摘　要：介紹了SUPCON JX - 300X DCS在燒堿、PVC裝置自動控制中的應(yīng)用,并總結(jié)了其控制策略、控制特點及運行效果。
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)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)以其出眾的性能、友好的人機界面贏得了國內(nèi)外眾多用戶的信賴,其中在濟源市方升化學(xué)有限公司“雙五”項目即5 萬t / a 離子膜法燒堿和5 萬t/ aPVC項目上的成功投運,就是JX - 300X控制系統(tǒng)在國內(nèi)氯堿行業(yè)的一個典型應(yīng)用。
1　SUPCON JX - 300X DCS特點
　　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,實現(xiàn)了多種總線兼容和異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成,主要特點如下。
　?。?）系統(tǒng)安全性、抗干擾性高, 完全符合EMC國際標準。
　　（2）卡件、通道等硬件具有故障自診斷功能,并可以對變送器或傳感器故障進行診斷,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)場的調(diào)試周期,降低了方案實施的風(fēng)險。
　?。?）提供集成化組態(tài)工具,提供多種預(yù)定義圖庫對象,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、連鎖保護等功能。
　?。?）良好的人機界面, 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　項目的總體設(shè)計方案
　　濟源市方升化學(xué)有限公司5萬t/a離子膜法燒堿和5萬t/aPVC樹脂項目的控制系統(tǒng)共分為6個控制站和8個操作站,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3　控制難點及實施方案
　　該項目中燒堿和PVC工段用到了許多非常規(guī)控制方案" title="控制方案">控制方案,下面從幾個比較重要同時也是難度較大的方面進行總結(jié)說明。
3. 1　離子膜法燒堿工序
　　離子膜法燒堿工序的主要設(shè)備是螯合樹脂塔。過濾后的鹽水進入電解槽之前,需經(jīng)過離子交換樹脂塔的凈化,樹脂具有很強的選擇流通性,它可以吸附大量的鈣、鎂、鍶等金屬離子。該工序一般安排2臺或3臺樹脂塔串聯(lián)運行。1臺樹脂塔在離子吸附飽和后,進行樹脂再生,另外1臺進行離子吸附。通常情況下,樹脂塔每運行24 h需清洗1次。在該項目中采用了3塔串聯(lián)運行方式（如圖2所示） 。

　　控制模式可以選擇手動、半自動、全自動3種方式。
　?。?）手動方式?？梢赃x擇任意一塔的再生步驟,然后按“開始”按鈕,該再生步驟開始運行,直至按“停止”或“時間到”,此時再生停止,但仍向其他兩塔供應(yīng)鹽水,可以接著選擇再生步驟。
　?。?）半自動方式。先在手動狀態(tài)下選擇再生塔及再生起始步,然后再選擇“半自動”開始, 一直運行到該塔再生結(jié)束,除非按下“停止”或“急停”,完成后（再生閥門關(guān)閉、鹽水供給繼續(xù)）由人工選擇下一塔進行再生。
　　（3）全自動方式。先在手動狀態(tài)下選擇再生塔及再生起始步,然后選擇“自動”,程序開始,此時整個再生過程全部由程序控制, 再生完成后,自動進行到B再生, B再生完成后,自動進行到C再生,C再生完成后,自動進行到A再生,如此循環(huán),再生起始塔可以選擇,直至按下“停止”或“急停”。以上3種控制模式能滿足不同狀況現(xiàn)場的生產(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" title="液位">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。在該項目實施過程中,浙江中控技術(shù)股份有限公司技術(shù)人員與濟源市方升化學(xué)有限公司工藝和操作人員經(jīng)過長時間的探索和調(diào)試,優(yōu)化了控制方案,在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。在該項目中,采用了預(yù)測加串級的控制方案,通過用液位、塔溫度和進料量三者關(guān)系建立推理機制,對塔釜液位的變化進行預(yù)測,根據(jù)預(yù)測結(jié)果動態(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,液位與塔釜溫度組成串級進行控制,同時參考進料量作前饋,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。進料量變化時液位會大范圍波動,為了抑制液位變化過快造成失控,在該區(qū)域中對液位變化率趨勢進行預(yù)測,并參與控制。當變化率太高即液位上升太快時,參考進料量,適當降低液位給定值,使再沸器熱水閥開大、塔釜蒸發(fā)量變大,最終降低液位;當變化率太低即液位下降太快時,參考進料量適當提高液位給定值,使再沸器熱水閥開小、塔釜蒸發(fā)量變小,最終升高液位。在整個反應(yīng)過程中對塔頂實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,系統(tǒng)將熱水閥強制打開一定開度,使液位迅速返回正常范圍,為了抑制液位變化過快造成失控,該區(qū)域也引入了液位變化率趨勢預(yù)測控制。當變化率太高即液位上升太快時,適當使再沸器熱水閥開大,使塔釜蒸發(fā)量變大,最終降低液位;當變化率太低即液位有下降趨勢時,適當使再沸器熱水閥開小,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,適當提高塔頂溫度設(shè)定值以適當降低塔頂回流量。通過以上措施調(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,系統(tǒng)將熱水閥強制打開一定開度,同時適當提高塔頂溫度設(shè)定值以降低塔頂回流量,并適當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,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)。當高沸塔釜溫隨著高沸物的累積越來越高時,系統(tǒng)報警,提示操作人員及時排放高沸物。
　　通過以上控制方案,很好地控制了高沸塔液位,滿足了生產(chǎn)需要。
3. 2. 2　聚合釜溫度控制
　　在聚合反應(yīng)" title="聚合反應(yīng)">聚合反應(yīng)過程中,聚合釜溫度要求非常高,為了控制好聚合釜的升溫、過渡、恒溫過程,采用串級PID控制,效果良好。
　　加熱過程是采用兩位式開關(guān)閥控制低壓飽和蒸汽,目的是縮短升溫時間。
　　過渡過程是設(shè)置切換溫度點,結(jié)合控制經(jīng)驗,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)過渡。因此,當PVC聚合釜溫度加熱到切換溫度點時,進入過渡過程的經(jīng)驗串級P ID控制,使溫度平穩(wěn)過渡到設(shè)定溫度。當聚合釜溫度平穩(wěn)過渡到設(shè)定溫度后,進入正常聚合反應(yīng)的常規(guī)串級控制方式,保持PVC聚合釜溫度恒定。過渡和保溫過程的P ID參數(shù)是不同的,如圖4所示。

4　裝置運行情況
　　2005年6 月濟源市方升化學(xué)有限公司的“雙五”項目投運以來,運行穩(wěn)定,控制功能完全滿足工藝的要求。
　?。?）實現(xiàn)了PVC生產(chǎn)的全自動控制,達到了預(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臺聚合釜具有很強的協(xié)調(diào)調(diào)度功能,大大縮短了加料和出料回收時間;同時系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠,自動化程度得到了很大的提高,控制精度達到拐點±0.5℃,保溫±0.2℃。
　　（2）自投運以來,控制系統(tǒng)運行情況良好,減少了操作人員的勞動強度,各項技術(shù)指標符合要求。
　?。?）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)的時間。
　?。?）控制系統(tǒng)設(shè)計可靠,具有詳盡的事故判斷及快速反應(yīng)能力,對各種意外情況能進行正確、有效的跟蹤處理,對保護工藝裝置以及安全運行起到了很好的作用。