先進(jìn)控制在純堿廠的應(yīng)用

陳洪濤,孟凡旭

(山東?；煞萦邢薰?純堿廠,山東 濰坊 262737)

先進(jìn)控制在純堿廠的應(yīng)用

陳洪濤,孟凡旭

(山東?；煞萦邢薰?純堿廠,山東 濰坊 262737)

介紹了海化純堿廠實(shí)施先進(jìn)控制的平臺(tái),并簡(jiǎn)要介紹了先控實(shí)施的方案及實(shí)施后的效果。

DEL TAV;先進(jìn)控制APC;網(wǎng)絡(luò)通訊;先進(jìn)控制平臺(tái)

山東?；煞萦邢薰炯儔A廠所有生產(chǎn)崗位全部實(shí)現(xiàn)了DCS控制,但由于純堿生產(chǎn)過(guò)程工藝流程長(zhǎng),連續(xù)性強(qiáng),存在較強(qiáng)的變量關(guān)聯(lián)和耦合特性,常規(guī)控制不能很好地解決這種復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)控制難題。故?；儔A廠陸續(xù)分批在不同時(shí)間內(nèi)率先實(shí)施了先進(jìn)控制和智能控制等技術(shù)手段,結(jié)合純堿生產(chǎn)工藝控制的思路和實(shí)際的工藝操作經(jīng)驗(yàn),開(kāi)發(fā)了純堿裝置先進(jìn)控制系統(tǒng),提高了裝置操作平穩(wěn)性和控制性能,降低了能耗,減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

?；儔A廠的特殊性:純堿廠DCS控制系統(tǒng)因?qū)嵤r(shí)間不同,雖然在同行業(yè)中是最先進(jìn)的,但分成了幾套網(wǎng)絡(luò)互相獨(dú)立的系統(tǒng),僅僅艾默生公司的控制系統(tǒng)就分成了3套:DEL TAV5.3(運(yùn)行在winnt系統(tǒng))、DEL TAV6.3(運(yùn)行在winnt系統(tǒng))、DELTAV7.4(運(yùn)行在winxp系統(tǒng)).要想在不同的控制系統(tǒng)中實(shí)施互相具有關(guān)聯(lián)的先進(jìn)控制,是非常困難的,這需要我們必須了解每一套系統(tǒng)的特性。海化純堿廠先進(jìn)控制系統(tǒng)是基于浙大中控APC-Suite先進(jìn)控制系列軟件基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。

在實(shí)施過(guò)程中我們首先考慮要將先控上位機(jī)與3套 DELAV DCS系統(tǒng)通訊,因 DEL TAV5.3、DEL TAV6.3運(yùn)行在WINNT系統(tǒng)平臺(tái)下,版本非常的老舊,為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們做了很多次實(shí)驗(yàn),最終確定了將先控上位機(jī)直接與DEL TAV7.4版本的DCS系統(tǒng)的應(yīng)用站連接,而DEL TAV6.3版本的DCS系統(tǒng)和DEL TAV5.3版本的DCS系統(tǒng)則通過(guò)中控公司開(kāi)發(fā)的OPC2TCP接口轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)連接,通過(guò)這種方式我們既解決了問(wèn)題,又節(jié)省了控制系統(tǒng)的資源和資金。

圖1 先進(jìn)控制數(shù)據(jù)采集

1 浙大中控APC-Suite先進(jìn)控制系列軟件

1.1 高級(jí)多變量魯棒預(yù)測(cè)控制軟件APC-Adcon

APC-Adcon采用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)自動(dòng)化、技術(shù)管理等領(lǐng)域先進(jìn)成熟的技術(shù)并保持關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)先,在結(jié)構(gòu)體系上采用先進(jìn)的分布式多層組件化應(yīng)用體系,提供分布式軟件結(jié)構(gòu)和分布式應(yīng)用結(jié)構(gòu),現(xiàn)已在催化裂化、連續(xù)重整、PTA、PX等重點(diǎn)煉油、石化和化工裝置中得到廣泛應(yīng)用,是多變量過(guò)程先進(jìn)控制的最佳商品化工程軟件產(chǎn)品之一。基于COM的組件化先進(jìn)控制軟件的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 APC-Adcon先進(jìn)控制軟件結(jié)構(gòu)原理

從圖2可看出,先進(jìn)控制器的每一個(gè)功能模塊作為控制器的標(biāo)準(zhǔn)件,分別包裝不同的先進(jìn)控制算法和功能,且與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān),可以實(shí)現(xiàn)即插即用。且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求,控制裝置必須與先進(jìn)控制算法一一對(duì)應(yīng),組件化的框架恰好滿足了這種需求,而且簡(jiǎn)化了編程,極大的增加了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2 先進(jìn)控制系統(tǒng)平臺(tái)ESP-iSYS-A

ESP-iSYS-A由核心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用組件、組態(tài)組件等模塊組成,是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制、軟測(cè)量、工藝計(jì)算和過(guò)程模擬優(yōu)化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái),可提供以下功能:

1)統(tǒng)一、完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集;

2)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和整合功能;

3)有效的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)管理功能;

4)可靠的二次開(kāi)發(fā)工具,支持自定義控制器的實(shí)施。

2 先進(jìn)控制方案

?；儔A老系統(tǒng)設(shè)計(jì)3個(gè)APC-Adcon控制器以控制純堿生產(chǎn)過(guò)程中的石灰窯、碳化塔和壓縮機(jī)裝置,Ⅰ石灰系統(tǒng)控制器,下設(shè)石灰工序控制器;Ⅱ碳化系統(tǒng)控制器,下設(shè)碳化工序控制器;Ⅲ壓縮系統(tǒng)控制器,下設(shè)壓縮工序控制器。它們之間的聯(lián)系通過(guò)物料平衡、工藝計(jì)算等來(lái)體現(xiàn)。針對(duì)裝置的特殊要求,基于自定義控制器技術(shù)為石灰窯、碳化塔和壓縮機(jī)裝置制定了特殊的控制和優(yōu)化策略。先進(jìn)控制系統(tǒng)控制方案的總體框架如圖3所示。

圖3 控制方案的總體框架

3 先進(jìn)控制應(yīng)用效果分析

海化純堿生產(chǎn)過(guò)程先進(jìn)控制系統(tǒng)——石灰窯先進(jìn)控制系統(tǒng)、碳化塔先進(jìn)控制系統(tǒng)、壓縮機(jī)先進(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)后效果顯著,主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:

·先進(jìn)控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定目標(biāo)值實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù),降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,并大大減少了人為調(diào)節(jié)所帶來(lái)的干擾;

·先進(jìn)控制系統(tǒng)使各裝置的運(yùn)行參數(shù)趨向平穩(wěn),波動(dòng)范圍減小;

·先進(jìn)控制系統(tǒng)根據(jù)并聯(lián)生產(chǎn)裝置的運(yùn)行工況進(jìn)行生產(chǎn)負(fù)荷協(xié)調(diào),既充分發(fā)揮出各裝置的潛力,又平衡了各裝置的工況;

·先進(jìn)控制系統(tǒng)通過(guò)平穩(wěn)裝置的各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo),使石灰石有效分解率、窯氣濃度及碳化轉(zhuǎn)化率保持在較高的水平。

·先進(jìn)控制系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速,滿足碳化工序?qū)η逑礆?、中段氣、下段氣的?shí)時(shí)需求,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,平穩(wěn)了生產(chǎn)。

下面簡(jiǎn)要說(shuō)明碳化塔在先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行前和運(yùn)行后的運(yùn)行狀況:

碳化塔的中部溫度、塔底壓力是碳化操作的重要指標(biāo),這些參數(shù)直接反映出碳化塔的運(yùn)行是否平穩(wěn),轉(zhuǎn)化率是否達(dá)到要求。因此,控制好這些運(yùn)行指標(biāo)是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的前提。圖4是先進(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)前后的碳化塔塔底壓力的變化情況比較。

在純堿生產(chǎn)過(guò)程裝置上實(shí)施先進(jìn)控制有效地克服了干擾和滯后影響,大大提高了裝置的自動(dòng)化水平,統(tǒng)一了操作人員的操作方法,減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,穩(wěn)定了裝置工藝參數(shù)的平穩(wěn)性。在保證裝置工況良好的情況下,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化,品質(zhì)最優(yōu)化。先進(jìn)控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,控制效果良好,深受工程技術(shù)人員和操作人員的歡迎。

圖4 先進(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)前后的碳化塔塔底壓力變化情況比較

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著純堿生產(chǎn)的自動(dòng)化水平的不斷提高,實(shí)施先進(jìn)控制和優(yōu)化后,解決了常規(guī)控制中不能解決的各種難題,在一定程度上能滿足人們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的要求,取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。今后我們將繼續(xù)圍繞提高純堿生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和整個(gè)純堿廠的信息化水平而努力。

TQ 114.161;TP 311

B

1005-8370(2010)04—17—03

2010-06-07

陳洪濤(1969—),畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化儀表專業(yè),工程師。現(xiàn)任山東?；煞萦邢薰炯儔A廠儀表車間主任。