SCH-CS多回路变频智能控制系统应用报告

SCH-CS多回路变频智能控制系统应用报告

作者1：啸驰电气股份有限公司何春荣

作者2：潜江市绿海宝生物技术有限公司张伟

日期：2026年11月10日

一、项目简介

结晶是NH生成工艺过程中的一个重要工序，提高结晶的速度、效率和质量，可以提高最终产品质量和经济效益。四个结晶罐分批承接上道工序PN反应后的物料，结晶要求在特定温度T±0.5℃的恒温状态下进行长达48小时的结晶过程，依靠人工实现结晶罐温度精准控制难度极大，采用智能控制系统替代人工操作成为生产的必然选择。

本SCH-CS多回路变频智能控制系统（见右图）可同时对四个结晶罐实现特定温度T±0.5℃恒温条件下安全、稳定生产管控。系统不仅精准控制罐内物料温度，还能够结合结晶工艺进程与物料温度变化，联动调节搅拌转速，以此提升结晶效率与晶体品质；结晶全过程实现无人值守，自动完成整套工艺流程，显著提升劳动生产效率。

循环水系统由供水泵、管道、冷却塔、室外地下水池构成，循环水主要为生产系统提供冷却介质。原有设备全部依靠人工操作，没有负荷调节控制手段，循环水供水量跟随生产工况无法自动匹配，造成大量能源浪费。

本系统接入循环水系统温度、压力、流量检测信号，实现供水泵变频调节；控制系统依据采集数据建立循环水负荷变动模型，使循环水系统负荷跟随生产工艺实际需求自动调整，保障生产工艺安全稳定运行，实现节能降耗目标。

循环水自动控制功能尤其适用于间歇式生产、负荷波动大的工艺场景，通过模型预测负荷变化，自动完成负荷动态调节。夜间停产工况下，循环水系统自动停机；生产任务恢复后，循环水系统自动投入运行。

二、工艺过程

1、结晶罐工艺流程

结晶罐工艺流程图

结晶罐工艺流程图如上所示，四个结晶罐均配置夹套、

搅拌器、温度检测及控温电磁阀；通过蒸汽通入夹套实现物料加温，循环水或冰水通入夹套实现物料降温。进料作业由人工借助真空将PN反应罐物料吸入结晶罐；进料完成后，系统根据物料实际温度，自动选择加温或者降温模式，保障物料在工艺设定温度下开展结晶作业。

2、循环水工艺流程

循环水系统是关键生产辅助系统，主要包含供水泵、主辅冷却塔、地下水池。供水泵从地下水池取水输送至循环水管网，循环水经过反应釜、结晶罐夹套完成热交换后输送至主辅冷却塔冷却，冷却后的水自流回到地下水池。循环水系统流程图如下：

循环水系统流程图

循环水冷却塔现场图

3、工艺特点

物料结晶特性：物料含有PN、油柑两种可结晶物质，分别在特定温度T、特定温度T-4℃温度条件下析出结晶。工艺目标为实现PN在特定温度条件下结晶析出，尽可能抑制油柑在特定温度T-4℃析出，油柑结晶会直接降低PN晶体纯度。

温度检测难点：结晶工况下，浸入物料的温度传感器表面容易被晶体包覆，会造成温度检测产生较大偏差。

结晶周期长：结晶反应进程缓慢，完整结晶周期可达48小时。

循环水负荷波动大：工艺设备循环水消耗属于间歇式工况，造成循环水系统负荷变化幅度大。

三、智能控制系统技术参数和功能

1、系统技术参数

2、釜体工艺控制功能【系统标配】

3、循环水控制功能【可选-W模块】

四、系统投运

1、结晶罐工况投运

四台结晶罐投料时间相互错开，系统实现罐体之间完全独立控制。控制系统预先结合工艺曲线建立温度-时间-调速联动模型，通过智能算法运算得到各个控制节点输出，分别控制每台结晶罐结晶过程的搅拌转速与罐内温度，贴合工艺曲线要求。

结晶运行过程中设置最低搅拌转速，避免温度传感器表面晶体附着，保障温度测量准确可靠。

SCH-CS多回路变频智能控制系统完成信号校对、参数配置、系统模拟测试、水介质模拟试运行，顺利完成试生产并正式投产。4台结晶罐的全过程控制曲线全部满足生产工艺要求。对比原有人工操作模式，PN结晶收率显著提升，油柑副产物结晶得到有效抑制。除投料、出料必要人工操作外，整套结晶工艺流程全部由系统自动执行，无需人工干预，既节约人力成本，又提升产品品质以及批次之间的品质稳定性。

系统自正式投运以来已连续平稳运行半年，运行全程稳定可靠，未出现任何设备故障与异常报警，设备可用率高，充分验证了系统的稳定性和可靠性。

2、循环水系统投运

经过本次智能化改造，循环水系统实现最优节能运行效果。结合生产运行统计数据，循环水系统经智能化改造后，较原人工操作模式节电率约为33%，节能效果显著。

五、总结

SCH-CS多回路变频智能控制系统已投产运行半年，全程运行平稳，未出现任何故障，整套系统运行稳定可靠。

选配循环水-W控制模块，基于温度、压力、流量多参数负荷模型，实现供水泵变频调速、主辅冷却塔联动启停，适配间歇生产、负荷大幅波动的工况；停产状态自动停机、复产自动启动，在保障工艺冷却供给稳定可靠的前提下，有效降低循环水系统整体能耗。

本设备通过完整生产验证，解决了结晶工序人工控温难度大、循环水系统能耗高的痛点，实现产品质量提升、人力减负、节能降耗多重收益。

SCH-CS作为通用釜式间歇工艺控制平台，可通过子型号扩展适配2-8罐等不同规模工况，典型应用包含间歇结晶釜、反应釜、冷却析晶釜，面向精细化工、医药中间体行业。系统硬件与算法框架标准化，不同物料工艺曲线按需整定，具备良好工程应用与商业化推广价值。