摘 要：介紹了SUPCON JX - 300X DCS在燒堿、PVC裝置自動(dòng)控制中的應(yīng)用,并總結(jié)了其控制策略、控制特點(diǎn)及運(yùn)行效果。
關(guān)鍵詞：DCS;燒堿; PVC;應(yīng)用
Application of SUPCON JX - 300X DCS in chloralkali devices
ZHAO Feng1 , YU Min - hang2 , LI Hai - yang2
（1. J iyuan Fangsheng Chemistry Co. ,L td. , J iyuan 454672, China;
2. Zhejiang Center Control Technology Co. ,L td. ,Hangzhou 310053,China）
Abstract: The application of SUPCON JX - 300X DCS in the auto - control systems of caustic soda and PVC devices is introduced. The control tactics, the control cha racte ristics and the running effect are alsosummarized.
Key words:DCS; caustic soda; PVC; application
浙江中控技術(shù)股份有限公司JX - 300X控制系統(tǒng)以其出眾的性能、友好的人機(jī)界面贏得了國(guó)內(nèi)外眾多用戶(hù)的信賴(lài),其中在濟(jì)源市方升化學(xué)有限公司“雙五”項(xiàng)目即5 萬(wàn)t / a 離子膜法燒堿和5 萬(wàn)t/ aPVC項(xiàng)目上的成功投運(yùn),就是JX - 300X控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)氯堿行業(yè)的一個(gè)典型應(yīng)用。
1 SUPCON JX - 300X DCS特點(diǎn)
SUPCON JX - 300X DCS是基于Web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型,實(shí)現(xiàn)了多種總線兼容和異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成,主要特點(diǎn)如下。
?。?）系統(tǒng)安全性、抗干擾性高, 完全符合EMC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
?。?）卡件、通道等硬件具有故障自診斷功能,并可以對(duì)變送器或傳感器故障進(jìn)行診斷,智能化程度高。
?。?）系統(tǒng)具有離線調(diào)試和仿真功能, 大大縮短了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試周期,降低了方案實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)。
?。?）提供集成化組態(tài)工具,提供多種預(yù)定義圖庫(kù)對(duì)象,可以方便、快捷地生成圖形界面,完成數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制、連鎖保護(hù)等功能。
?。?）良好的人機(jī)界面, 操作人員可方便地掌握和熟練操作,極大地提高生產(chǎn)效率。
2 項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)方案
濟(jì)源市方升化學(xué)有限公司5萬(wàn)t/a離子膜法燒堿和5萬(wàn)t/aPVC樹(shù)脂項(xiàng)目的控制系統(tǒng)共分為6個(gè)控制站和8個(gè)操作站,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3 控制難點(diǎn)及實(shí)施方案
該項(xiàng)目中燒堿和PVC工段用到了許多非常規(guī)控制方案,下面從幾個(gè)比較重要同時(shí)也是難度較大的方面進(jìn)行總結(jié)說(shuō)明。
3. 1 離子膜法燒堿工序
離子膜法燒堿工序的主要設(shè)備是螯合樹(shù)脂塔。過(guò)濾后的鹽水進(jìn)入電解槽之前,需經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂塔的凈化,樹(shù)脂具有很強(qiáng)的選擇流通性,它可以吸附大量的鈣、鎂、鍶等金屬離子。該工序一般安排2臺(tái)或3臺(tái)樹(shù)脂塔串聯(lián)運(yùn)行。1臺(tái)樹(shù)脂塔在離子吸附飽和后,進(jìn)行樹(shù)脂再生,另外1臺(tái)進(jìn)行離子吸附。通常情況下,樹(shù)脂塔每運(yùn)行24 h需清洗1次。在該項(xiàng)目中采用了3塔串聯(lián)運(yùn)行方式（如圖2所示） 。
控制模式可以選擇手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)3種方式。
?。?）手動(dòng)方式?？梢赃x擇任意一塔的再生步驟,然后按“開(kāi)始”按鈕,該再生步驟開(kāi)始運(yùn)行,直至按“停止”或“時(shí)間到”,此時(shí)再生停止,但仍向其他兩塔供應(yīng)鹽水,可以接著選擇再生步驟。
（2）半自動(dòng)方式。先在手動(dòng)狀態(tài)下選擇再生塔及再生起始步,然后再選擇“半自動(dòng)”開(kāi)始, 一直運(yùn)行到該塔再生結(jié)束,除非按下“停止”或“急停”,完成后（再生閥門(mén)關(guān)閉、鹽水供給繼續(xù)）由人工選擇下一塔進(jìn)行再生。
?。?）全自動(dòng)方式。先在手動(dòng)狀態(tài)下選擇再生塔及再生起始步,然后選擇“自動(dòng)”,程序開(kāi)始,此時(shí)整個(gè)再生過(guò)程全部由程序控制, 再生完成后,自動(dòng)進(jìn)行到B再生, B再生完成后,自動(dòng)進(jìn)行到C再生,C再生完成后,自動(dòng)進(jìn)行到A再生,如此循環(huán),再生起始塔可以選擇,直至按下“停止”或“急?！?。以上3種控制模式能滿(mǎn)足不同狀況現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)需要,保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
3. 2 PVC工序
3. 2. 1 高沸塔液位控制
氯乙烯精餾工段高沸塔液位控制要求高,影響液位的關(guān)聯(lián)量和不確定的因素較多,控制難度大。在該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,浙江中控技術(shù)股份有限公司技術(shù)人員與濟(jì)源市方升化學(xué)有限公司工藝和操作人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索和調(diào)試,優(yōu)化了控制方案,在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。在該項(xiàng)目中,采用了預(yù)測(cè)加串級(jí)的控制方案,通過(guò)用液位、塔溫度和進(jìn)料量三者關(guān)系建立推理機(jī)制,對(duì)塔釜液位的變化進(jìn)行預(yù)測(cè),根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整液位的控制值,使高沸塔液位控制穩(wěn)定。如圖3所示。
高沸塔液位處于正常區(qū)域時(shí),液位與塔釜溫度組成串級(jí)進(jìn)行控制,同時(shí)參考進(jìn)料量作前饋,修正釜溫設(shè)定值,調(diào)節(jié)再沸器的熱水量,以穩(wěn)定液位。進(jìn)料量變化時(shí)液位會(huì)大范圍波動(dòng),為了抑制液位變化過(guò)快造成失控,在該區(qū)域中對(duì)液位變化率趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè),并參與控制。當(dāng)變化率太高即液位上升太快時(shí),參考進(jìn)料量,適當(dāng)降低液位給定值,使再沸器熱水閥開(kāi)大、塔釜蒸發(fā)量變大,最終降低液位;當(dāng)變化率太低即液位下降太快時(shí),參考進(jìn)料量適當(dāng)提高液位給定值,使再沸器熱水閥開(kāi)小、塔釜蒸發(fā)量變小,最終升高液位。在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中對(duì)塔頂實(shí)行恒溫控制以保證塔頂回流量的穩(wěn)定。
高沸塔液位處于上限臨界區(qū)域時(shí),系統(tǒng)將熱水閥強(qiáng)制打開(kāi)一定開(kāi)度,使液位迅速返回正常范圍,為了抑制液位變化過(guò)快造成失控,該區(qū)域也引入了液位變化率趨勢(shì)預(yù)測(cè)控制。當(dāng)變化率太高即液位上升太快時(shí),適當(dāng)使再沸器熱水閥開(kāi)大,使塔釜蒸發(fā)量變大,最終降低液位;當(dāng)變化率太低即液位有下降趨勢(shì)時(shí),適當(dāng)使再沸器熱水閥開(kāi)小,使塔釜蒸發(fā)量變小,防止出現(xiàn)震蕩調(diào)節(jié),使液位下降趨于緩慢,最終返回正常區(qū)域,便于穩(wěn)定控制。在調(diào)節(jié)的同時(shí),適當(dāng)提高塔頂溫度設(shè)定值以適當(dāng)降低塔頂回流量。通過(guò)以上措施調(diào)節(jié),最終使液位以最快速度返回正常范圍。
高沸塔液位處于上限異常區(qū)域時(shí),系統(tǒng)將熱水閥強(qiáng)制打開(kāi)一定開(kāi)度,同時(shí)適當(dāng)提高塔頂溫度設(shè)定值以降低塔頂回流量,并適當(dāng)升高低沸塔液位給定值以降低出料量,液位迅速返回正常范圍。高沸塔液位處于下限臨界區(qū)域及下限異常區(qū)域時(shí),參照以上調(diào)節(jié)思路,使液位迅速返回正常范圍防止產(chǎn)生失控,保證精餾裝置安全連續(xù)生產(chǎn)。當(dāng)高沸塔釜溫隨著高沸物的累積越來(lái)越高時(shí),系統(tǒng)報(bào)警,提示操作人員及時(shí)排放高沸物。
通過(guò)以上控制方案,很好地控制了高沸塔液位,滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要。
3. 2. 2 聚合釜溫度控制
在聚合反應(yīng)過(guò)程中,聚合釜溫度要求非常高,為了控制好聚合釜的升溫、過(guò)渡、恒溫過(guò)程,采用串級(jí)PID控制,效果良好。
加熱過(guò)程是采用兩位式開(kāi)關(guān)閥控制低壓飽和蒸汽,目的是縮短升溫時(shí)間。
過(guò)渡過(guò)程是設(shè)置切換溫度點(diǎn),結(jié)合控制經(jīng)驗(yàn),低于PVC聚合反應(yīng)的設(shè)定溫度, 避免出現(xiàn)超調(diào),使PVC聚合釜溫度能夠平穩(wěn)過(guò)渡。因此,當(dāng)PVC聚合釜溫度加熱到切換溫度點(diǎn)時(shí),進(jìn)入過(guò)渡過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)串級(jí)P ID控制,使溫度平穩(wěn)過(guò)渡到設(shè)定溫度。當(dāng)聚合釜溫度平穩(wěn)過(guò)渡到設(shè)定溫度后,進(jìn)入正常聚合反應(yīng)的常規(guī)串級(jí)控制方式,保持PVC聚合釜溫度恒定。過(guò)渡和保溫過(guò)程的P ID參數(shù)是不同的,如圖4所示。
4 裝置運(yùn)行情況
2005年6 月濟(jì)源市方升化學(xué)有限公司的“雙五”項(xiàng)目投運(yùn)以來(lái),運(yùn)行穩(wěn)定,控制功能完全滿(mǎn)足工藝的要求。
?。?）實(shí)現(xiàn)了PVC生產(chǎn)的全自動(dòng)控制,達(dá)到了預(yù)期的控制目的,取得了良好的控制效果。它的成功應(yīng)用使5臺(tái)聚合釜具有很強(qiáng)的協(xié)調(diào)調(diào)度功能,大大縮短了加料和出料回收時(shí)間;同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠,自動(dòng)化程度得到了很大的提高,控制精度達(dá)到拐點(diǎn)±0.5℃,保溫±0.2℃。
?。?）自投運(yùn)以來(lái),控制系統(tǒng)運(yùn)行情況良好,減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合要求。
?。?）系統(tǒng)控制方便,界面清晰易懂,大大縮短了操作人員培訓(xùn)的時(shí)間。
（4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠,具有詳盡的事故判斷及快速反應(yīng)能力,對(duì)各種意外情況能進(jìn)行正確、有效的跟蹤處理,對(duì)保護(hù)工藝裝置以及安全運(yùn)行起到了很好的作用。
（轉(zhuǎn)載）
