DCS工艺控制方案.doc

双氧水工艺控制方案 一、工艺简述 1、工艺 本生产装置包含五个工序：氢化工序、氧化工序、萃取净化工序、后处理工序、包装工序。 由外管送来的氢气(氯碱车间)，经过加压，然后送入氢化釜使其与工作液进行氢化反应，得到的氢化液再和氧气反应，得到的氧化液(包括工作液和双氧水)，经过萃取分离，得到双氧水，并使工作液得到再生，循环使用。 氢化工序把蒽醌转化蒽氢醌或四氢化蒽醌。氧化工序用空气中的氧直接氧化蒽氢醌和四氢化蒽氢醌，并转化为蒽醌、四氢化蒽醌，同时生成双氧水。萃取的作用是用无离子水从氧化液中萃取回收双氧水，生产一定浓度的双氧水溶液，该溶液再经过净化处理后，不仅降低有机碳的含量，而且生产27.5~35%的产品出售市场。来自萃取的萃余液经过后处理再生处理后进入下一个使用循环过程。 2、本工艺的特点和难点 控制回路较多，生产的连续性很强，塔式设备较多，而且各个参数之间关联较严重。有些对象特性属于电加热炉式，比较难控制，其中如氢化工序的氢化釜压力，当氢气通入釜内时，压力很快升高，而要将压力降下来，则要依靠氢化釜自身反应将氢气吸收，这样的对象在自控时要尽量避免上超调，否则很容易造成系统的失控。另外，氢化釜压力对象还具有正反馈特性，需要在控制时予以考虑。 3、工艺对控制系统的要求 a、实现各个单元操作的集中监控，包括：温度、压力、流量、液位等物理量的监测与控制。动态参数检测、控制必须准确、可靠。b、必要的遥控措施,对突发事件如停电等，系统应采取相应的保护措施，确保在紧急情况下或需要的时候对一些关键的控制点（阀门、马达等）实施遥控。c、配置必要的报警和联锁。d、重要参数的记录和方便地查阅其实时趋势和历史趋势。e、可随时监测有关单元的有关参数或重要设备的运行情况。f、控制系统操作简单，参数设置、调整方便，便于操作，人性化的操作界面。g、操作员站显示整个生产工艺流程，修改和打印各种有关参数。 二、系统组成 1、系统配置 本项目控制系统采用的是FB-2000NS DCS。该系统能够实现连续控制、批量控制和逻辑控制等多种控制算法。根据带控制点的工艺流程图，与工艺技术人员认真细致地分析了生产工艺对控制的要求，合理地设计了方便于操作工监视、操作的流程图画面。本工程采用1个控制站、1个操作站，操作站和控制站处于同一中控室内，两操作站是完全对等的，其中任意一台操作站均可兼作工程师站。控制站与操作站之间由CNET双重化冗余的过程控制网连接。我们从生产更为可靠和经济方面考虑，主控制器、CNET网络通讯卡采用热备冗余。其作用是当主板发生故障时，冗余板会自动投入工作，以确保系统稳定可靠地运行。其DCS的硬件配置为：FB-2001NS2块，FB-2005NS网卡2块，FB-2010NS-6块，FB-SC14NS-6块；FB-2020NS-7块，FB-SC20NS -7块； FB-2030NS-3块，FB-SC30NS-3块； FB-2040NS-1块，FB-SC43NS/R-1块。这样就构成了一套分布式数据采集与控制系统。另外现场有一台6KVAUPS在线式不间断电源，所有模拟量信号通过隔离模块后，进入输入端子板，且所有模拟量输出信号均通过隔离模块，进入现场执行机构。 2. DCS系统规模 AI：96个 AOU：23个 DIN：48个 DOUT：16个 三 控制策略及实施方案 本系统共有23个控制回路，基本上是采用单回路PID控制，属于常规的控制方案。我们对常规控制方案在组态方面做了若干优化，如调节器的正反作用的设置，与工艺人员协商后，采用忽略调节阀气开、气关形式的方法，调节阀的开关形式在组态软件中设置，这样，系统大大简化了调节器作用的设置。 对于参数关联比较大的对象，适当采取前馈解耦。如在双氧水生产过程中，氢化液储罐作为氢化工段的成品储罐，其液位是一个很关键的参数，同时它也是与从氢化到氧化工段的工况稳定性密切相关的重要参数，当氢化工序进料增大时，相应希望氢化液储罐的出料(即氧化工序的进料)也增大，这样才能有效地保证氢化液储罐液位的平稳。因此，对氢化液贮罐液位(LIC-1102)采用均匀控制和前馈控制相结合的方法，使整个系统的生产的连续性和物料的平衡得到有力的保障。 对于类似电加热炉特性对象，则采用自适应PID的方法来避免上超调。如上所述氢化釜的压力就是这类对象。因此，我们将釜内压力分为3段，分别用不同的PID参数来整定。 可以看到，氢化釜压力在升压过程中的时间常数很小，因而我们把升压过程分为3个阶段： (1)低压阶段。此时，氢化釜的压力上升很快，对象对调节作用很敏感，这时可以将调节器的调节作用设得较弱。 (2)中压阶段。此时，氢化釜的特性比较稳定，鲁棒性也较强，可以保持相对较强的控制作用。 (3)高压阶段。此时，对象的鲁棒性很强，对调节作用很不敏感，需要将积分