金治東, 楊文華

(湖北三寧化工股份有限公司, 湖北枝江 443200)

湖北三寧化工股份有限公司(簡稱三寧化工)采用浙江中控DCS700系統(tǒng)[1],通過集散控制系統(tǒng)(DCS)統(tǒng)計(jì)內(nèi)操崗位的操作頻次,包括控制器參數(shù)(PID)功能塊上的所有操作點(diǎn),涉及微調(diào)、快調(diào)、手動、自動、串級等。由于PID控制器參數(shù)[2]的調(diào)整多靠人工摸索累積經(jīng)驗(yàn),工況變化時(shí)難以適用,未能充分發(fā)揮DCS的功能,反而增加了崗位人員的操作頻次,不利于裝置“安穩(wěn)長滿優(yōu)”運(yùn)行。在DCS未采取智能優(yōu)化前,日操作頻次平均為15 000條;在DCS實(shí)施腳本控制、專家控制后,日操作頻次降到平均3 000條,部分裝置操作頻次降為0條。

1 原因分析

根據(jù)DCS系統(tǒng)上的操作數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)和分析各裝置日操作頻次排名前十的回路,并分別從控制和設(shè)備角度上提出解決措施。以下探討裝置中存在操作頻次高的回路。

1.1 汽包壓力調(diào)節(jié)甲醇合成塔出口溫度

目前,沒有直接控制甲醇合成塔裝置出口溫度的手段,只有通過汽包壓力調(diào)節(jié)閥操作。操作工通過手動控制汽包壓力來實(shí)現(xiàn)出口溫度的調(diào)節(jié)。工藝上,對溫度壓力有嚴(yán)格的控制指標(biāo),壓力超限或者溫度超限都會帶來嚴(yán)重的后果,因此,需要頻繁手動調(diào)解閥位來控制汽包壓力,其勞動強(qiáng)度大卻控制效果不佳[3]。

1.2 出口流量調(diào)節(jié)分解靜置罐液位

分解靜置罐用于有效分離有機(jī)相和水相。當(dāng)受前端系統(tǒng)影響或者加減負(fù)荷時(shí),操作人員需時(shí)刻調(diào)節(jié)分解靜置罐出口流量調(diào)節(jié)閥。但是,此調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)幅度不能過大,否則影響分解靜置罐液位;同時(shí),流量不能超過限制,否則影響后工段的正常運(yùn)行。所以該出口流量調(diào)節(jié)閥由人為干預(yù),既要兼顧液位也要保證流量。

1.3 調(diào)節(jié)廢熱鍋爐定時(shí)液位

為了保證7臺廢鍋的水質(zhì)達(dá)標(biāo)[4-5],需要定期排污。每次排污過程需要內(nèi)操人員操作排污切斷閥的開關(guān),日操作量為200次,且每次需要人為關(guān)注排污開始和結(jié)束的時(shí)間,監(jiān)控任務(wù)量大。

2 方案確定及實(shí)施

系統(tǒng)頻繁調(diào)節(jié)會增加勞動強(qiáng)度的同時(shí),也反映出系統(tǒng)運(yùn)行過程過多依賴人為干預(yù),為系統(tǒng)帶來不確定的風(fēng)險(xiǎn)。三寧化工組織相關(guān)部門針對如何降低操作頻次進(jìn)行專題突破,尋求最優(yōu)的控制方案,來實(shí)現(xiàn)回路的穩(wěn)定控制。

2.1 甲醇合成塔出口溫度-汽包壓力控制

通過優(yōu)化低壓甲醇出口溫度控制方案,增加合成塔出口溫度串汽包壓力串級控制。正常工況下,投用合成塔出口溫度-汽包壓力串級,其中壓力為內(nèi)環(huán),溫度為外環(huán)。當(dāng)汽包壓力大于2.5 MPa或小于1.3 MPa,溫度大于250 ℃或小于170 ℃,壓差大于高限設(shè)定值或小于低限設(shè)定值,則自動切換到壓力單回路控制,溫度控制器輸出跟蹤壓力控制器設(shè)定值。在操作界面上增加串級控制投用按鈕。合成塔出口溫度-汽包壓力串級原理圖見圖1。

圖1 合成塔出口溫度-汽包壓力串級原理圖

2.2 分解靜置罐液位-流量調(diào)節(jié)

經(jīng)過分析,決定在DCS上增設(shè)液位流量專家控制程序,通過設(shè)定液位的上下限值、流量的上下限值、調(diào)節(jié)幅度、調(diào)節(jié)時(shí)間、液位流量倍率、流量增量上限參數(shù)進(jìn)行液位流量協(xié)調(diào)控制。當(dāng)液位超過上限或者低于下限,一旦達(dá)到調(diào)節(jié)時(shí)間,上調(diào)或者下調(diào)出口流量的設(shè)定值,并設(shè)置流量調(diào)節(jié)上限的保護(hù)措施;當(dāng)超過流量限值時(shí),按流量的低限或者高限進(jìn)行調(diào)節(jié)。分解靜置罐液位-流量調(diào)節(jié)的操作界面見圖2。

圖2 分解靜置罐液位-流量調(diào)節(jié)的操作界面

2.3 廢熱鍋爐定時(shí)液位調(diào)節(jié)

針對7臺廢鍋排污申請,增設(shè)“一鍵開關(guān)”邏輯,人為設(shè)定好排污開始時(shí)間和排污持續(xù)時(shí)間。通過一鍵點(diǎn)擊,7臺廢鍋可自行依次進(jìn)行排污。此方案既減輕了操作人員的工作量,又利于統(tǒng)一時(shí)間,更好地對比分析水質(zhì)數(shù)據(jù)。在DCS上進(jìn)行邏輯腳本編寫,需要滿足以下要求：

(1) 增設(shè)“一鍵開關(guān)”投切按鈕,便于手動和自動之間切換。

(2) 排污開始時(shí)間字段設(shè)可輸入窗口,便于人員根據(jù)最佳時(shí)段來設(shè)定時(shí)間。

(3) 每臺廢鍋的排污持續(xù)時(shí)長字段設(shè)可輸入窗口,便于人員根據(jù)各廢鍋的水質(zhì)情況來設(shè)定持續(xù)時(shí)長。

3 實(shí)施效果

采取智能控制優(yōu)化后帶來以下收益,同時(shí)也得到了操作工的廣泛好評。

(1) 提升裝置自動化水平,提升關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制精度。

(2) 延長泵、閥等儀表設(shè)備的使用壽命。

(3) 實(shí)現(xiàn)裝置長周期安全生產(chǎn)。

(4) 提高企業(yè)管理效率。

摘取分解靜置罐液位調(diào)節(jié)的控制效果圖(見圖3),相比之前液位調(diào)控更為平穩(wěn)。

圖3 分解靜置罐液位調(diào)節(jié)的控制效果圖

4 結(jié)語

三寧化工結(jié)合裝置實(shí)際運(yùn)行情況,摸排操作頻次高的回路,逐一進(jìn)行分析并擬定優(yōu)化方案,在基層工控系統(tǒng)上進(jìn)行程序改進(jìn),結(jié)合閥門的PID優(yōu)化,在DCS上應(yīng)用專家腳本、智能控制程序,最終在減少裝置操作頻次的問題上,達(dá)到既定目標(biāo)。同時(shí),突破了裝置生產(chǎn)過程中的技術(shù)瓶頸問題,實(shí)現(xiàn)多種工況平穩(wěn)運(yùn)行,提升了裝置的自動化水平。