DCS控制系統(tǒng)在水處理劑生產(chǎn)線上的運用

何超超

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)惠州分公司，廣東 惠州 516086)

DCS控制系統(tǒng)在水處理劑生產(chǎn)線上的運用

何超超

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)惠州分公司，廣東 惠州 516086)

某化工企業(yè)主要生產(chǎn)油田水處理劑系列產(chǎn)品，產(chǎn)品需要將幾種原材料在一定的溫度和壓力條件下進(jìn)行合成生產(chǎn)出中間產(chǎn)品，再通過復(fù)配工藝，最終生產(chǎn)出成品。生產(chǎn)控制系統(tǒng)使用橫河CENTUM-CS3000系統(tǒng)，要實現(xiàn)系統(tǒng)控制生產(chǎn)線，需要對生產(chǎn)線上反應(yīng)釜的蒸汽冷凝循環(huán)水系統(tǒng)、自動滴加系統(tǒng)、空分空壓系統(tǒng)以及儀表控制系統(tǒng)等4個方面進(jìn)行技術(shù)改造。同時，在DCS控制系統(tǒng)中進(jìn)行組態(tài)，滿足自動控制水劑合成生產(chǎn)的能力。

合成；復(fù)配；技術(shù)改造；自動控制

某化工企業(yè)為專用化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為水處理藥劑等油田集輸處理藥劑。由于生產(chǎn)線設(shè)計年限較久遠(yuǎn)，目前只有復(fù)配生產(chǎn)線投產(chǎn)運行，且復(fù)配工藝涉及的所有工序均采用人工操作的方式進(jìn)行，不僅增加了一線員工的工作強(qiáng)度，而且生產(chǎn)產(chǎn)量也相對比較小。在現(xiàn)有生產(chǎn)模式下，很多原材料和半成品都需要外購后進(jìn)行復(fù)配生產(chǎn)，不利于生產(chǎn)成本控制。在水處理劑類產(chǎn)品需求量以每年保持在約20%遞增趨勢的情況下，需要對對水處理劑生產(chǎn)線進(jìn)行改造，增加合成生產(chǎn)單元并實現(xiàn)DCS控制。

1 生產(chǎn)工藝概述

水處理劑生產(chǎn)是物料通過一定配比的蒸餾水在反應(yīng)釜中稀釋，攪拌均勻的同時對物料進(jìn)行升溫反應(yīng)，到達(dá)指定溫度后，通過高位槽提前配比的催化劑向聚合釜中進(jìn)行滴加，滴加速度由高位槽計量稱進(jìn)行控制，滴加完畢后進(jìn)行熟化反應(yīng)后即完成聚合產(chǎn)品生產(chǎn)，再將該產(chǎn)品移液至復(fù)配釜進(jìn)行簡單復(fù)配。其中，合成工藝生產(chǎn)的難點主要是溫度與滴加速度的控制，溫度控制可以采用蒸汽調(diào)節(jié)閥與遠(yuǎn)傳溫度計(循環(huán)冷卻水)實現(xiàn)自動控制，滴加速度可以使用高位槽電子稱與調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)。

生產(chǎn)工藝流程詳見圖1。

2 生產(chǎn)線改造方案

2.1 方案內(nèi)容簡介

目前，水處理劑生產(chǎn)線只有人工手動復(fù)配操作生產(chǎn)單元，究其原因是反應(yīng)釜循環(huán)水沒有自動閥門控制、滴加罐沒計量儀表和滴加速度控制儀表，無法進(jìn)行升溫和降溫控制，不能進(jìn)行水劑合成的反應(yīng)。為改變現(xiàn)有工藝操作方式，提高工作效率，需要對生產(chǎn)線流程進(jìn)行改造，改造內(nèi)容包括：增加循環(huán)水控制和滴加速度的自動控制。

2.2 自控(DCS)組態(tài)

2.2.1 新增節(jié)點組態(tài)

方案內(nèi)容涉及的新增節(jié)點詳見表1。

表1 新增控制節(jié)點

表1(續(xù))

新增的I/O節(jié)點通過信號線將現(xiàn)場儀表和DCS控制站連接后，需要在系統(tǒng)對其進(jìn)行組態(tài)，可以理解為對其進(jìn)行定義，然后才能調(diào)用，組態(tài)過程詳見圖2。

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

2.2.2 單個儀表組態(tài)

節(jié)點組態(tài)完成后，需要根據(jù)每個節(jié)點的性質(zhì)對每個儀表進(jìn)行組態(tài)，例如開關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥、溫度遠(yuǎn)傳、流量計等，在系統(tǒng)功能控制塊中，對應(yīng)選取合適的功能塊進(jìn)行組態(tài)。其中，開關(guān)閥選用SIO-11功能模塊，調(diào)節(jié)閥采用PID控制模塊，其他顯示類的儀表選用PVI模塊，帶變化率顯示的模塊，可以將儀表的△PV利用輔助輸出到PVI模塊的輸入，用作顯示。單個儀表組態(tài)顯示情況詳見圖3。

圖2 新增節(jié)點組態(tài)過程

圖3 單個儀表組態(tài)顯示情況

2.2.3 流程圖組態(tài)

流程圖組態(tài)其實就是將生產(chǎn)工藝流程圖在DCS操作界面直觀的表現(xiàn)出來，同時為了方便操作人員操作，將控制儀表也在流程圖中進(jìn)行組態(tài)，在實際生產(chǎn)時進(jìn)行調(diào)用操作，最終通過控制儀表來實現(xiàn)自動生產(chǎn)的過程。

流程圖組態(tài)必須要反應(yīng)的是現(xiàn)場實際的工藝流程，同時儀表的調(diào)用必須準(zhǔn)確，一一對應(yīng)，畫面要清晰，盡量不要有管道交錯，同時畫面中必須體現(xiàn)出所有的自控閥門，手動閥門可根據(jù)實際情況，在流程畫面中進(jìn)行表示。流程圖組態(tài)顯示情況詳見圖4。

圖4 流程圖組態(tài)顯示情況

2.2.4 生產(chǎn)工序組態(tài)

水劑合成生產(chǎn)工序相對比較簡單，主要控制點是反應(yīng)釜和滴加罐氮氣置換和滴加速度的控制。同時還需要對氮氣供氣壓力進(jìn)行控制和設(shè)定，反應(yīng)釜以及滴加罐壓力進(jìn)行高限放空控制。氮氣供氣壓力通過壓力傳感控制調(diào)節(jié)閥來進(jìn)行設(shè)置，滴加罐高限放空，則利用ST16順控表、關(guān)系表達(dá)式和數(shù)據(jù)塊來實現(xiàn)，例如當(dāng)反應(yīng)釜壓力傳感PI4102超過0.3MPa時，反應(yīng)釜放空閥XV4107開啟并放空，在關(guān)系表達(dá)式中定義PI4102與數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)項，在ST16順控表中設(shè)定條件關(guān)系表達(dá)式中大于條件成立時，開關(guān)閥XV4107打成自動并開啟，最后在在線狀態(tài)下寫入數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)項為0.3MPa，組態(tài)完成。生產(chǎn)工序組態(tài)顯示情況詳見圖5。

圖5 生產(chǎn)工序組態(tài)顯示情況

2.3 應(yīng)用效果

通過本次改造，我單位水處理劑合成和復(fù)配生產(chǎn)操作都在DCS控制系統(tǒng)中實現(xiàn)自動控制生產(chǎn)，反應(yīng)過程可控，未出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題，目前主要生產(chǎn)水處理劑Q08、Q10等相關(guān)系列產(chǎn)品的合成生產(chǎn)。同時后續(xù)也可以根據(jù)改變工藝條件來完成其他合成產(chǎn)品的生產(chǎn)。

3 結(jié)論

通過水處理劑生產(chǎn)線的技術(shù)改造和DCS控制系統(tǒng)運用，實現(xiàn)的水處理劑合成和復(fù)配的自動化生產(chǎn)，大大的降低了生產(chǎn)勞動強(qiáng)度，也增大生產(chǎn)線產(chǎn)能，滿足日益增大的市場需求；同時，通過本次技術(shù)改造和控制系統(tǒng)在生產(chǎn)線上的運用，也為后期其他生產(chǎn)線改造和擴(kuò)能提供了理論和實踐依據(jù)。

[1] 陸德明.石油化工自動控制設(shè)計手冊[M].3版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2000.1.

[2] 張德泉.集散控制系統(tǒng)原理及其應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2007.8.

(本文文獻(xiàn)格式：何超超.DCS控制系統(tǒng)在水處理劑生產(chǎn)線上的運用[J].山東化工，2017，46(06)：92-95.)

Application of DCS Control System in Water Treatment Product Line

HeChaochao

(CNOOC Ener Tech-Drilling & Production Co. Huizhou Branch, Huizhou 516086, China )

A chemical enterprise mainly produces oil and water treatment products, which need series of raw materials for the synthesis products process in certain temperature and pressure conditions to produce the final product. The production control system using the YOKOGAWA CENTUM-CS3000 system need some technological innovation including reactor steam condensate water circulating system, automatic drip system, air pressure system and instrument control system to realize the production process under the control. At the same time, through the configuration of the DCS control system can be used to meet the need of the automatic control in increasing the water production capacity.

synthetise; compound;technical reconstruction; automatic control

2017-02-13

何超超(1985—)，湖北天門市人，大學(xué)本科，工程師，主要從事化工廠控制系統(tǒng)和儀器儀表運行維護(hù)、技術(shù)改造項目管理等工作。

TQ085.4

A

1008-021X(2017)06-0092-04