当农业邂逅数字化,开启钾肥“智造”新时代

当农业邂逅数字化,开启钾肥“智造”新时代

挑战

  • 作为农作物必需的重要肥料之一,钾肥对改善土壤环境,提高作物产品有着至关重要的作用。

解决方案

  • 当古老的农业与先进的数字化技术结缘,农业正在绽放全新的魅力,罗克韦尔自动化藉由先进的自动化与信息化技术,服务现代农业发展,协助改善土壤性能,大大提高农作物产品产量,为农韵盛景再添华章。

成果

  • 我国某钾肥制造龙头企业利用正浮选冷结晶工艺生产氯化钾,以确保钾肥生产的产品品质和生产规模。其联合罗克韦尔自动化开发出一套适合钾肥制造工艺的、有针对性的生产管理平台,在实际的钾肥生产中如虎添翼,不但提高了钾肥生产效率及市场竞争力,更为我国钾盐钾肥工业的快速发展提供助力。

——罗克韦尔自动化工业物联网平台助力某钾肥制造企业提质增效

金黄色的麦浪,奔流翻滚、沃野百里;

雪白的棉花,籽粒饱满、开满枝头;

芳香扑鼻的瓜果,鲜甜多汁、营养丰富。

……

 

呼唤精细化生产管理

冷结晶正浮选工艺是目前生产氯化钾的主要工艺之一,该工艺是在常温条件下对光卤石矿进行控速分解结晶。首先,原矿经加矿装置通过皮带进入破碎机,将其中大块原矿破碎,使整体粒度处于2cm以下;然后通过皮带进入结晶器,在结晶器中与淡水、精钾母液、尾盐水在搅拌的作用下混合、分解、结晶,得到固相为人造钾石盐的料浆;料浆通过渣浆泵送至调和槽,在调和槽与盐酸十八胺、2#油等药剂混合均匀后进入浮选装置,通过浮选装置将人造钾石盐中氯化钾与氯化钠初步分离,氯化钾(夹带部分氯化钠)以泡沫形式处于浮选机表层被刮出,氯化钠(包含部分未被浮选起的氯化钾)则随着浮选机底流排除系统;泡沫形式氯化钾经带机脱去夹带母液,即为粗钾滤饼;粗钾滤饼进入再浆洗涤槽与淡水在搅拌的作用下成为料浆,在该过程中粗钾滤饼夹带的大部分固相氯化钠转入液相,被称为再浆洗涤;再浆洗涤料浆经离心机脱去液相,即可得到离心成品;离心成品再经干燥、包装得到最终产品。

“虽然氯化钾生产的工艺看起来比较复杂,但真正掣肘生产效率和交付能力的却是生产管理水平。”罗克韦尔自动化矿山行业技术经理侯善永一语道破目前我国钾肥制造的症结所在。

事实上,该钾肥制造企业也早已意识到了这一点,为了稳定生产过程,减小设备停机率,降低物料成本,缓解质量波动带来的生产压力,该公司积极推进信息化建设和管理水平,依托罗克韦尔自动化智能MCC柜和自动化平台,开发出了一套生产管理平台。

遗憾的是,受制于信息鸿沟,现有平台只能实现数据的采集和展示,无法做到系统的整合和分析,导致生产管理平台和数据库系统难以实现有效的对标管理,包括对产量、计划、品位对标,辅料、能耗对标以及质量管理的对标等,同时也缺少生产管理总驾驶舱和四元相图生产趋势等数据,无法对智能MCC柜进行有效的电气设备故障诊断与维护指导。

为此,罗克韦尔自动化将该钾肥制造企业在实际生产中遇到挑战一一细化,具体将改进需求锁定在四个方面:第一,图表和可视化。包括生成动态四元相图,动态工艺流程图,生产驾驶仓报表,工艺驾驶仓报表,化验数据趋势图,能源数据图表,计划与实际产量数据钻取,以及图表之间的连接、跳转,页面导航及功能分类,手机移动端浏览功能等。第二,设备运行状态分析。以离心机为例,可以实现离心机状态监测、电流、温度、震动等值,报警提示,数值趋势图,事件展示,维检修记录等。第三,数据采集、数据传输。可通过与关系数据库的连接,与 OSI PI 的数据连接实现。第四,增强现实。进而进行电气设备故障诊断与维护指导,MCC 设备故障诊断与维护指导。

 

对接高标准实际应用

罗克韦尔自动化FactoryTalk InnovationSuite采用基于ThingWorx的工业物联网平台,可以为客户提供从连接、创建、分析和体验的全流程解决方案,满足钾肥制造企业在实际应用中对生产管理的高标准严要求。

“我们的项目团队充分考虑了该公司氯化钾生产的实际应用,在满足其关键指标、解决技术难题方面保持密切沟通,并努力提升用户的操作体验。”侯善永补充说,我们的解决方案聚焦改善系统在对标管理、设备运行状态管理、手机 APP 对标管理、TPM 组件设备故障自动触发巡检任务以及MCC 2500 AR 增强现实巡检及维修指导等方面的作用,以对接客户高标准的实际应用。

1. 生产(对标)管理驾驶舱

1.1 通过系统导航页面,进入相应 PTC 功能页面及企业原来的 MIS 系统界面:

1.2 中控室大屏显示生产管理驾驶舱总图。其中,左上角显示当前能源介质消耗情况,中上部分为整厂工艺流程实时监控,右上角为各个工艺段产出品的小时/天产量的仪表盘统计,左下为固/液相四元相图的工艺状况分析,中下部分为氯化钾总产量的分时趋势,右下角为货场物流系统。

1.3 固/液相四元相图体系的工艺状况分析。

1.4 对标管理总页面,包括粉钾小时产量、光卤石消耗量以及粉钾、颗粒钾产品质量等级比率分析。

1.5 对标能耗分析,对包括光卤石、水、粉钾/颗粒钾电等在内原料消耗量进行分时/每天//月的对标分析,通过子弹图方式呈现,数据源则来自企业的OSI PI数据库。

2. 设备运行状态管理

该页面显示设备资产履历表和关键运行数据、运行时间、停机时间统计,目前只有 UI,未来还将进一步拓展实时/历史数据和设备利用率和故障分类统计分析Chart的展示。

3. 手机移动端对标管理页面

包括分产量对标分析、物料消耗对标分析、设备运行状态分析等在移动终端上的缩略展示。

 4. TPM 组件设备故障自动触发巡检任务

通过ThingWorx中模拟一个泵的故障,触发自动生成 TPM 组件中的设备巡检任务。通过手机App,相应的设备维护人员可以直接接收到该作业任务和 SOP 作业规范。

5. MCC 2500 AR 增强现实巡检及维修指导

通过现场空间识别方式,可在现场实际的MCC 柜子旁或者中控室其他操作环境,展示 3D 设备原理及实时数据,通过点击浮动按钮打开模块维修指导或者对应的技术文档等。

“由于钾肥生产对时效性要求很高,通过罗克韦尔自动化基于ThingWorx工业物联网平台,我们真正实现了关键技术的对标,生产效率的提高及生产质量的提升。” 该钾肥制造企业对双方的合作颇为满意。

不难发现,基于 ThingWorx 的工业物联网平台能够很好地整合生产管理平台,控制系统,数据库系统和天气预报系统,进行生产、能源和设备的对标管理,设备的分析以及检修指导,值得一提的,此开发平台不需要进行写过多的 JAVA 代码,是一个成熟的并进行过很多项目验证的平台。作为一款业内领先的互联网工业平台,ThingWorx的应用也将有着更为广泛的天地。

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