1.本發(fā)明涉及新能源鋰電池制造設(shè)備領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

2.合成是三元鋰電池前驅(qū)體制造工藝流程中最重要的工序，進(jìn)料及合成系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定了三元鋰離子電池前驅(qū)體的品質(zhì)，繼而極大地關(guān)聯(lián)著成品電池的各種電化學(xué)性能和使用電池設(shè)備的安全性。

3.國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)，三元鋰電池的合成工序多采用人工干預(yù)進(jìn)行控制，較少數(shù)大型企業(yè)自動(dòng)化程度較高，但仍以現(xiàn)場plc控制或人工巡檢為主。并且，絕大多數(shù)工廠的合成工序中的進(jìn)料系統(tǒng)泵及各種配件、管路未成撬安裝，尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，不利于高品質(zhì)的三元項(xiàng)目規(guī)?；瘧?yīng)用和生產(chǎn)組織管理。

4.三元鋰電池合成中最重要的工藝參數(shù)為合成釜的ph值控制，合成釜ph值是產(chǎn)出ncm622、ncm811等高端產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)，屬于大滯后環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)ph值控制采用單回路pid控制方式，但由于ph值測量具有非線性及滯后性等特點(diǎn)，容易在控制過程中會(huì)引起系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)或震蕩，在實(shí)際應(yīng)用過程中很難達(dá)到快速、準(zhǔn)確的控制，導(dǎo)致廢品率高。

5.另外，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式缺少集中預(yù)判報(bào)警，現(xiàn)場人員巡檢不到位極易造成設(shè)備連鎖停車，工藝參數(shù)波動(dòng)等，導(dǎo)致生產(chǎn)事故。

6.同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于氨堿液添加量的控制手段采用比例控制方式，通過加鹽液量與氨水量的比例系數(shù)來控制氨堿液的加入量，以此實(shí)現(xiàn)合成釜內(nèi)ph的穩(wěn)定，這種控制方式本質(zhì)上來說，氨堿投入量仍是單回路調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)回路中的執(zhí)行器直接作用在氨堿投入量上，對(duì)于氨水或外界其他擾動(dòng)給合成釜ph值帶來的波動(dòng)沒有辦法及時(shí)調(diào)整和消除，需要人為干預(yù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

7.鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其使用方法，可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)合成釜內(nèi)的ph值的精確控制，該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高，具有標(biāo)準(zhǔn)化的流程，有效提高制備三元鋰電池前驅(qū)體的整體品質(zhì)。

8.本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：

9.進(jìn)料泵組，包括與鹽液相連的第一進(jìn)料泵、與氨水相連的第二進(jìn)料泵和與氨堿液相連的第三進(jìn)料泵，所述進(jìn)料泵組的輸出端與合成釜相連；

10.ph計(jì)，設(shè)在所述合成釜上，以監(jiān)測所述合成釜內(nèi)溶液的ph值；

11.第一流量計(jì)，設(shè)在所述第一進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；

12.第二流量計(jì)，設(shè)在所述第二進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；

13.第三流量計(jì)，設(shè)在所述第三進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；

14.中央控制器，與所述進(jìn)料泵、流量計(jì)、ph計(jì)電連接；其中，

15.所述中央控制器根據(jù)所述第一流量計(jì)的反饋數(shù)值采用單回路pid控制方法調(diào)整所述第一進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整所述鹽液的添加量；

16.所述中央控制器根據(jù)所述第二流量計(jì)的反饋數(shù)值采用單回路pid控制方法調(diào)整所述第二進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整所述氨水的添加量；

17.所述中央控制器根據(jù)所述第三流量計(jì)、ph計(jì)的反饋數(shù)值采用串級(jí)控制方法調(diào)整所述第三進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整所述氨堿液的添加量。

18.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，還包括：

19.測溫裝置，設(shè)在所述合成釜上，以監(jiān)測所述合成釜內(nèi)溶液的溫度值。

20.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，所述測溫裝置和所述ph計(jì)設(shè)置在所述合成釜的頂部。

21.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，所述流量計(jì)為電磁流量計(jì)。

22.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，所述進(jìn)料泵為隔膜泵。

23.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，在所述中央控制器內(nèi)設(shè)置有參數(shù)報(bào)警程序。

24.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，所述中央控制器上還設(shè)置有設(shè)備成組啟停聯(lián)鎖。

25.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，還包括支架，所述進(jìn)料泵組固定設(shè)置在所述支架上，形成撬裝進(jìn)料泵組。

26.本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法，利用如上所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施，包括以下步驟：

27.s1、根據(jù)中央控制器內(nèi)預(yù)設(shè)程序啟動(dòng)進(jìn)料泵和設(shè)在其管道上的流量計(jì)，使進(jìn)料泵輸送的鹽液、氨水和氨堿液進(jìn)入合成釜內(nèi)，同時(shí)，啟動(dòng)設(shè)在合成釜上的ph計(jì)和攪拌槳；

28.s2、ph計(jì)監(jiān)測合成釜內(nèi)的溶液的ph值，流量計(jì)監(jiān)測管道內(nèi)的液體的流量，ph計(jì)和流量計(jì)的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至中央控制器；

29.s3、中央控制器根據(jù)鹽液的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整鹽液的添加量，中央控制器根據(jù)氨水的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨水的添加量，中央控制器根據(jù)氨堿液的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨堿液的添加量，并且中央控制器還根據(jù)ph計(jì)的酸堿值調(diào)整輸送氨堿液的進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨堿液的添加量；

30.s4、當(dāng)合成釜內(nèi)的ph值穩(wěn)定在中央控制器的預(yù)設(shè)酸堿范圍內(nèi)時(shí)，輸送其內(nèi)的溶液進(jìn)入漿液去陳化槽。

31.進(jìn)一步的優(yōu)選方案為，所述氨堿液采用串級(jí)控制方法，回路一采用比例控制方式調(diào)整氨堿液的進(jìn)料泵的出口流量控制氨堿液的添加量，回路二采用pid控制方式調(diào)整合成釜內(nèi)溶液的酸堿值。

32.根據(jù)上述的內(nèi)容，本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以通過中央控制器獲取進(jìn)料液的流量，合成釜內(nèi)的溫度和ph值，可以通過設(shè)置在操作現(xiàn)場的操作屏或者中央控制器對(duì)進(jìn)料液的添加量進(jìn)行調(diào)整，使合成釜內(nèi)的ph值波動(dòng)更小調(diào)控的范圍更加精準(zhǔn)，進(jìn)而提高三元鋰電池的前驅(qū)體的品質(zhì)。另外，本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法，可使上述控制系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)方法自動(dòng)運(yùn)行，便于該系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，確保前驅(qū)體的制備過程中的穩(wěn)定性。

33.為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明

旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。

附圖說明

34.通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對(duì)本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中：

35.圖1是三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

36.圖2是三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的ph值調(diào)控原理圖；

37.圖3是三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法的流程圖。

38.附圖標(biāo)記說明：

39.1、第一流量計(jì)；2、第二流量計(jì)；3、第三流量計(jì)；4、第一進(jìn)料泵；5、第二進(jìn)料泵；6、第三進(jìn)料泵；7、合成釜；8、測溫裝置；9、ph計(jì)；10、操作屏；11、中央控制器；12、冷卻水調(diào)節(jié)閥。

40.在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。

具體實(shí)施方式

41.以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

42.圖1示出了本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；以及，圖2示出了本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的ph值調(diào)控原理。

43.如圖1所示，為本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括進(jìn)料泵組、設(shè)置在進(jìn)料泵組上的流量計(jì)、合成釜7和中央控制器11。

44.進(jìn)料泵組包括與鹽液相連的第一進(jìn)料泵4、與氨水相連的第二進(jìn)料泵5和與氨堿液相連的第三進(jìn)料泵6，進(jìn)料泵組的輸出端與合成釜7相連。ph計(jì)9設(shè)在合成釜7上，以監(jiān)測合成釜7內(nèi)溶液的ph值，第一流量計(jì)1設(shè)在第一進(jìn)料泵4與合成釜7間的管道上，第二流量計(jì)2設(shè)在第二進(jìn)料泵5與合成釜7間的管道上，第三流量計(jì)3設(shè)在第三進(jìn)料泵5與合成釜7間的管道上，中央控制器11與進(jìn)料泵、流量計(jì)、ph計(jì)9電連接，通過進(jìn)料泵控制該進(jìn)料泵上的進(jìn)料液的抽取速度，進(jìn)而控制進(jìn)料液在合成釜7內(nèi)的量。

45.其中，中央控制器11根據(jù)第一流量計(jì)1的反饋數(shù)值采用單回路pid控制方法調(diào)整第一進(jìn)料泵4的泵速以調(diào)整鹽液的添加量，中央控制器11根據(jù)第二流量計(jì)2的反饋數(shù)值采用單回路pid控制方法調(diào)整第二進(jìn)料泵5的泵速以調(diào)整氨水的添加量，中央控制器11根據(jù)第三流量計(jì)3、ph計(jì)9的反饋數(shù)值采用串級(jí)控制方法調(diào)整第三進(jìn)料泵5的泵速以調(diào)整氨堿液的添加量。中央控制器11為具有邏輯計(jì)算功能、可運(yùn)行程序代碼、處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，例如服務(wù)器、智能手機(jī)、平板電腦、便攜計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)等。在該實(shí)施例中，中央控制器11為一桌上型計(jì)算機(jī)，具有可供用戶查看相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示屏。中央控制器11控制進(jìn)料泵的啟停，進(jìn)料液經(jīng)進(jìn)料泵進(jìn)入合成釜7內(nèi)完成混合，期間流量計(jì)和ph計(jì)9在中央控制器11上實(shí)時(shí)顯示測量的數(shù)值。

46.在本發(fā)明的實(shí)施例中，流量計(jì)設(shè)置在進(jìn)料泵與合成釜7相連的管道上，與中央控制器11相連，流量計(jì)實(shí)時(shí)讀取位于進(jìn)料泵的內(nèi)部的進(jìn)料液的流速，中央控制器11依據(jù)流量計(jì)測得的數(shù)據(jù)，按照計(jì)算公式換算得到合成釜7內(nèi)的該進(jìn)料液的添加量。

47.其中，鹽液添加量的調(diào)控方法：當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)料泵4啟動(dòng)后，在第一進(jìn)料泵4上的第一流量計(jì)1上實(shí)時(shí)顯示流量數(shù)據(jù)，中央控制器11采集第一流量計(jì)1和的流量數(shù)據(jù)，并將采集到的

流量數(shù)據(jù)與中央控制器11的預(yù)設(shè)的流量范圍進(jìn)行比較，當(dāng)流量數(shù)據(jù)超出流量范圍時(shí)，中央控制器11向該流量計(jì)所屬的管道上的進(jìn)料泵發(fā)出調(diào)控指令，通過調(diào)節(jié)進(jìn)料泵的運(yùn)行功率進(jìn)而調(diào)整管道內(nèi)的進(jìn)料液的流速，使流量計(jì)測得的實(shí)時(shí)的流量數(shù)據(jù)符合預(yù)設(shè)的流量范圍。

48.氨水添加量的調(diào)控方法與鹽液添加量的調(diào)控方法相似，當(dāng)?shù)诙M(jìn)料泵5啟動(dòng)后，在第二進(jìn)料泵5上的第二流量計(jì)2上實(shí)時(shí)顯示流量數(shù)據(jù)，中央控制器11采集第二流量計(jì)2和的流量數(shù)據(jù)，并將采集到的流量數(shù)據(jù)與中央控制器11的預(yù)設(shè)的流量范圍進(jìn)行比較，當(dāng)流量數(shù)據(jù)超出流量范圍時(shí)，中央控制器11向該流量計(jì)所屬的管道上的進(jìn)料泵發(fā)出調(diào)控指令，通過調(diào)節(jié)進(jìn)料泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)整管道內(nèi)的進(jìn)料液的流速，使流量計(jì)測得的實(shí)時(shí)的流量數(shù)據(jù)符合預(yù)設(shè)的流量范圍。

49.在氨、鹽兩種成分穩(wěn)定添加的基礎(chǔ)上通過控制氨堿液的添加量來控制合成釜7內(nèi)ph值的穩(wěn)定，氨堿液添加量的調(diào)控方法包括串級(jí)控制的兩條回路，第一條回路采取比例控制方式(p控制：是使輸出量與輸入量做線性比例變化的控制)，可以快速及時(shí)消除回路內(nèi)部干擾(干擾1包括在氨堿液的流量的調(diào)節(jié)回路的擾動(dòng)，其它可能的來源包括設(shè)備震動(dòng)、泵出口的背壓不穩(wěn)定等擾動(dòng)因素)，起到“粗調(diào)”作用。具體的，當(dāng)?shù)谌M(jìn)料泵5啟動(dòng)后，在第三進(jìn)料泵5上的第三流量計(jì)3上實(shí)時(shí)顯示流量數(shù)據(jù)，中央控制器11采集第三流量計(jì)3和的流量數(shù)據(jù)，并將采集到的流量數(shù)據(jù)與中央控制器11的預(yù)設(shè)的流量范圍進(jìn)行比較，當(dāng)流量數(shù)據(jù)超出流量范圍時(shí)，中央控制器11向該流量計(jì)所屬的管道上的進(jìn)料泵發(fā)出調(diào)控指令，通過調(diào)節(jié)進(jìn)料泵的運(yùn)行功率進(jìn)而調(diào)整管道內(nèi)的進(jìn)料液的流速，使流量計(jì)測得的實(shí)時(shí)的流量數(shù)據(jù)符合預(yù)設(shè)的流量范圍，實(shí)現(xiàn)氨堿液添加量的粗調(diào)；第二條回路采用pid控制，消除合成釜7的溫度波動(dòng)的干擾等(相當(dāng)于干擾2)，用于“細(xì)調(diào)”，具體的，位于合成釜7內(nèi)的ph計(jì)9對(duì)合成釜7內(nèi)混和的進(jìn)料液的ph值進(jìn)行測量，中央控制器11采集ph計(jì)9測得的ph值，并將采集到的ph值與中央控制器11的預(yù)設(shè)的ph范圍進(jìn)行比較，當(dāng)ph值超出ph范圍時(shí)，中央控制器11通過調(diào)節(jié)第三進(jìn)料泵5對(duì)所屬管道中的進(jìn)料液的流量進(jìn)行精調(diào)，實(shí)現(xiàn)合成釜7內(nèi)的ph值的穩(wěn)定，通過雙回路對(duì)第三進(jìn)料液進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)釜3內(nèi)ph的精確控制，使三元鋰電池前驅(qū)體的制備更加精準(zhǔn)。

50.該系統(tǒng)還包括測溫裝置8，測溫裝置8設(shè)在合成釜7上，以監(jiān)測合成釜7內(nèi)溶液的溫度值。在合成釜7內(nèi)設(shè)置有攪拌器，用于將合成釜7內(nèi)的不同的進(jìn)料液進(jìn)行攪拌，在合成釜7的頂部設(shè)置有測溫裝置8和ph計(jì)9，合成釜7內(nèi)的進(jìn)料液在混合的過程中，混合液的溫度會(huì)發(fā)生改變，通過測溫裝置8實(shí)時(shí)顯示合成釜7的內(nèi)部的混合液的溫度，同時(shí)，ph計(jì)9也實(shí)時(shí)顯示合成釜7內(nèi)的混合液的酸堿度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，測溫裝置8為測溫?zé)犭娮?。中央控制?1采用dcs控制系統(tǒng)，中央控制器11接收每一個(gè)部件的具體信息，通過內(nèi)部預(yù)設(shè)程序得到該部件的下一步的操作指令，將操作指令反饋給該部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)該三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)控。

51.根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)為，流量計(jì)為電磁流量計(jì)，進(jìn)料泵為隔膜泵，在操作現(xiàn)場還設(shè)置有操作屏10，操作屏10與中央控制器11電連接，操作屏10接收中央控制器11上的數(shù)據(jù)信息，并在操作屏10上顯示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，顯示的數(shù)據(jù)包括不同進(jìn)料泵上的流量計(jì)的流速，合成釜7內(nèi)的溫度、ph值等多種相關(guān)信息和操作選項(xiàng)。

52.該系統(tǒng)中還具有報(bào)警功能，該系統(tǒng)的報(bào)警的具體措施為兩個(gè)，一是在中央控制器11內(nèi)設(shè)置有參數(shù)報(bào)警程序；二是在操作屏10的界面上設(shè)置有現(xiàn)場報(bào)警畫面，報(bào)警的主要內(nèi)容包括設(shè)備故障停車報(bào)警、ph偏差大于0.02ph、溫度偏差大于0.5℃、鹽液添加量偏差大于

2％等報(bào)警，作用是提示操作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)工藝參數(shù)及時(shí)調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行，避免事故發(fā)生。

53.具體的，操作屏10設(shè)置在該三元鋰電池前驅(qū)體合成控制系統(tǒng)的操作現(xiàn)場，操作人員通過操作屏10可以直接讀取所需要的信息，并根據(jù)信息對(duì)該三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。

54.具體的，在中央控制器11上設(shè)置有參數(shù)報(bào)警程序，中央控制器11設(shè)置在中控室，中央控制器11對(duì)該三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的情況下，通過參數(shù)報(bào)警程序及時(shí)在中央控制器11的顯示屏上進(jìn)行顯示，提醒檢測人員對(duì)問題點(diǎn)及時(shí)處理，提高該三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)合成釜7內(nèi)的ph值的控制精度。

55.根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)為，中央控制器11上還設(shè)置有設(shè)備成組啟停聯(lián)鎖。啟停聯(lián)鎖的具體措施是，進(jìn)料泵組中進(jìn)料泵同時(shí)啟動(dòng)，當(dāng)其中一臺(tái)進(jìn)料泵停止或合成釜7攪拌停止時(shí)，其它進(jìn)料泵自動(dòng)連鎖停車，在設(shè)備故障的狀態(tài)下保證該三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的工藝參數(shù)維持穩(wěn)定，減少損失。

56.根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)為，合成釜7的溫度采用單回路pid控制，中央控制器11設(shè)定目標(biāo)溫度作為給定值，測溫裝置8的檢測信號(hào)作為測量值，采用單回路pid控制方式調(diào)節(jié)冷卻水調(diào)節(jié)閥12開度，當(dāng)測量值不在給定值的范圍內(nèi)，中央控制器11給出調(diào)控指令，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水調(diào)節(jié)閥12的開度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)合成釜7內(nèi)的混合液的溫度的調(diào)控，使測溫裝置8的測量值在給定值的范圍內(nèi)。

57.其中，pid控制為中央控制器11內(nèi)的控制程序。

58.根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)為，還包括支架，進(jìn)料泵組固定設(shè)置在支架上，形成撬裝進(jìn)料泵組，構(gòu)成系統(tǒng)的進(jìn)料單元，便于統(tǒng)一管理。

59.下面，通過具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所涉及的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，更進(jìn)一步的進(jìn)行說明。

60.本實(shí)施例中，三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用撬裝進(jìn)料泵組與合成釜7組成三元鋰電池前驅(qū)體進(jìn)料合成系統(tǒng)，進(jìn)料泵組中，進(jìn)料泵的控制信號(hào)、流量計(jì)的信號(hào)、合成釜7的測溫信號(hào)、ph值的檢測信號(hào)，冷卻水調(diào)節(jié)閥12控制及反饋信號(hào)接入dcs控制系統(tǒng)(即中央控制器11)。

61.其中，氨水的添加量采用單回路pid控制；可在現(xiàn)場的觸摸屏(即操作屏10)或是主控室的dcs控制系統(tǒng)上設(shè)置氨水的添加流量作為給定值，流量計(jì)的檢測值作為測量值，采用單回路pid控制方式控制進(jìn)料泵的變頻器轉(zhuǎn)速，pid控制參數(shù)可在主控室內(nèi)的dcs控制系統(tǒng)上設(shè)置。

62.其中，鹽液的添加量單回路pid控制；可在現(xiàn)場的plc觸摸屏或是主控室的dcs控制系統(tǒng)上設(shè)置鹽液的添加流量作為給定值，流量計(jì)的檢測值作為測量值，采用單回路pid控制方式控制進(jìn)料泵的變頻器轉(zhuǎn)速，pid控制參數(shù)可在主控室內(nèi)的dcs控制系統(tǒng)上設(shè)置。

63.其中，合成釜7的溫度pid控制；可在現(xiàn)場的plc觸摸屏或是主控室的dcs控制系統(tǒng)上設(shè)置溫度作為給定值，熱電阻(即測溫裝置8)檢測的信號(hào)作為測量值，采用單回路pid控制方式調(diào)節(jié)冷卻水調(diào)節(jié)閥12開度。

64.在氨水和鹽液兩種成分穩(wěn)定添加的基礎(chǔ)上通過控制氨堿液的添加量實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定合成釜7內(nèi)ph值。但由于ph值具有非線性及滯后性等特點(diǎn)，往往在控制過程中會(huì)引起系統(tǒng)的響

應(yīng)超調(diào)或震蕩，因此，氨堿液添加采用串級(jí)pid調(diào)節(jié)的方式。

65.如圖2所示，副回路采用在氨堿液的進(jìn)料泵的出口設(shè)置流量控制，主回路采用在合成釜7內(nèi)設(shè)置ph控制。其中，副回路采取比例控制方式(p控制：使輸出量與輸入量做線性比例變化的控制)，可以快速及時(shí)消除副回路內(nèi)部干擾(干擾包括在氨堿液的流量的調(diào)節(jié)回路的擾動(dòng)，氨水溶液添加量的變化，以及其它可能的來源包括設(shè)備震動(dòng)、泵出口的背壓不穩(wěn)定等擾動(dòng)因素)，起到“粗調(diào)”作用。串級(jí)pid回路的副回路立即進(jìn)入調(diào)節(jié)，可以快速及時(shí)消除副回路內(nèi)部干擾，經(jīng)過調(diào)節(jié)后基本不會(huì)影響合成釜7內(nèi)ph值。

66.主回路采用pid控制，當(dāng)干擾作用于主回路(合成釜7內(nèi)ph值變化)，主回路通過pid控制“細(xì)調(diào)”，穩(wěn)定合成釜7內(nèi)ph值。主副回路相互配合以實(shí)現(xiàn)釜內(nèi)ph精確控制。

67.現(xiàn)場的plc觸摸屏的控制畫面，可顯示各進(jìn)料泵的出口的流量，合成釜7的攪拌器的電流和頻率，合成釜7內(nèi)的溫度和ph值，并具有重要參數(shù)偏差報(bào)警功能，如ph偏差報(bào)警、溫度偏差報(bào)警、合成釜7的攪拌器的電流報(bào)警、鹽液添加量的偏差報(bào)警，泵組啟停就地控制功能。各控制回路給定參數(shù)可在plc觸摸屏上設(shè)置，便于現(xiàn)場觀察操作。

68.主控室的dcs控制系統(tǒng)的控制畫面，除包含現(xiàn)場觸摸屏所有功能外，另包含pid參數(shù)設(shè)置，歷史數(shù)據(jù)查詢，繪制歷史數(shù)趨勢(shì)曲線，同時(shí)，也設(shè)置了設(shè)備成組啟停聯(lián)鎖及參數(shù)報(bào)警程序，有效保障該三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)精確、平穩(wěn)的運(yùn)行。

69.該三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)最終可實(shí)現(xiàn)，精確控制合成釜7內(nèi)的進(jìn)料液的投入量偏差小于2％，合成釜7內(nèi)的ph值得偏差小于0.02，合成釜7內(nèi)的溫度偏差小于0.5℃。通過現(xiàn)場和主控室兩地控制、監(jiān)測和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)三元鋰電池前驅(qū)體合成釜7內(nèi)穩(wěn)定進(jìn)料，且合成釜7的溫度實(shí)現(xiàn)精確、快速的控制。

70.圖3示出了本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法的流程。

71.如圖3所示，提供一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法，利用如上所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施，包括以下步驟：

72.s1、根據(jù)中央控制器內(nèi)預(yù)設(shè)程序啟動(dòng)進(jìn)料泵和設(shè)在其管道上的流量計(jì)，使進(jìn)料泵輸送的鹽液、氨水和氨堿液進(jìn)入合成釜7內(nèi)，同時(shí)，啟動(dòng)設(shè)在合成釜7上的ph計(jì)和攪拌槳；

73.s2、ph計(jì)監(jiān)測合成釜7內(nèi)的溶液的ph值，流量計(jì)監(jiān)測管道內(nèi)的液體的流量，ph計(jì)和流量計(jì)的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至中央控制器；

74.s3、中央控制器根據(jù)鹽液的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整鹽液的添加量，中央控制器根據(jù)氨水的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨水的添加量，中央控制器根據(jù)氨堿液的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨堿液的添加量，并且中央控制器還根據(jù)ph計(jì)9的酸堿值調(diào)整輸送氨堿液的進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨堿液的添加量；

75.s4、當(dāng)合成釜7內(nèi)的ph值穩(wěn)定在中央控制器的預(yù)設(shè)酸堿范圍內(nèi)時(shí)，輸送其內(nèi)的溶液進(jìn)入漿液去陳化槽。

76.進(jìn)一步的，氨堿液采用串級(jí)控制方法，回路一采用比例控制方式(p控制)調(diào)整氨堿液的進(jìn)料泵的出口流量控制氨堿液的添加量，可以快速及時(shí)消除消除回路一內(nèi)部干擾，作為副回路起到“粗調(diào)”作用；回路二采用pid控制方式調(diào)整合成釜7內(nèi)溶液的酸堿值，作為主回路起到“細(xì)調(diào)”作用?；芈芬缓突芈范嗷ヅ浜弦詫?shí)現(xiàn)合成釜7內(nèi)ph的精確控制。

77.進(jìn)一步的，當(dāng)遇到事故或者突發(fā)情況時(shí)，可以打開與合成釜7相連的事故放料閥，將合成釜7內(nèi)的溶液排至事故泵槽，以保證該系統(tǒng)的運(yùn)行安全，同時(shí)還可減少材料損失。

78.在操作現(xiàn)場還設(shè)置有操作屏10，操作屏10接收中央控制器上的數(shù)據(jù)信息并在操作屏10上顯示，操作屏10還可調(diào)整流量計(jì)和ph計(jì)9的預(yù)設(shè)參數(shù)，操作人員可在操作屏上實(shí)時(shí)查看該系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，并且，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)或者輸送溶液的不同調(diào)整流量計(jì)或者ph計(jì)9的設(shè)定參數(shù)，還可以控制進(jìn)料泵的啟停，便于現(xiàn)場的觀察和操作。

79.詳細(xì)的，本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成控制系統(tǒng)中的中央控制器為dcs控制系統(tǒng)。將第一進(jìn)料泵4、第二進(jìn)料泵5和第三進(jìn)料泵6組成撬裝泵組，進(jìn)料泵為計(jì)量隔膜泵。在該系統(tǒng)中，計(jì)量隔膜泵的控制信號(hào)、流量計(jì)的流量信號(hào)、合成釜的溫度、ph的檢測信號(hào)接入dcs控制系統(tǒng)。

80.該系統(tǒng)按照上述方法進(jìn)行實(shí)施，上述方法自動(dòng)運(yùn)行，其中的ph值在上述控制方法的作用下動(dòng)態(tài)平衡，始終保持在中央控制器的設(shè)定ph范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)合成釜7連續(xù)的進(jìn)料和出料，位于合成釜7內(nèi)的溶液反應(yīng)完成后得到所需的漿液，漿液通過合成釜7的底部的放料口送至漿液去陳化槽，完成整個(gè)制備流程。當(dāng)生產(chǎn)流程不穩(wěn)定出現(xiàn)事故的情況下，可打開事故放料閥，將合成釜7內(nèi)的溶液排至事故泵槽。溶液提濃后母液通過提濃泵排至母液貯槽。

81.在該系統(tǒng)運(yùn)行過程中，按照本方法進(jìn)行運(yùn)行最終可實(shí)現(xiàn)，精確控制合成釜7的原料投入量偏差小于2％，合成釜7內(nèi)的ph偏差小于0.02、溫度偏差小于0.5℃，實(shí)現(xiàn)前驅(qū)體的穩(wěn)定制備。根據(jù)上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其使用方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

82.(1)三元鋰電池前驅(qū)體合成的控制系統(tǒng)采用撬裝進(jìn)料泵組作為進(jìn)料方式，將進(jìn)料液的設(shè)備構(gòu)成一個(gè)單元，有助于后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化流程。

83.(2)以中央控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，還設(shè)置有現(xiàn)場的操作屏，用于就地顯示及控制操作，操作更加便捷。

84.(3)多種控制方式協(xié)同運(yùn)行，其中，氨水的添加量、鹽液的添加量均采用單回路pid控制，合成釜的溫度單回路pid控制，氨堿液采用串級(jí)pid控制，一方面通過調(diào)節(jié)進(jìn)料液的流量初步控制，另一方面通過pid精準(zhǔn)調(diào)控，使合成釜內(nèi)的ph值更加穩(wěn)定。

85.(4)多種報(bào)警模式，在現(xiàn)場設(shè)置就地報(bào)警，在主控室的中央控制系統(tǒng)上設(shè)置集中報(bào)警，保證生產(chǎn)的安全。

86.在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

87.如上參照?qǐng)D1和圖2以示例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于上述本發(fā)明所提出的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其使用方法，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。技術(shù)特征：

1.一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：進(jìn)料泵組，包括與鹽液相連的第一進(jìn)料泵、與氨水相連的第二進(jìn)料泵和與氨堿液相連的第三進(jìn)料泵，所述進(jìn)料泵組的輸出端與合成釜相連；ph計(jì)，設(shè)在所述合成釜上，以監(jiān)測所述合成釜內(nèi)溶液的ph值；第一流量計(jì)，設(shè)在所述第一進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；第二流量計(jì)，設(shè)在所述第二進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；第三流量計(jì)，設(shè)在所述第三進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；中央控制器，與所述進(jìn)料泵、流量計(jì)、ph計(jì)電連接；其中，所述中央控制器根據(jù)所述第一流量計(jì)的反饋數(shù)值采用單回路pid控制方法調(diào)整所述第一進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整所述鹽液的添加量；所述中央控制器根據(jù)所述第二流量計(jì)的反饋數(shù)值采用單回路pid控制方法調(diào)整所述第二進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整所述氨水的添加量；所述中央控制器根據(jù)所述第三流量計(jì)、ph計(jì)的反饋數(shù)值采用串級(jí)控制方法調(diào)整所述第三進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整所述氨堿液的添加量。2.如權(quán)利要求1所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：測溫裝置，設(shè)在所述合成釜上，以監(jiān)測所述合成釜內(nèi)溶液的溫度值。3.如權(quán)利要求2所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫裝置和所述ph計(jì)設(shè)置在所述合成釜的頂部。4.如權(quán)利要求1所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述流量計(jì)為電磁流量計(jì)；所述進(jìn)料泵為隔膜泵。5.如權(quán)利要求1所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述中央控制器內(nèi)設(shè)置有參數(shù)報(bào)警程序。6.如權(quán)利要求1所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器上還設(shè)置有設(shè)備成組啟停聯(lián)鎖。7.如權(quán)利要求1所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括支架，所述進(jìn)料泵組固定設(shè)置在所述支架上，形成撬裝進(jìn)料泵組。8.一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法，利用如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施，其特征在于，包括以下步驟：s1、根據(jù)中央控制器內(nèi)預(yù)設(shè)程序啟動(dòng)進(jìn)料泵和設(shè)在其管道上的流量計(jì)，使進(jìn)料泵輸送的鹽液、氨水和氨堿液進(jìn)入合成釜內(nèi)，同時(shí)，啟動(dòng)設(shè)在合成釜上的ph計(jì)和攪拌槳；s2、ph計(jì)監(jiān)測合成釜內(nèi)的溶液的ph值，流量計(jì)監(jiān)測管道內(nèi)的液體的流量，ph計(jì)和流量計(jì)的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至中央控制器；s3、中央控制器根據(jù)鹽液的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整鹽液的添加量，中央控制器根據(jù)氨水的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨水的添加量，中央控制器根據(jù)氨堿液的流速調(diào)整其進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨堿液的添加量，并且中央控制器還根據(jù)ph計(jì)的酸堿值調(diào)整輸送氨堿液的進(jìn)料泵的泵速以調(diào)整氨堿液的添加量；s4、當(dāng)合成釜內(nèi)的ph值穩(wěn)定在中央控制器的預(yù)設(shè)酸堿范圍內(nèi)時(shí)，輸送其內(nèi)的溶液進(jìn)入漿液去陳化槽。9.如權(quán)利要求8所述的三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法，其特征在

于，所述氨堿液采用串級(jí)控制方法，回路一采用比例控制方式調(diào)整氨堿液的進(jìn)料泵的出口流量控制氨堿液的添加量，回路二采用pid控制方式調(diào)整合成釜內(nèi)溶液的酸堿值。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種三元鋰電池前驅(qū)體合成的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其使用方法，包括：進(jìn)料泵組，包括與鹽液相連的第一進(jìn)料泵、與氨水相連的第二進(jìn)料泵和與氨堿液相連的第三進(jìn)料泵，所述進(jìn)料泵組的輸出端與合成釜相連；pH計(jì)，設(shè)在所述合成釜上，以監(jiān)測所述合成釜內(nèi)溶液的pH值；第一流量計(jì)，設(shè)在所述第一進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；第二流量計(jì)，設(shè)在所述第二進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；第三流量計(jì)，設(shè)在所述第三進(jìn)料泵與所述合成釜間的管道上；中央控制器，與所述進(jìn)料泵、流量計(jì)、pH計(jì)電連接。利用上述系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)合成釜的進(jìn)料狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)控，方便對(duì)制備過程監(jiān)測、調(diào)試和報(bào)警，同時(shí)，進(jìn)料液進(jìn)料穩(wěn)定，合成釜溫度控制精確，使pH值波動(dòng)范圍小。圍小。圍小。

技術(shù)研發(fā)人員：才超 徐長慶 李孝飛 何國磊

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國有色工程有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.11.03

技術(shù)公布日：2023/3/7