脈沖閥控制器在高壓聚乙烯裝置的應(yīng)用

單珊

摘要：本文對(duì)2000型壓力調(diào)節(jié)器即裝置反應(yīng)區(qū)脈沖閥控制器進(jìn)行了研究，圍繞該控制器在高壓聚乙烯裝置中的應(yīng)用，主要闡述了脈沖閥控制器的內(nèi)部組件及功能及在裝置中的實(shí)際應(yīng)用及操作方法。

關(guān)鍵詞：脈沖閥控制器;伺服閥;反沖

高壓聚乙烯裝置為超高壓裝置，反應(yīng)區(qū)的運(yùn)行工況直接決定產(chǎn)品質(zhì)量，反應(yīng)器的壓力控制是裝置最為重要的控制指標(biāo)。反應(yīng)器壓力由脈沖閥控制器控制，它發(fā)出信號(hào)給位于反應(yīng)四區(qū)出口的壓力排放閥即脈沖閥，脈沖閥以固定的時(shí)間間隔脈沖，短暫地降低反應(yīng)器的壓力，使氣流流速增加、反應(yīng)間歇膨脹，以此減少粘于反應(yīng)器管壁上的聚合物。該功能的實(shí)現(xiàn)即為脈沖閥的控制過(guò)程，是由DCS系統(tǒng)與脈沖閥控制器互配合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)脈沖閥進(jìn)行控制操作實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)結(jié)合裝置中的實(shí)際應(yīng)用對(duì)該過(guò)程進(jìn)行細(xì)化剖析;

一、脈沖閥控制器重要組件

1、電源部件：控制器內(nèi)部有兩塊電源部件，電源部件#1為輸出給CPU、總線系統(tǒng)和其中安裝有的插入卡件5V、+/-12V的供電電壓，電源部件#2為給伺服放大器和Transsonar線性位置變送器供電及向二進(jìn)制輸入和輸出板輸出24V、+/-12V供電電壓。

2、VT11021型伺服放大器：伺服放大器可以將控制功率供給具有機(jī)械反饋的電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)換器（伺服閥）。

3、安全隔離柵：9001/02型安全隔離柵是無(wú)源設(shè)計(jì)，起到把固有安全電路與非固有安全電路隔離的作用。

4、中央處理器：CPU起著對(duì)來(lái)自鍵盤及輸入和輸出板的數(shù)據(jù)進(jìn)行求值和計(jì)算的作用，利用控制算法計(jì)算控制變量，并經(jīng)由D/A輸出板把信號(hào)傳輸至伺服放大器。

5、模擬量輸出板、模擬量輸入板、二進(jìn)制輸出板、二進(jìn)制輸入板。

二、脈沖閥控制原理及過(guò)程

脈沖閥控制器接收反應(yīng)預(yù)熱器出口的一點(diǎn)壓力（該壓力選定由ESD迷你盤上的位置開(kāi)關(guān)手動(dòng)選擇）轉(zhuǎn)換為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)，經(jīng)由控制算法，計(jì)算出作為目標(biāo)壓力（給定點(diǎn)）和實(shí)際壓力這兩者的函數(shù)的壓力控制的控制變量。利用Transsonar線性位置變送器檢測(cè)出閥的位置，并把它轉(zhuǎn)換為4～20mA實(shí)際閥位的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。把壓力控制的控制變量和實(shí)際位置輸送至定位器的印制電路板中，把壓力控制的控制變量轉(zhuǎn)換成0～10V的信號(hào)，對(duì)實(shí)際位置進(jìn)行求值，使之與閥的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)，并把它轉(zhuǎn)換成0～10V的信號(hào);這兩種信號(hào)都是經(jīng)由測(cè)量放大器轉(zhuǎn)接的，把合成的控制變量饋入串聯(lián)的伺服放大器中，后者又可以把控制功率供給電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)換器（伺服閥）。電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)換器可以控制由液壓供給部件所提供的油流，以驅(qū)動(dòng)反應(yīng)器的高壓脈沖閥。高壓控制閥的孔口隨實(shí)際壓力與目標(biāo)（給定點(diǎn)）壓力之間的壓差的方向和數(shù)值而改變。伺服放大器、電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)換器（伺服閥）和具有Transsonar線性位置變送器的高壓控制閥形成了一個(gè)比例作用的位置控制回路。

在高壓聚乙烯反應(yīng)器的連續(xù)工作中，存在著聚合產(chǎn)物粘到管壁上的固有危險(xiǎn)，為了排除這一現(xiàn)象和提高產(chǎn)品的輸出，應(yīng)當(dāng)定期降低系統(tǒng)中的壓力，從而使得氣體速度有相當(dāng)大的增加，這一程序稱為“反沖”。這一反沖周期的頻率和持續(xù)時(shí)間必須利用DCS或壓力控制器的操作員面板上的鍵盤來(lái)給定。壓力下降的具體數(shù)值即脈沖深度在控制器操作面板上輸入，由工藝人員根據(jù)反應(yīng)器粘壁情況進(jìn)行設(shè)置，一般在40～45MPa。下圖為反沖周期的說(shuō)明圖：

其中重點(diǎn)參數(shù)有：

（1）Internal between kicks（反沖間隔時(shí)間）：設(shè)定為6～300S的反沖程序相應(yīng)的兩個(gè)反沖之間的間隔時(shí)間即（4mA相當(dāng)于6S，20mA相當(dāng)于300S），該時(shí)間可由DCS設(shè)置，也可由控制器操作面板設(shè)置，當(dāng)DCS使能后，DCS設(shè)置的該值會(huì)自動(dòng)寫(xiě)入控制器;反沖使能后默認(rèn)6S后執(zhí)行第一次反沖即壓力下降，下一次反沖為壓力恢復(fù)正常值后設(shè)定的反沖間隔時(shí)間+6S時(shí)間。（該設(shè)定值一般不做改變）

（2）Kick duration（反沖持續(xù)時(shí)間）：設(shè)定為0.01～9.99S的反沖程序相應(yīng)的反沖持續(xù)時(shí)間（4mA相當(dāng)于0.01S，20mA相當(dāng)于9.99S），該時(shí)間可由DCS設(shè)置，也可由控制器操作面板設(shè)置，當(dāng)DCS使能后，DCS設(shè)置的該值會(huì)自動(dòng)寫(xiě)入控制器;持續(xù)時(shí)間為壓力下降至設(shè)定值后的保持時(shí)間。（該設(shè)定值一般不做改變）

（3）Pressure drop（壓力下降時(shí)間）：設(shè)置范圍為0-9.99S，為從實(shí)際值下降至設(shè)置壓力的時(shí)間，該時(shí)間只能在控制器操作面板設(shè)置。（該設(shè)定值一般不做改變）

（4）Pressure rise（壓力上升時(shí)間）：設(shè)置范圍為0-9.99S，為從設(shè)置壓力值恢復(fù)至正常值的時(shí)間，該時(shí)間只能在控制器操作面板設(shè)置。（該設(shè)定值一般不做改變）

（5）Kick amplitude（脈沖深度）：即下降的壓力值，該值只能在控制器操作面板設(shè)置，工藝人員根據(jù)反應(yīng)器粘壁情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，一般在40～45MPa。

三、脈沖閥控制日常操作流程

脈沖閥控制是裝置反應(yīng)壓力及反應(yīng)質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，日常對(duì)其控制操作的流程及過(guò)程主要如下：

1.DCS上鍵入的脈沖持續(xù)時(shí)間和間隔時(shí)間不輕易進(jìn)行改變，當(dāng)DCS使能后，參數(shù)自動(dòng)傳送至脈沖閥控制器;

2.在DCS畫(huà)面上鍵入壓力給定值，該值由生產(chǎn)牌號(hào)決定，在260MPa～310MPa的范圍內(nèi);可使用操作鍵進(jìn)行壓力的增加或降低;

3.當(dāng)裝置停車后，需將控制器置位于手動(dòng)位置，該操作必須當(dāng)實(shí)際壓力小于150MPa下進(jìn)行，可以在DCS或操作鍵盤上操作;

4.裝置開(kāi)車投反應(yīng)前，首先需要將DCS使能，并在壓力設(shè)定值處鍵入20MPa，并緩慢增加設(shè)定值;當(dāng)反應(yīng)四個(gè)區(qū)均建立且運(yùn)行平穩(wěn)后，在DCS畫(huà)面上將脈沖使能。

參考文獻(xiàn)：

[1]脈沖閥控制器說(shuō)明書(shū)

[2]回路控制說(shuō)明書(shū)