摘 要：介紹了DeltaV DCS系統(tǒng)在復(fù)極式離子膜電解裝置自動控制中的應(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

Application of Delta V DCS in bipolar ion-exchange membrane electrolysis unit

（Salt&Chemical Complex of Jianghan Oil Field Branch，SINOPEC，Qianjiang 433121，China） Abstract：Application of Delta V DCS in bipolar ion—exchange membrane electrolysis unit were introducedThe control strategy，control characteristics and operation status were summarized． Key words：DCS；caustic soda；electrolysis；bipolar；application 　　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，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)展趨勢的新一代控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)如下。 　?。?）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，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、自動識別系統(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。 　?。?）內(nèi)置的智能設(shè)備管理系統(tǒng)（AMS）對智能設(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個方面共15個控制回路，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)，整個過程通過系統(tǒng)軟件自動完成，從而縮短了整定時間并提高了控制質(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，而對于冗余卡件上的模擬量則設(shè)計(jì)冗余模擬輸入模塊。對于控制回路，采用PID—LOOP模板進(jìn)行設(shè)計(jì)，對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個模塊，對于重要參數(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，也可查看實(shí)時數(shù)據(jù)趨勢。 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臺樹脂塔串聯(lián)運(yùn)行，每個塔的再生過程分為9個步驟，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，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。 　?。?）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。 　?。?）自動狀態(tài)。在這個狀態(tài)中，操作工只需點(diǎn)擊“開始”按鈕．系統(tǒng)自動執(zhí)行全部3個塔的全部再生過程。直至根據(jù)工藝需要強(qiáng)行中止（按下停止按鈕）。對于3個塔再生過程的27個步驟．在程序中定義了27個step．在這27個step中將所有開關(guān)閥的狀態(tài)賦值。并對各個step中的純水流量給定值賦值。在其中1個塔的再生過程結(jié)束后，通過編程自動切換到其他塔。 　?。?）半自動狀態(tài)。系統(tǒng)提示選擇塔號，在操作人員選擇塔號后自動執(zhí)行所選塔的再生過程，結(jié)束后再提示選擇塔號。 　?。?）手動狀態(tài)。系統(tǒng)提示選擇塔號，然后提示選擇再生步驟。在操作工選擇塔號和步驟后，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)過程對工藝參數(shù)越限報警或聯(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，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（如自動關(guān)整流器、相應(yīng)閥動作、停泵等），操作人員也可及時了解跳閘原因，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)置了許多工藝報警，并進(jìn)行等級分類．同時系統(tǒng)提供的時間記錄器，可記錄每一次報警。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個按鈕。開車時，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。 　?。?）實(shí)現(xiàn)了氯堿生產(chǎn)的全自動控制，達(dá)到了預(yù)期的目的，取得了很好的控制效果。同時和整流控制系統(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。整個生產(chǎn)過程的自動化水平得到很大提高。 　?。?）系統(tǒng)投入運(yùn)行后，大大減少了操作人員的勞動強(qiáng)度．各項(xiàng)工藝控制指標(biāo)符合要求。 　?。?）系統(tǒng)充分考慮到各種事故的應(yīng)急控制方案，對保護(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