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DCS在煤造气工段优化控制中的应用.doc
综述
我国大部分氮肥厂都用煤为原料,固定床间歇转化制取半水煤
气的工艺,从80年代末开始,造气炉微机油压控制技术开始应用于
造气炉的控制中,直到全面取代原自动机及水压系统,在技术上是一个突破性的进步。
造气炉基本上都是采用PLC做为控制器,且采用单炉单机。由于PLC简单实用且可靠性较高,因此受到厂家的普遍欢迎。但随着技术的进步,造气炉的控制及造气工段的管理由粗放型逐步变成系统性,专家性。此时,PLC的局限性就暴露出来。PLC的特点是处理开关量能力非常强,但处理模拟量能力很弱,计算处理能力差。因此,当对造气炉采用优化控制,对造气工段采用系统管理时,就有必要对目前这种控制模式进行改进。
我公司以前开发出造气炉计算机两级分布式控制系统,即第1级由PLC,控制器,数采器等组成。第2级为工业控制计算机。系统通过RS-422或RS-485等通讯的方式,将两级连接起来,这种模式简单方便,费用较低,但因无硬件冗余等措施,整套系统可靠性较差。造气炉的优化控制只能由第2级来完成,无法由PLC实现。且无法取消操作室中的仪表盘。因此,这种控制模式实际上也是一种过渡方式。
目前,更为先进的DCS早已在我国应用普及,其先进可靠的冗余技术,简单方便的组态及控制软件,丰富多彩的画面显示,高度的系统可靠性,方便实用的操作特点,使其推广的速度非常快。但DCS在造气炉上的应用实例却很少。其中最关键的问题在于,大家已经接受了单机单炉这种控制模式,而要将多台炉子放到DCS上集中控制,其可靠性行吗?
DCS在我国的应用时间大概已有30年了,数量达到几千套,近几年来国产DCS的推广应用也非常迅猛,据不完全统计,也达到了上千套。DCS长期可靠稳定的运行,为在造气炉使用DCS提供了很好的范例。
DCS在造气炉上的应用
目前,我们公司已经成功地将DCS应用于造气炉的控制上,且完成了炉况检测及优化控制软件包的开发应用。此套系统已成功在福建永安智胜化工厂﹑甘肃白银银光聚银公司等厂投运,在稳定炉况及节能降耗方面都有明显效果。
下面将此套系统做一个简单介绍:
造气炉DCS控制系统结构
结构图:
系统由一个控制站,二个操作站(其中一个兼工程师站),一个辅助控制机柜构成,控制站主控制卡、数据转发卡、控制站供电电源均实现1:1热冗余,现场信号直接进入过程控制站,通过冗余的工业以太网络与操作站相连,实现了对生产过程的整体监控。在操作站上增加1个以太网卡及OPC数据接口软件,就可将DCS实时数据方便地传送给MIS网,从而实现全厂综合集成自动化。
2、系统主要功能
(1)、辅助控制机柜
(1.1)造气炉紧急事故处理
每一台炉设置一个紧急停车硬开关,炉子出事故时,按此开关使该炉子处于安全停车状态。
(1.2)造气炉阀门硬手动控制
系统为每一台炉各个阀门设置一个手动控制开关。当炉子处于手动状态时,各阀门的手动开关可以控制阀门的开与关,以便于阀门的维护和检修。
(2)、造气炉程序控制
本系统运用DCS系统提供的梯形图组态方式实现造气炉的时序控制,惰性气体制备控制及吹风自动排队功能。
(3)、阀位检测和安全联锁控制
根据工艺要求,可对每一台炉重要阀门进行阀位检测。一些阀实现开不到位检测,一些阀实现关不到位检测。阀动作不到位时,系统报警,同时可根据工艺要求进行安全联锁控制。
(4)、回路控制
可实现汽包液位、蒸汽总管压力静态前馈等PID控制。
(5)、入炉蒸汽流量的控制
由于没有蒸汽分解率在线测试议,无法对蒸汽量进行闭环控制,但根据上、下行温度以及人工经验,可以做到蒸汽量的开环控制,即使入炉蒸汽调节阀按照一定的比例递减,既节约蒸汽,又可使炉子负荷长期稳定。
(6)氢氮比的控制
利用先进控制策略,实现恒氢或氢氮比的控制,合格率达90%以上。
(7)炉况优化控制系统
(7.1)吹风时间以及上、下吹时间控制
利用计算得出的优化参数吹风负荷系数、上下吹比例系数实时控制吹风时间及上、下吹时间。
(7.2)炉条机转速的控制
利用计算得出的炉条负荷系数实时控制炉条机的转速。
DCS主要管理功能
保存每时刻阀门动作,阀位检测及各个阶段时间的修改,各个控制参数的修改。
设计动态的工艺流程图显示车间的状况及操作。
监督、记录所有的报警。
所有数据的历史及实时曲线。
随机、实时的报表打印。
所有数据均可保存一年。
四、结语
我们认为,利用DCS进行造气炉的优化控制、系统管理,是深挖造气潜能,使造气控制系统升级换代,实现管控一体化的最好选择。
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