陳洪濤,孟凡旭

(山東?；煞萦邢薰?純堿廠,山東 濰坊 262737)

先進控制在純堿廠的應(yīng)用

陳洪濤,孟凡旭

(山東海化股份有限公司 純堿廠,山東 濰坊 262737)

介紹了?；儔A廠實施先進控制的平臺,并簡要介紹了先控實施的方案及實施后的效果。

DEL TAV;先進控制APC;網(wǎng)絡(luò)通訊;先進控制平臺

山東海化股份有限公司純堿廠所有生產(chǎn)崗位全部實現(xiàn)了DCS控制,但由于純堿生產(chǎn)過程工藝流程長,連續(xù)性強,存在較強的變量關(guān)聯(lián)和耦合特性,常規(guī)控制不能很好地解決這種復雜工業(yè)生產(chǎn)控制難題。故海化純堿廠陸續(xù)分批在不同時間內(nèi)率先實施了先進控制和智能控制等技術(shù)手段,結(jié)合純堿生產(chǎn)工藝控制的思路和實際的工藝操作經(jīng)驗,開發(fā)了純堿裝置先進控制系統(tǒng),提高了裝置操作平穩(wěn)性和控制性能,降低了能耗,減輕了操作人員的勞動強度。

?；儔A廠的特殊性:純堿廠DCS控制系統(tǒng)因?qū)嵤r間不同,雖然在同行業(yè)中是最先進的,但分成了幾套網(wǎng)絡(luò)互相獨立的系統(tǒng),僅僅艾默生公司的控制系統(tǒng)就分成了3套:DEL TAV5.3(運行在winnt系統(tǒng))、DEL TAV6.3(運行在winnt系統(tǒng))、DELTAV7.4(運行在winxp系統(tǒng)).要想在不同的控制系統(tǒng)中實施互相具有關(guān)聯(lián)的先進控制,是非常困難的,這需要我們必須了解每一套系統(tǒng)的特性。?；儔A廠先進控制系統(tǒng)是基于浙大中控APC-Suite先進控制系列軟件基礎(chǔ)上開發(fā)的。

在實施過程中我們首先考慮要將先控上位機與3套 DELAV DCS系統(tǒng)通訊,因 DEL TAV5.3、DEL TAV6.3運行在WINNT系統(tǒng)平臺下,版本非常的老舊,為了解決這個問題,我們做了很多次實驗,最終確定了將先控上位機直接與DEL TAV7.4版本的DCS系統(tǒng)的應(yīng)用站連接,而DEL TAV6.3版本的DCS系統(tǒng)和DEL TAV5.3版本的DCS系統(tǒng)則通過中控公司開發(fā)的OPC2TCP接口轉(zhuǎn)換軟件實現(xiàn)連接,通過這種方式我們既解決了問題,又節(jié)省了控制系統(tǒng)的資源和資金。

圖1 先進控制數(shù)據(jù)采集

1 浙大中控APC-Suite先進控制系列軟件

1.1 高級多變量魯棒預測控制軟件APC-Adcon

APC-Adcon采用計算機、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)自動化、技術(shù)管理等領(lǐng)域先進成熟的技術(shù)并保持關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)先,在結(jié)構(gòu)體系上采用先進的分布式多層組件化應(yīng)用體系,提供分布式軟件結(jié)構(gòu)和分布式應(yīng)用結(jié)構(gòu),現(xiàn)已在催化裂化、連續(xù)重整、PTA、PX等重點煉油、石化和化工裝置中得到廣泛應(yīng)用,是多變量過程先進控制的最佳商品化工程軟件產(chǎn)品之一。基于COM的組件化先進控制軟件的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 APC-Adcon先進控制軟件結(jié)構(gòu)原理

從圖2可看出,先進控制器的每一個功能模塊作為控制器的標準件,分別包裝不同的先進控制算法和功能,且與程序設(shè)計語言無關(guān),可以實現(xiàn)即插即用。且根據(jù)現(xiàn)場需求,控制裝置必須與先進控制算法一一對應(yīng),組件化的框架恰好滿足了這種需求,而且簡化了編程,極大的增加了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2 先進控制系統(tǒng)平臺ESP-iSYS-A

ESP-iSYS-A由核心實時數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用組件、組態(tài)組件等模塊組成,是實現(xiàn)先進控制、軟測量、工藝計算和過程模擬優(yōu)化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺,可提供以下功能:

1)統(tǒng)一、完整的實時數(shù)據(jù)采集;

2)強大的數(shù)據(jù)處理和整合功能;

3)有效的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)管理功能;

4)可靠的二次開發(fā)工具,支持自定義控制器的實施。

2 先進控制方案

?；儔A老系統(tǒng)設(shè)計3個APC-Adcon控制器以控制純堿生產(chǎn)過程中的石灰窯、碳化塔和壓縮機裝置,Ⅰ石灰系統(tǒng)控制器,下設(shè)石灰工序控制器;Ⅱ碳化系統(tǒng)控制器,下設(shè)碳化工序控制器;Ⅲ壓縮系統(tǒng)控制器,下設(shè)壓縮工序控制器。它們之間的聯(lián)系通過物料平衡、工藝計算等來體現(xiàn)。針對裝置的特殊要求,基于自定義控制器技術(shù)為石灰窯、碳化塔和壓縮機裝置制定了特殊的控制和優(yōu)化策略。先進控制系統(tǒng)控制方案的總體框架如圖3所示。

圖3 控制方案的總體框架

3 先進控制應(yīng)用效果分析

海化純堿生產(chǎn)過程先進控制系統(tǒng)——石灰窯先進控制系統(tǒng)、碳化塔先進控制系統(tǒng)、壓縮機先進控制系統(tǒng)投運后效果顯著,主要表現(xiàn)在如下幾個方面:

·先進控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定目標值實時自動調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù),降低了操作人員的勞動強度,并大大減少了人為調(diào)節(jié)所帶來的干擾;

·先進控制系統(tǒng)使各裝置的運行參數(shù)趨向平穩(wěn),波動范圍減小;

·先進控制系統(tǒng)根據(jù)并聯(lián)生產(chǎn)裝置的運行工況進行生產(chǎn)負荷協(xié)調(diào),既充分發(fā)揮出各裝置的潛力,又平衡了各裝置的工況;

·先進控制系統(tǒng)通過平穩(wěn)裝置的各項運行指標,使石灰石有效分解率、窯氣濃度及碳化轉(zhuǎn)化率保持在較高的水平。

·先進控制系統(tǒng)通過實時調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速,滿足碳化工序?qū)η逑礆?、中段氣、下段氣的實時需求,降低了勞動強度,平穩(wěn)了生產(chǎn)。

下面簡要說明碳化塔在先進控制系統(tǒng)運行前和運行后的運行狀況:

碳化塔的中部溫度、塔底壓力是碳化操作的重要指標,這些參數(shù)直接反映出碳化塔的運行是否平穩(wěn),轉(zhuǎn)化率是否達到要求。因此,控制好這些運行指標是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的前提。圖4是先進控制系統(tǒng)投運前后的碳化塔塔底壓力的變化情況比較。

在純堿生產(chǎn)過程裝置上實施先進控制有效地克服了干擾和滯后影響,大大提高了裝置的自動化水平,統(tǒng)一了操作人員的操作方法,減輕了操作人員的勞動強度,穩(wěn)定了裝置工藝參數(shù)的平穩(wěn)性。在保證裝置工況良好的情況下,實現(xiàn)產(chǎn)量最大化,品質(zhì)最優(yōu)化。先進控制系統(tǒng)操作簡單,控制效果良好,深受工程技術(shù)人員和操作人員的歡迎。

圖4 先進控制系統(tǒng)投運前后的碳化塔塔底壓力變化情況比較

4 結(jié) 語

隨著純堿生產(chǎn)的自動化水平的不斷提高,實施先進控制和優(yōu)化后,解決了常規(guī)控制中不能解決的各種難題,在一定程度上能滿足人們對生產(chǎn)過程的安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的要求,取得了可觀的經(jīng)濟效益。今后我們將繼續(xù)圍繞提高純堿生產(chǎn)的自動化程度和整個純堿廠的信息化水平而努力。

TQ 114.161;TP 311

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1005-8370(2010)04—17—03

2010-06-07

陳洪濤(1969—),畢業(yè)于山東工業(yè)大學自動化儀表專業(yè),工程師。現(xiàn)任山東?；煞萦邢薰炯儔A廠儀表車間主任。