中控 JX-300X DCS控制系統(tǒng)在PVC密閉化生產(chǎn)中的應用

摘 要 在PVC生產(chǎn)中采用JX—300X DCS控制系統(tǒng)，對聚合的全過程進行自動控制，實現(xiàn)了PVC生產(chǎn)的密閉化，達到了預期的效果。 The application of JX-300X DCS cortrol-system in PVC hermetization production HUANG jin-bao LIU yue-jv ( Henan shenma chlor-alkali Chemical Co.,Ltd., Pingdingshan 467001，China) Key words: PVC; JX-300X; DCS cortrol-system Abstract: Adopts JX-300X DCS control system to autocontrol the whole process of PVC polymerization in PVC production ,Achieved the hermetization of PVC production ，and that is the purpose of prospective。 河南神馬氯堿化工股份有限公司是年產(chǎn)5萬噸PVC的化工企業(yè)，原有的聚合DCS控制系統(tǒng)僅對釜溫進行控制，系統(tǒng)規(guī)模小。2003年11月我們在進行聚氯乙稀密閉化生產(chǎn)技術改造時，由于原控制系統(tǒng)規(guī)模小而且無法擴容，經(jīng)反復調研，最終決定控制系統(tǒng)采用JX-300X。我們在改造時把6臺聚合釜的入料控制、升溫控制、恒溫控制、汽提控制，壓縮冷凝回收控制、離心干燥等控制集中在一個DCS控制系統(tǒng)內，實現(xiàn)聚合入料、恒溫、出料全過程自動控制。通過幾個月來的連續(xù)運行，該套系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全可靠，不僅提高了樹脂產(chǎn)量、質量，減輕了工人的勞動強度，而且改善了聚合的工作環(huán)境、節(jié)約了能源，實現(xiàn)了我們預期的一百釜不清釜、不開蓋的目的?，F(xiàn)把JX—300X控制系統(tǒng)在聚氯乙稀密閉化生產(chǎn)中的應用情況總結如下： 1 系統(tǒng)選型、配置規(guī)模和結構 通過了解其他廠家的DCS運行狀況，結合我們自己的實際情況，為便于轉化、分餾DCS系統(tǒng)和聚合DCS兩個系統(tǒng)網(wǎng)絡連接，最后確定聚合DCS采用浙大中控的JX-300X系統(tǒng)。該套系統(tǒng)不僅能滿足生產(chǎn)監(jiān)視、過程控制、操作畫面、參數(shù)報警、數(shù)據(jù)記錄及趨勢等功能，而且采用的是國內先進的軟硬件技術，結構靈活、安全便于維護，滿足了工藝要求的需要。根據(jù)聚合生產(chǎn)工藝的實際特點，該系統(tǒng)配置模擬量輸入68點，熱電阻52點，模擬量輸出28點，開關量輸入210點，開關量輸出147點，合計505點。依據(jù)這些點數(shù)，我們確定設置操作站4臺（包括一臺工程師站）、控制站1個、控制機柜2個、繼電器柜1個，控制回路28個，I/O機籠7個，電源箱4個等系統(tǒng)配置。 控制站是采集處理信號并進行運算輸出，具有故障自診斷功能，控制站主控卡、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡、電源采用熱備用冗余配置，故障時能自動無擾動切換。操作站是提供人機操作界面，接受從控制站傳來的工藝流程實時數(shù)據(jù)，將它轉化為相應的過程變量，在顯示器上顯示出來，供操作員監(jiān)視、操作。工程師站既可當操作站又可用來進行系統(tǒng)組態(tài)。操作站與控制站之間通過高速通信網(wǎng)Scnet完成數(shù)據(jù)交換，本套系統(tǒng)工藝界面共設16幅，分別為：1）軟水、穩(wěn)定劑操作畫面；2）單體操作畫面；3）分散劑操作畫面；4）引發(fā)劑操作畫面；5）注水、終止劑操作畫面；6）涂釜沖洗水操作畫面；7）1#—6#釜的操作畫面；8）回收操作畫面；9）汽提操作畫面；10）恒溫控制參數(shù)；11）配方表。這些畫面滿足了聚合生產(chǎn)控制的需要。 2 現(xiàn)場配套電氣儀表裝置 這次對聚氯乙稀技術改造，除保留原有的檢測變送測量裝置、自動控制閥門、電氣設備外，又增加檢測變送測量設備21臺，程控閥門和自動調節(jié)閥71臺，程控泵15臺。 3 控制方案 懸浮法聚氯乙稀生產(chǎn)過程是把軟水、單體、分散劑、引發(fā)劑等助劑按一定比例密閉入料，而后通過熱水夾套升溫、恒溫控制、自動注水、加終止劑，自動出料沖洗，通過汽提回收控制裝置把殘留單體進行回收，經(jīng)過離心干燥去除水份最后包裝成袋狀樹脂的過程。對于這么一個復雜的過程，采用全自動化控制后，它可以提高生產(chǎn)效率，降低消耗，減少環(huán)境污染。因此，這套控制系統(tǒng)主要由這幾個部分構成：6臺釜的密閉入料控制；6臺釜的升溫、恒溫控制；6臺釜的滏釜、出料沖洗控制；汽提塔控制；壓縮冷凝回收控制及離心干燥控制等，分別介紹如下： 密閉入料控制過程比較復雜，控制要求高，采用SC控制語言編程來實現(xiàn)順控，它包括九個子程序控制：軟水程序、穩(wěn)定劑程序、單體程序、分散劑程序、引發(fā)劑程序、中途注水程序、終止劑程序、涂釜程序、出料沖洗程序，各子程序既能相互獨立啟動，又能聯(lián)鎖啟動。當入料主程序聯(lián)鎖按鈕打到“IN”時，入料程序全部自動。另外還設有單體回流、沖洗水回流、中途注水回流三個自定義單回路控制。 3.1 軟水穩(wěn)定劑入料控制 在操作站上人工選擇軟水泵、釜號，設定入釜軟水量，程序自動啟動后判斷選釜是否正確，相應閥門是否關閉，否則給以報警提示，程序不向下進行，等待確認后，程序自動打開釜上閥，總管閥、啟動軟水泵，通過總管上的質量流量計監(jiān)視控制入釜的流量，當流量累積到配方表中所需的量后，程序發(fā)出指令，停泵、關釜上閥，并自動與軟水計量槽上的差壓變送器檢測折算出流量相比較，超過設定誤差給以報警提示，防止因進料誤差影響產(chǎn)品的質量。另外，穩(wěn)定劑的加入是在軟水加入兩噸后自動啟動穩(wěn)定劑程序的。 3.2 單體入料控制 如果入料主程序聯(lián)鎖打“IN”狀態(tài)，軟水入料程序結束后，自動啟動單體入料程序，首先進行泵和相關閥門、單體槽液位檢查，接著開釜上閥、總閥，啟動單體泵，等單體流量累計到細流值時，程序發(fā)出指令，讓單體回流閥固定在50%開度，當單體質量流量計累計到參數(shù)表中的設定值時，停泵、關閥，若單體入料量超過設定誤差，給以報警提示。 3.3 分散劑程序控制 包括分散劑備料和分散劑入料兩個程序控制，可以單獨啟動也可聯(lián)鎖啟動。單獨啟動時，先選釜號進行分散劑備料，打開填充閥，關閉循環(huán)閥，向分散劑稱量槽內加料，等加到設定值時，關閉填充閥，打開循環(huán)閥，稱量槽進行超差判斷，備料程序結束。由操作工啟動入料程序，啟動加料泵、打開分散劑加料總閥和釜上助劑閥向釜內入料，當稱量槽重量達到槽沖洗點時，打開槽沖洗水閥進行槽沖洗，沖洗流量計進行累積清零到設定值時，關槽沖洗水閥，等稱量槽重量達到管道沖洗點時，關加料閥、停泵，打開管道沖洗水閥，進行管道沖洗，沖洗水流量計清零累積到設定值后，關相應閥，程序結束。如果分散劑程序聯(lián)鎖打“IN”狀態(tài)，備料和入料程序全部自動進行。 3.4 引發(fā)劑程序控制 單獨啟動時，首先進行選釜號，接著打開填充閥，關閉循環(huán)閥，向引發(fā)劑稱量槽內進行備料，等達到設定值時，關閉填充閥，打開循環(huán)閥，稱量槽進行超差判斷，備料結束。啟動入料程序，啟動加料泵，打開引發(fā)劑加料總閥和釜上助劑閥，開始向釜內加料，等達到槽沖洗點時，打開槽沖洗水閥，進行槽沖洗，等稱量槽的重量達到管道沖洗點時，打開管道沖洗水閥進行正沖、同沖、反沖程序，沖洗完畢后停泵、關閥，如果引發(fā)劑入料程序聯(lián)鎖打“IN”狀態(tài)，引發(fā)劑的備料和入料全部自動進行。 3.5 升溫、恒溫控制 軟水、單體、分散劑、引發(fā)劑等各種助劑加完后，用熱水把聚合釜內的混合物料加熱到一定溫度，引發(fā)聚合反應。為縮短升溫時間，我們采用全開熱水閥的方法，隨著釜溫升高，熱水閥開度逐漸變小，等到釜中部溫度達到上限給定時，程序由升溫切換到軟手動操作，閥門給一固定開度，等釜溫升到下限給定值時，由軟手動切向恒溫控制狀態(tài)，夾套進口溫度調節(jié)采用分程控制，4-12mADC控制冷水閥，12-20mADC控制熱水閥，由于聚合反應是采用大流量低溫差的強制循環(huán)冷卻法，其工藝本身又是一個大滯后環(huán)節(jié)，而控制聚合釜內溫度必須在±0.2℃內，才能獲得聚氯乙烯均勻的分子量分布，提高樹脂質量。因此，恒溫控制我們采用以釜溫為主參數(shù)、以夾套進口溫度為付參數(shù)，釜壓作為前饋的復合串級控制系統(tǒng)。參見48m3聚合釜恒溫控制流程圖、方框圖如下圖。 經(jīng)過半年來的連續(xù)運行，恒溫過程釜溫控制在±0.1℃以內，拐點溫度小于0.5℃，保證了PVC樹脂的質量，達到了我們預期的效果。 為節(jié)約能源，夾套出口溫度采用邏輯判斷處理器，實現(xiàn)熱回水和冷回水控制。當夾套出口溫度大于55℃時，熱回水閥打開，熱水回到熱水槽；小于50℃時冷回水閥打開，冷水回涼水塔。為公司節(jié)約了大量蒸汽能源。見下圖。 3.6 中途注水控制 當反應釜恒溫到一定時間后，自動啟動注水程序，打開相應釜注水閥開始自動注水，計時到設定時間后，關釜上閥，停止注水。 3.7 終止劑入料控制 從安全角度考慮，我們把終止劑加入程序設計為一個獨立程序。何時加終止劑由操作工啟動確認，避免誤動作帶來的麻煩，程序啟動后，開終止劑閥，啟動終止劑計量泵，到設定時間后停泵、關閥。 3.8 出料沖洗控制 當反應釜的終止劑程序啟動，確認終止劑已加入釜內，同時釜壓降到參數(shù)表中的設定值時，程序自動啟動出料沖洗程序。打開噴淋閥和沖洗水閥，達到?jīng)_冼設定時間后，關相應閥門。為保證沖洗效果，程序設計了兩次沖洗過程。 3.9 涂釜程序控制 涂釜是密閉入料比較重要的順控程序之一。涂釜的好壞不但影響樹脂的產(chǎn)量、質量，而且決定該套系統(tǒng)運行良好關鍵步驟之一，我們采用涂釜順控程序，打開沖洗水閥沖洗一定時間后，開蒸汽閥門烘干，接著開涂釜閥，啟動涂釜計量泵，進行涂釜到設定時間后，停涂釜泵，關涂釜閥，繼續(xù)讓蒸汽閥打開一段時間固化，接著打開沖洗水閥進行第二次沖洗，實現(xiàn)自動涂釜過程。幾個月來的運行，效果良好，大大提高了聚合釜的生產(chǎn)效率。 3.10 汽提塔控制 進料量和出料量是通過DCS采用變頻器分別控制進料泵和出料泵電機的轉速，從而保證進料量和塔底液位的穩(wěn)定。塔頂壓力和塔底溫度控制是通過兩個自定義單回路進行PID控制的。 3.11 壓縮冷凝回收控制 通過DCS系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)鎖控制，當泡沫捕集器壓力≥0.3Mpa時高壓閥打開進行高壓回收控制。當泡沫捕集器壓力降到0.3Mpa以下時低壓閥打開,水環(huán)壓縮機自動啟動進行低壓回收控制。 另外,其它一些控制如壓