文/褚玉慧

提升自控率 實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營

文/褚玉慧

濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司鈦白主裝置自控率已達(dá)到92%，關(guān)鍵工序全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化數(shù)據(jù)采集功能，自控率達(dá)到國內(nèi)鈦白行業(yè)最好水平。2012年2月，濟(jì)南裕興在總公司的指導(dǎo)下成立了由主管生產(chǎn)的廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)掛帥的自控率項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，運(yùn)營維護(hù)車間副主任張慶新任技術(shù)負(fù)責(zé)人，在短短幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，完成自控率由67%提高到85%以上的年度目標(biāo)。今年40歲的張慶新是自控儀表方面的技術(shù)專家，進(jìn)廠近20年一直從事計(jì)算機(jī)控制工作，曾帶領(lǐng)技術(shù)人員一起研究開發(fā)出了DCS系統(tǒng)在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用，首次實(shí)現(xiàn)了鈦白生產(chǎn)的程序控制。

組織有序 自控率快速提升

自動(dòng)化是指機(jī)器或裝置在無人干擾的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過程，其目標(biāo)是“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”。2012年2月初，自控率項(xiàng)目小組首先對(duì)公司所有自控裝置的情況進(jìn)行詳盡的摸底排查，掌握了各生產(chǎn)裝置的工藝流程、自控回路、現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表等情況。隨后，又對(duì)項(xiàng)目組成員、DCS控制人員和部分工藝人員進(jìn)行了控制回路和PID參數(shù)知識(shí)培訓(xùn)工作，召開專題研討會(huì)和培訓(xùn)會(huì)議30多次。他們“每天一小步，一月一大步”，對(duì)控制回路進(jìn)行了PID參數(shù)的初步整定和優(yōu)化工作，從無到有再到優(yōu)。

鈦白生產(chǎn)主裝置DCS 控制系統(tǒng)采用橫河CENTUM-CS3000系統(tǒng)，控制規(guī)模近9000點(diǎn)，每條線設(shè)計(jì)自控回路約46個(gè)，投入聯(lián)鎖控制平均56個(gè)，工序覆蓋率達(dá)到了90%以上。他們?cè)诠?jié)省投資的前提下，盡可能提高裝置自動(dòng)化水平，提高裝置運(yùn)行效率，降低能源消耗，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。根據(jù)鈦白生產(chǎn)工藝特性，對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序如沉降、水解、晶種制備的堿煮和溶膠等進(jìn)行了自控方案的設(shè)計(jì)及投運(yùn)工作，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制；對(duì)水洗、漂白和包膜等符合條件的工序進(jìn)行了PID參數(shù)的整定和優(yōu)化工作，使控制更加精確；鹽處理工序?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)程序控制，漂白工序?qū)崿F(xiàn)了順序聯(lián)鎖控制，減少了流程的誤操作，提高了自動(dòng)化水平；同時(shí)，鹽處理、包膜工序關(guān)鍵參數(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化數(shù)據(jù)采集功能，為生產(chǎn)管理、工藝管理提供了數(shù)據(jù)支持，并實(shí)現(xiàn)了追溯性管理，提高了公司的信息化程度。在此基礎(chǔ)上，他們還自己設(shè)計(jì)了窗口彈出式聲光報(bào)警系統(tǒng)，運(yùn)用到水解、轉(zhuǎn)窯、包膜、三洗等關(guān)鍵工序，這樣不僅減少了各工序之間的誤操作，而且報(bào)警具有了針對(duì)性和醒目性，能使操作人員及時(shí)準(zhǔn)確地了解報(bào)警情況，大大減少了工藝、設(shè)備事故的發(fā)生，提高了開車率和控制精度。

30萬噸硫磺制酸和廢酸濃縮裝置采用的是浙大中自SunyTDCS9200 DCS系統(tǒng)。他們根據(jù)工藝要求和自控現(xiàn)狀，先后更改控制方案3個(gè)，對(duì)硫酸裝置對(duì)焚硫爐出口溫度、轉(zhuǎn)化器二段進(jìn)口溫度、轉(zhuǎn)化器三段進(jìn)口溫度進(jìn)行了自動(dòng)和回路的整定，并對(duì)轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)口爐氣溫度、干吸槽液位等7個(gè)回路進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化效果非常明顯。

鍋爐裝置原有控制回路45個(gè)，原來的上煤機(jī)是手操器操作，無控制回路，于是他們?cè)诿颗_(tái)鍋爐的三個(gè)給煤機(jī)分別增加了控制回路，共增加了9個(gè)。隨著各個(gè)控制回路的投用，鍋爐裝置的安全性大大增強(qiáng)，而且減少了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。

截止目前，他們共完成46個(gè)手動(dòng)改自動(dòng)和75個(gè)回路的優(yōu)化整定工作，制定控制方案23個(gè)。2012年10月份，總公司對(duì)濟(jì)南裕興生產(chǎn)裝置進(jìn)行評(píng)估，主裝置自控投用率達(dá)到了92%，達(dá)到化工企業(yè)較高的自控率水平。

攻堅(jiān)克難 各個(gè)擊破

“水解升溫自控回路”是他們遇到的第一個(gè)難題。流量計(jì)以前經(jīng)常發(fā)生超調(diào)（超出量程），對(duì)回路投入影響很大，崗位操作人員有時(shí)采取措施使用，有時(shí)使用手動(dòng)控制，這樣一方面影響工作效率，另一方面易造成冒罐現(xiàn)象。他們采用由流量控制改為壓力和流量聯(lián)合、人工選擇控制模式控制閥門。改造后，自控回路程序穩(wěn)定運(yùn)行，減輕了操作勞動(dòng)強(qiáng)度，杜絕了本回路冒罐生產(chǎn)事故。

在“晶種溶膠自控回路”改造中，因原設(shè)計(jì)中未考慮自控程序，投料后一次、二次升溫蒸汽量、沸騰溫度、沸騰保溫蒸汽量和通汽時(shí)間都根據(jù)人工判斷，造成蒸汽浪費(fèi)和勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)供汽壓力波動(dòng)大、外界環(huán)境溫差、物料工況等影響因素使物料溫升1℃/min 的工藝要求很難精確達(dá)到，控制難度大。他們根據(jù)馮博士的指導(dǎo)設(shè)計(jì)了生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)專家控制程序，通過研究理想狀態(tài)的歷史趨勢(shì)和工人操作經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，在升溫階段和沸騰保溫階段用程序根據(jù)供汽壓力等外界影響因素變化自動(dòng)匹配經(jīng)驗(yàn)蒸汽閥門開度值，合理控制蒸汽用量；在沸騰保溫階段用程序自動(dòng)判斷是否到達(dá)保溫溫度和保溫時(shí)間，按需控制蒸汽閥門出汽量；用聯(lián)鎖程序?qū)⒄麄€(gè)工序?qū)崿F(xiàn)無人值守自動(dòng)。自控回路程序穩(wěn)定運(yùn)行月余，節(jié)省了大量蒸汽，基本滿足工藝要求，減輕了操作勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了控制精度。

公司3臺(tái)75t/h鍋爐裝置控制系統(tǒng)采用的和利時(shí)MACSV DCS系統(tǒng)，由于是EPC工程，遺留問題較多，項(xiàng)目組根據(jù)提高自控率的要求和鍋爐優(yōu)化控制的目標(biāo)，除了對(duì)除氧給水、減溫減壓公共部分的回路進(jìn)行了自動(dòng)投運(yùn)和PID參數(shù)的優(yōu)化整定外，還在吃透其設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)原設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行了完善和補(bǔ)充。首先將汽包液位兩沖量控制改為三沖量控制并投入自動(dòng)，經(jīng)過優(yōu)化整定，汽包液位控制相對(duì)平穩(wěn)；對(duì)引風(fēng)系統(tǒng)加入了平均值濾波功能，解決了PV值波動(dòng)頻率快影響自控投入的問題；通過對(duì)控制回路模式的研究，又設(shè)計(jì)了回路模式變更報(bào)警，通過聲光窗口提示方式提示操作工，一方面增加了鍋爐運(yùn)行的安全性，另一方面也大大減輕了職工的工作量。為了實(shí)現(xiàn)鍋爐負(fù)荷整體控制，又設(shè)計(jì)了上煤自動(dòng)控制回路和斷煤后煤量自動(dòng)分配系統(tǒng)，保證了上煤量的穩(wěn)定。風(fēng)煤交叉控制是鍋爐控制的難點(diǎn)和重點(diǎn)，我們查閱了這方面的大量資料，同馮博士積極進(jìn)行溝通，設(shè)計(jì)了風(fēng)煤交叉控制的初步方案，下一步對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化并投入運(yùn)行。

優(yōu)化控制 期待實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營

在談到下一步打算時(shí)，張慶新說：下一步我們打算繼續(xù)在比較復(fù)雜的控制回路上下功夫，進(jìn)一步提升裝置自控率水平，實(shí)現(xiàn)降低成本、提高收益的目的。

在主裝置方面繼續(xù)優(yōu)化控制，根據(jù)設(shè)備和工藝條件優(yōu)化控制方案，穩(wěn)定工藝參數(shù)的控制，消除缺陷。比如，優(yōu)化潤濕密度控制，確定了采用串級(jí)加比值控制方案，在控制水量的同時(shí)控制下料量，克服脫鹽水水壓不穩(wěn)和供給量不足的情況下穩(wěn)定密度控制的問題。硫酸裝置逐步在單回路的基礎(chǔ)上構(gòu)建復(fù)雜控制回路，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐方面主要是優(yōu)化負(fù)荷控制和燃燒系統(tǒng)的交叉控制，燃燒控制、富氧控制等復(fù)雜回路控制方案正在優(yōu)化中，待這部分工作完成后，預(yù)期收益將比較顯著。

曾經(jīng)指導(dǎo)濟(jì)南裕興提升自控率工作的馮博士曾說過，實(shí)施自動(dòng)控制能更好地利用資源，做到產(chǎn)品領(lǐng)先，最終做到卓越運(yùn)營。