【文章內(nèi)容簡介】 企業(yè)也紛紛采用，據(jù)不完全統(tǒng)計，新建成投產(chǎn)的 128 個離子膜燒堿項目中，就有 95 個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。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 萬 t/a。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 現(xiàn)階段離子膜法電解技術(shù)裝備的世界發(fā)展動向 近幾年來，世界各馳名公司紛紛推出當前和今后一段時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)能降耗提高到一個新水平。 離心機簡介 離心機的定義 離心機是利用 離心力 ， 分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機械。離心機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，例如用洗衣機甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機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，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。 圖 臥式離心機原理圖 離心機的工作原理 當含有細小顆粒的懸浮液靜置不動時，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（論文） 9 此外，物質(zhì)在 介質(zhì) 中沉降時還伴隨有擴散現(xiàn)象。擴散是無條件的絕對的。擴散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴散越嚴重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運動。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。因為顆粒越小沉降越慢，而擴散現(xiàn)象則越嚴重。所以需 要利用離心機產(chǎn)生強大的離心力，才能迫使這些微?？朔U散產(chǎn)生沉降運動。 離心就是利用離心機 轉(zhuǎn)子 高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力，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。 離心機的由來與發(fā)展 離心機 的發(fā)展源遠流長，我國古代就有這種思想的存在，現(xiàn)在離心機大量應(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)離心機誕生于歐洲， 比如 19 世紀中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用的 三足式離心機 ，和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的 上懸式離心機 。這些最早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。 由于卸渣機構(gòu)的改進， 20 世紀 30 年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機，間歇操作離心機也因?qū)崿F(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。 工業(yè)用離心機按結(jié)構(gòu)和分離要求，可分為過濾離心機、沉降離心機和分離機三類。 離心機有一個繞本身軸線 高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，稱為 轉(zhuǎn)鼓 ，通常由 電動機 驅(qū)動。懸浮液（或乳濁液）加入轉(zhuǎn)鼓后，被迅速帶動與轉(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 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，實現(xiàn)液 固（或液 液）分離。 還有一類實驗分析用的分離機，可進行液體澄清和固體顆粒富集，或液 液分離，這類分離機有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結(jié)構(gòu)型 式。 衡量離心分離機分離性能的重要指標是 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（論文） 10 用離心分離機的分離因數(shù)一般為 100～ 20200，超速管式分離機的分離因數(shù)可高 62020，分析用超速分離機的分離因數(shù)最高達 610000。決定離心分離機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。然后按處理量和對操作的自動化要求，確定離心機的類型和規(guī)格，最后經(jīng)實際試驗驗證。 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；對于懸浮液中顆粒細小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機；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，應(yīng)選用分離機。 離心分離機未來的發(fā)展趨勢將是強化分離性能、發(fā) 展大型的離心分離機、改進卸渣機構(gòu)、增加專用和組合轉(zhuǎn)鼓離心機、加強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力 、 加快推渣速度 、 增大轉(zhuǎn)鼓長度使離心沉降分離的時間延長等。發(fā)展大型的離心分離機，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、能耗和維修費降低。理論研究方面，主要研究轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動狀況和濾渣形成機理，研究最小分離度和處理能力的計算方法 。 可編程控制器 可編程控制器的產(chǎn)生 20 世紀 60 年代，由于小型計算機的出現(xiàn)和 大規(guī)模生產(chǎn)及多機群控的發(fā)展，人們曾試圖用小型計算機來實現(xiàn)工業(yè)控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸器控制。但采用小型計算機實現(xiàn)工業(yè)控制價格昂貴 ， 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 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，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)計周期短 、 更改容易 、 接線簡單 、 成本低； ② 它能把計算機的功能和繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來。但編程又比計算機簡單易學(xué)、操作方便； ③ 系統(tǒng)通用性強。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（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，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動控制。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。但這一時期它主要用于順序控制，雖然也采用了計算機的設(shè)計思想 ， 但當時只能進行邏輯運算，故稱為可編程序邏輯控制器，簡稱PLC（ Programmablc Logic Controller)。 20 世紀 70 年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程邏輯控制器更多地具有計算機功能，不僅用邏輯編程取代硬接線邏輯，還增加了運算 、 數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，真正成為一種電子計算機工業(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)控制裝置的功能遠遠超出邏輯控制、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 容易和個人計算機（ 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，綜合微機技術(shù)、電 子應(yīng)用技術(shù)、自動控制技術(shù)及通信技術(shù)而發(fā)展起來的工業(yè)自動化控制裝置 。 國際電工委員會（ IEC）于 1987 年頒布了其標準及定義 ：“ 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) ， 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計 ， 它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序 ， 執(zhí)行邏輯運算、順序控制 、 定時 、 計數(shù)和算術(shù)運算等操作的命令 ， 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)連成一個整體 ， 易于擴充功能的原則而設(shè)計 ?！? PLC 是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。 通過運行存儲于 PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息交換實現(xiàn)控制。 入出信息交換、可靠物理實現(xiàn)是 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息交換式靠運行存儲于內(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)程序提供了運轉(zhuǎn)平臺，同時還為 PLC 用戶程序的可靠運行及信號與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理。可靠物理實現(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行濾波處理，去掉高頻干擾，在內(nèi)部與計算機電路進行光電隔離，靠光耦原件或繼電器建立連接。輸出電路 需進行功率的放大，以帶動一般地工業(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（論文） 12 圖 可編程控制器的工作過程 PLC 實現(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，個別急需的處理，可通過中斷這個掃描運行的程序的方式來執(zhí)行。 PLC 的功能與特點 （ 1） PLC 的功能 隨著自動化技術(shù)、計算機技術(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。它不僅能實現(xiàn)單機控制，而且能實現(xiàn)多機群控制 ； 不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還能實現(xiàn)過程控制、運動控制和數(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 具有強大的邏輯運算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實現(xiàn)繼電器觸點的串聯(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、計數(shù)指令，可實現(xiàn)定時、計數(shù)功能，其定時值和計數(shù)值既可由用戶在編程時設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開關(guān)來設(shè)定，其值可進行在線修改，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（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行開環(huán)控制，而且還可以進行閉環(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 ） 進行 PID 控制。 定時、定位、計數(shù)控制 PLC 具有定時控制的功能，它為用戶提供了若干個定時器，定時器的時間可以由用戶在編寫 程序時設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實現(xiàn)定時或延時控制。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，以實現(xiàn)各種需求的定位控制。 PLC 具有計數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個計數(shù)器或高速計數(shù)模塊。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編寫程序時設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實現(xiàn)計數(shù)控制。 順序（步進）控制 在工業(yè)控制中，選用 PLC 實現(xiàn)順序控制，可以采用 IEC 規(guī)定的用于順序控制的標準化語言 —— 順序功能圖進行設(shè)計，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，它既可以對遠程 I/O 進行控制，又能實現(xiàn) PLC 與計算機之間的通信，從而構(gòu)成 “ 集中管理，分散控制 ” 的分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。 PLC 通過 RS232 接口可與各種 RS232 設(shè)備進行通信。 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)，可提高交流電動機的自動化控制水平。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、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 通用性強、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)計的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點。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，由于 PLC采用存儲邏輯，北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，當生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時，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數(shù)理論上無限制，因此，靈活性和擴展性都很好 。 可靠性高、抗干擾能力強 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)計中強化了 PLC 的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾。 PLC