槽，并涌現(xiàn)出新的發(fā)展動(dòng)向，即陰陽極距由窄極距向零極距（膜極距）發(fā)展和單槽產(chǎn)能向大型化發(fā)展（ 2 萬 t/a 及以上）。把離子膜法燒堿生產(chǎn)技術(shù)和節(jié)能降耗提高到一個(gè)新水平。 離心機(jī)簡介 離心機(jī)的定義 離心機(jī)是利用 離心力 ， 分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機(jī)械。離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開；它也可用于排除濕固體 中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級。 圖 臥式離心機(jī)原理圖 離心機(jī)的工作原理 當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會上浮。微粒在重力場下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)，并且又與重力場的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力 作用下觀察到它們的沉降過程。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 此外，物質(zhì)在 介質(zhì) 中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無條件的絕對的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們在溶液中成膠體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需 要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微粒克服擴(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。 離心就是利用離心機(jī) 轉(zhuǎn)子 高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同 沉降系數(shù) 和浮力密度的物質(zhì)分離開。 離心機(jī)的由來與發(fā)展 離心機(jī) 的發(fā)展源遠(yuǎn)流長，我國古代就有這種思想的存在，現(xiàn)在離心機(jī)大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。 中國古代 ， 人們用繩索的一端系住陶罐，手握繩索的另一端，旋轉(zhuǎn)甩動(dòng)陶罐，產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜，這就是離心分離原理的早期應(yīng)用。 工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲， 比如 19 世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用的 三足式離心機(jī) ，和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的 上懸式離心機(jī) 。這些最早的離心機(jī)都是間歇操作和人工排渣的。 由于卸渣機(jī)構(gòu)的改進(jìn)， 20 世紀(jì) 30 年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī)，間歇操作離心機(jī)也因?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)控制而得到發(fā)展。 工業(yè)用離心機(jī)按結(jié)構(gòu)和分離要求，可分為過濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)和分離機(jī)三類。 離心機(jī)有一個(gè)繞本身軸線 高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，稱為 轉(zhuǎn)鼓 ，通常由 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)。懸浮液（或乳濁液）加入轉(zhuǎn)鼓后，被迅速帶動(dòng)與轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下各組分分離，并分別排出。通常，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，分離效果也越好。 離心分離機(jī) 的作用原 理有離心過濾和離心沉降兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場下產(chǎn)生的離心壓力，作用在 過濾介質(zhì) 上，使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面，從而實(shí)現(xiàn)液 固分離；離心沉降是利用懸浮液（或乳濁液）密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實(shí)現(xiàn)液 固（或液 液）分離。 還有一類實(shí)驗(yàn)分析用的分離機(jī)，可進(jìn)行液體澄清和固體顆粒富集，或液 液分離，這類分離機(jī)有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結(jié)構(gòu)型 式。 衡量離心分離機(jī)分離性能的重要指標(biāo)是 分離因數(shù) 。它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所受的離心力與其重力的比值，分離因數(shù)越大，通常分離也越迅速，分離效果越好。工業(yè)北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 用離心分離機(jī)的分離因數(shù)一般為 100～ 20200，超速管式分離機(jī)的分離因數(shù)可高 62020，分析用超速分離機(jī)的分離因數(shù)最高達(dá) 610000。決定離心分離機(jī)處理能力的另一因素是轉(zhuǎn)鼓的工作面積，工作面積大處理能力也大。 選擇離心機(jī)須根據(jù)懸浮液（或乳濁液）中固體顆 粒的大小和濃度、固體與液體（或兩種液體）的密度差、液體粘度、濾渣（或沉渣）的特性，以及分離的要求等進(jìn)行綜合分析，滿足對濾渣（沉渣）含濕量和濾液（分離液）澄清度的要求，初步選擇采用哪一類離心分離機(jī)。然后按處理量和對操作的自動(dòng)化要求，確定離心機(jī)的類型和規(guī)格，最后經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。 通常，對于含有粒度大于 毫米顆粒的懸浮液，可選用過濾離心機(jī)；對于懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機(jī)；對于懸浮液含固體量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時(shí)，應(yīng)選用分離機(jī)。 離心分離機(jī)未來的發(fā)展趨勢將是強(qiáng)化分離性能、發(fā) 展大型的離心分離機(jī)、改進(jìn)卸渣機(jī)構(gòu)、增加專用和組合轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)、加強(qiáng)分離理論研究和研究離心分離過程最佳化控制技術(shù)等 。 強(qiáng)化分離性能包括提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 、 在離心分離過程中增加新的推動(dòng)力 、 加快推渣速度 、 增大轉(zhuǎn)鼓長度使離心沉降分離的時(shí)間延長等。發(fā)展大型的離心分離機(jī)，主要是加大轉(zhuǎn)鼓直徑和采用雙面轉(zhuǎn)鼓提高處理能力使處理單位體積物料的設(shè)備投資、能耗和維修費(fèi)降低。理論研究方面，主要研究轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動(dòng)狀況和濾渣形成機(jī)理，研究最小分離度和處理能力的計(jì)算方法 。 可編程控制器 可編程控制器的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 60 年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和 大規(guī)模生產(chǎn)及多機(jī)群控的發(fā)展，人們曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸器控制。但采用小型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制價(jià)格昂貴 ， 輸入 、 輸出電路不匹配，編程技術(shù)復(fù)雜 ， 因而沒能得到推廣和應(yīng)用。 20 世紀(jì) 60 年代末期，美國汽車制造工業(yè)競爭激烈，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，在 1968 年美國通用汽車公司首先公開招標(biāo)，對控制系統(tǒng)提出的具體要求基本為 ： ① 它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短 、 更改容易 、 接線簡單 、 成本低； ② 它能把計(jì)算機(jī)的功能和繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來。但編程又比計(jì)算機(jī)簡單易學(xué)、操作方便； ③ 系統(tǒng)通用性強(qiáng)。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在通用公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)控制。其后日本、德國等相繼引入，可編程序控制器迅速發(fā)展起來。但這一時(shí)期它主要用于順序控制，雖然也采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想 ， 但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程序邏輯控制器，簡稱PLC（ Programmablc Logic Controller)。 20 世紀(jì) 70 年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程邏輯控制器更多地具有計(jì)算機(jī)功能，不僅用邏輯編程取代硬接線邏輯，還增加了運(yùn)算 、 數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，而且做到了小型化和超小型化。這種采用微電腦技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，故稱為可編程序控制器，簡稱 PC（ Programmablc Controller)。但由于 PC 容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer)混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 PLC 作為可編程序控制器的縮寫。 PLC 的定義及工作原理 可編程控制器簡稱 PLC (Programmable Logical Controller)，以微處理器為核心，綜合微機(jī)技術(shù)、電 子應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通信技術(shù)而發(fā)展起來的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置 。 國際電工委員會（ IEC）于 1987 年頒布了其標(biāo)準(zhǔn)及定義 ：“ 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) ， 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì) ， 它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序 ， 執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制 、 定時(shí) 、 計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令 ， 并通過數(shù)字式 、 模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 。 可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體 ， 易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì) ?！? PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。 通過運(yùn)行存儲于 PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息交換實(shí)現(xiàn)控制。 入出信息交換、可靠物理實(shí)現(xiàn)是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。入出信息交換式靠運(yùn)行存儲于內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)的。程序包含 PLC 生產(chǎn)廠家提供系統(tǒng)程序和用戶根據(jù)需要自行開發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序提供了運(yùn)轉(zhuǎn)平臺，同時(shí)還為 PLC 用戶程序的可靠運(yùn)行及信號與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理?？煽课锢韺?shí)現(xiàn)主要輸入（ INPUT）及輸出（ OUTPUT）電路。 PLC 的輸入電路要對輸入信號進(jìn)行濾波處理，去掉高頻干擾，在內(nèi)部與計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行光電隔離，靠光耦原件或繼電器建立連接。輸出電路 需進(jìn)行功率的放大，以帶動(dòng)一般地工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等。 PLC 的工作過程 ： 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 可編程控制器的工作過程 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的方式是以掃描方式為主，中斷方式為輔的控制方式。大量控制都是用掃描方式，個(gè)別急需的處理，可通過中斷這個(gè)掃描運(yùn)行的程序的方式來執(zhí)行。 PLC 的功能與特點(diǎn) （ 1） PLC 的功能 隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC 的功能日益增多。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制 ； 不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下 ： 開關(guān)量邏輯控制 這是 PLC 的最基本的功能。 PLC 具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用 PLC 提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值既可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開關(guān)來設(shè)定，其值可進(jìn)行在線修改，操作十分靈活方便。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。 PLC 提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量 輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過使用這些模北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 塊，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送 CPU 處理；而 CPU 處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對連續(xù)量的控制。 閉環(huán)過程控制 使用 PLC 不僅可以對模擬量進(jìn)行開環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置 PID控制單元或模塊，對控制過程中某一變量 （ 如速度、溫度、電流、電壓等 ） 進(jìn)行 PID 控制。 定時(shí)、定位、計(jì)數(shù)控制 PLC 具有定時(shí)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫 程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制。定位控制是 PLC 不可缺少的控制功能之一。 PLC 提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。 PLC 具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制。 順序（步進(jìn)）控制 在工業(yè)控制中，選用 PLC 實(shí)現(xiàn)順序控制，可以采用 IEC 規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言 —— 順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。 網(wǎng)絡(luò)通信 現(xiàn) 代 PLC 具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對遠(yuǎn)程 I/O 進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn) PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成 “ 集中管理，分散控制 ” 的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 PLC 通過 RS232 接口可與各種 RS232 設(shè)備進(jìn)行通信。 PLC 還可與其它智能控制設(shè)備 （ 如變頻器、數(shù)控裝置 ） 實(shí)現(xiàn)通信。 PLC 與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制水平。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲在 存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼? （ 2） PLC 的特點(diǎn) 通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全 PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)。通過選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時(shí)，由于 PLC采用存儲邏輯，北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之 PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無限制，因此，靈活性和擴(kuò)展性都很好 。 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 為了確保 PLC 在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了 PLC 的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁干擾等的干擾。 PLC