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　　摘 要：介紹了DeltaV DCS系統(tǒng)在復(fù)極式離子膜電解裝置自動(dòng)控制中的應(yīng)用．總結(jié)了系統(tǒng)的控制策略、控制特點(diǎn)以及運(yùn)行現(xiàn)狀。

　　關(guān)鍵詞：DCS；燒堿；電解；復(fù)極式；應(yīng)用

　　Fisher—Rosemount公司依據(jù)現(xiàn)場總線FF標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了兼容現(xiàn)場總線功能的全新控制系統(tǒng)DehaVDCS。1996年DehaV系統(tǒng)一投入市場立即受到過程工業(yè)界的廣泛青睞．中石化江漢油田分公司鹽化工總廠于2001年成功地在復(fù)極式離子膜電解裝置采用了該系統(tǒng)，成為DehaV DCS在氯堿行業(yè)的成功應(yīng)用范例

　　1 DeltaV DCS的特點(diǎn)

　　DeltaV充分發(fā)揮眾多DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，如系統(tǒng)的安全性、冗余功能、集成的用戶界面、信息集成等．同時(shí)克服了傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)的不足．具有規(guī)模靈活可變、使用簡單、維護(hù)方便的特點(diǎn)，它是代表DCS系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)的新一代控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)如下。

　　（1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全符合現(xiàn)場總線（VV）標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)行DCS所有功能的同時(shí)，可以毫無障礙地支持將來FF功能的現(xiàn)場總線設(shè)備。

　　（2）即插即用、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)硬件的功能大大降低了系統(tǒng)安裝、組態(tài)及維護(hù)的工作量。

　　（3）內(nèi)置的智能設(shè)備管理系統(tǒng)（AMS）對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、預(yù)維護(hù)．減少企業(yè)因儀表、閥門等故障引起的非計(jì)劃停車，延長連續(xù)生產(chǎn)周期．保證生產(chǎn)的平穩(wěn)性。

　　（4）DehaV 系統(tǒng)的流程圖組態(tài)軟件采用Intellution公司的最新控制軟件iFix．并支持VBA編程．使用戶可隨心所欲開發(fā)最出色的流程畫面。

　　（5）友好方便的人機(jī)界面，設(shè)計(jì)人員可進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，操作人員可快速方便地掌握操作，提高了生產(chǎn)效率。

　　2 主要控制回路的設(shè)計(jì)

　　復(fù)極式電解裝置工藝參數(shù)控制涉及流量、溫度、壓力、液位4個(gè)方面共15個(gè)控制回路，除樹脂塔純水流量、氯氫壓差控制外，均為單回路PID控制。為保證可靠性，在設(shè)計(jì)中．這些回路均采用DCS內(nèi)置的冗余P1D模塊，在參數(shù)整定上，技術(shù)人員利用DCS提供的回路整定軟件（DELTAV Tune），通過對(duì)實(shí)際特性曲線和理想曲線比較來取舍調(diào)整參數(shù)，整個(gè)過程通過系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成，從而縮短了整定時(shí)間并提高了控制質(zhì)量。在控制策略的設(shè)計(jì)方面，如果模擬量輸入是在非冗余卡上，則為它設(shè)計(jì)單獨(dú)的模塊，而對(duì)于冗余卡件上的模擬量則設(shè)計(jì)冗余模擬輸入模塊。對(duì)于控制回路，采用PID—LOOP模板進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)DI、DO的處理也是利用相應(yīng)的模板模塊和功能塊來實(shí)現(xiàn)。全系統(tǒng)共245個(gè)模塊，對(duì)于重要參數(shù)，定義歷史數(shù)據(jù)收集，操作人員可查看一定期限內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)和歷史趨勢(shì)，也可查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)趨勢(shì)。

　　3 控制難點(diǎn)及其控制策略

　　復(fù)極式電解裝置中的控制難點(diǎn)在于鰲合樹脂塔的工藝控制。其工藝過程如下：過濾后的鹽水在進(jìn)入復(fù)極式電解槽之前．需要經(jīng)過離子交換樹脂塔處理．利用樹脂的較強(qiáng)選擇流通性吸附鹽水中的鈣、鎂等金屬離子。采用了3臺(tái)樹脂塔串聯(lián)運(yùn)行，每個(gè)塔的再生過程分為9個(gè)步驟，即水洗1；反洗；酸再生；水洗2；堿再生；水洗3；靜置1；置換；靜置2。當(dāng)一塔再生時(shí)，另外2塔串聯(lián)供鹽水濾過，3塔循環(huán)再生。采用DELTAV系統(tǒng)的順序控制功能塊進(jìn)行編程，要點(diǎn)如下。

　　（1）樹脂塔進(jìn)純水流量控制。在不同的再生階段控制模塊中的給定值不同。

　　（2）自動(dòng)狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)中，操作工只需點(diǎn)擊“開始”按鈕．系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行全部3個(gè)塔的全部再生過程。直至根據(jù)工藝需要強(qiáng)行中止（按下停止按鈕）。對(duì)于3個(gè)塔再生過程的27個(gè)步驟．在程序中定義了27個(gè)step．在這27個(gè)step中將所有開關(guān)閥的狀態(tài)賦值。并對(duì)各個(gè)step中的純水流量給定值賦值。在其中1個(gè)塔的再生過程結(jié)束后，通過編程自動(dòng)切換到其他塔。

　　（3）半自動(dòng)狀態(tài)。系統(tǒng)提示選擇塔號(hào)，在操作人員選擇塔號(hào)后自動(dòng)執(zhí)行所選塔的再生過程，結(jié)束后再提示選擇塔號(hào)。

　　（4）手動(dòng)狀態(tài)。系統(tǒng)提示選擇塔號(hào)，然后提示選擇再生步驟。在操作工選擇塔號(hào)和步驟后，選中的塔進(jìn)行選中的再生步驟。

　　通過以上控制過程可在線監(jiān)測再生時(shí)間和再生質(zhì)量，充分滿足了工藝控制要求。

　　4 工藝聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)

　　工藝聯(lián)鎖系統(tǒng)是為了滿足生產(chǎn)過程對(duì)工藝參數(shù)越限報(bào)警或聯(lián)鎖保護(hù)而設(shè)計(jì)的。為了保證離子膜電解槽的安全運(yùn)行，根據(jù)工藝提供的參數(shù)控制及設(shè)備狀態(tài)的聯(lián)鎖要求，利用DCS的邏輯判斷、邏輯運(yùn)算功能，設(shè)計(jì)出聯(lián)鎖控制圖。

　　為了便于監(jiān)視和控制，制作了一張聯(lián)鎖流程圖，顯示出與聯(lián)鎖有關(guān)的所有工藝條件。當(dāng)發(fā)生電解整流跳閘時(shí)，引起跳閘的工藝條件變成紅色閃爍狀態(tài)，并發(fā)生聲音示警．除在計(jì)算功能塊中做出相應(yīng)處理外（如自動(dòng)關(guān)整流器、相應(yīng)閥動(dòng)作、停泵等），操作人員也可及時(shí)了解跳閘原因，進(jìn)行停車操作。為了將停車事故的數(shù)量降到最低點(diǎn)．根據(jù)工藝需要設(shè)置了許多工藝報(bào)警，并進(jìn)行等級(jí)分類．同時(shí)系統(tǒng)提供的時(shí)間記錄器，可記錄每一次報(bào)警。此外，考慮到聯(lián)鎖控制是以工藝條件正常為前題設(shè)計(jì)的．因此專門設(shè)置聯(lián)鎖投運(yùn)、聯(lián)鎖解除2個(gè)按鈕。開車時(shí)，選擇解除聯(lián)鎖，使整流器能送上電：處于正常狀態(tài)后．選擇聯(lián)鎖投運(yùn)，防止出現(xiàn)異常事故。

　　5 裝置運(yùn)行情況

　　2001年該廠第1套復(fù)極式電解裝置投運(yùn)以來．運(yùn)行穩(wěn)定，控制功能完全滿足工藝的控制要求。

　　（1）實(shí)現(xiàn)了氯堿生產(chǎn)的全自動(dòng)控制，達(dá)到了預(yù)期的目的，取得了很好的控制效果。同時(shí)和整流控制系統(tǒng)以及后續(xù)氯氣處理控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交流暢通。系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力較好。整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平得到很大提高。

　　（2）系統(tǒng)投入運(yùn)行后，大大減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度．各項(xiàng)工藝控制指標(biāo)符合要求。

　　（3）系統(tǒng)充分考慮到各種事故的應(yīng)急控制方案，對(duì)保護(hù)工藝裝置以及安全運(yùn)行起到了很好的作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張文明，劉志軍，曹麗霞．組態(tài)軟件控制技術(shù)．北京：北京交通大學(xué)出版社．1999

　　[2]Rosemount．Detalv用戶手冊(cè)