集散控制系統在合成氨煤氣化裝置中的應用總結

梅樹美

(安徽昊源化工集團有限公司,安徽阜陽 236056)

1 技術應用背景

安徽昊源化工集團有限公司是在原安徽阜陽化工總廠的基礎上改制而成的,1970年建廠,由年產3 000t合成氨的小氮肥企業,現已發展成為年產60萬t合成氨,集化肥、精細化工等為一體的綜合性化工企業。公司現有間歇式造氣爐42臺,采用的控制系統為合肥金信控制系統公司的工控機作為上位機,下位機為PLC控制,僅對造氣爐進行程序控制,其它測量信號仍采用盤裝儀表,這雖然比過去使用油壓手動控制提高了一步,但仍存在以下問題:①僅單一的對造氣爐進行程序控制,系統無冗余,一旦工控機出現故障,將造成系統裝置的減量甚至停車,經濟損失嚴重;②由于系統功能的局限,無法實現系統的優化控制;③操作不方便,操作人員要在操作臺與儀表盤之間來回走動,稍不精心,就會造成爐況、工藝等波動;④生產現場環境差,盤裝儀表故障率高,員工勞動強度大,維修費用高。為此我們公司決定采用更先進的控制系統。

2 省內外現狀

目前國內小氮肥行業95%的企業均采用工控機PLC控制系統,只有山東等部分規模較大的化肥企業采用了集散控制系統,而且大部分企業都有更換較為先進控制系統的愿望;采用的系統大多為國外較為先進的控制系統,如西門子、霍尼韋爾等,其價格相當昂貴,一般是國內系統的5～10倍左右。近幾年,隨著我國自動化水平的不斷提高,國內的控制系統已趨于成熟,并不斷地被推廣應用,而且價格便宜。比較成熟的系統有:浙大中控的JX-300系統、和利時公司的MACSV系統、浙江威盛公司的FB-2000系統。我們公司在經過大量考察的基礎上決定采用浙大中控的JX-300系統。

3 技術應用成效

JX-300系統是浙大中控于2003年推出的全數字化的新一代集散控制系統。JX-300系統的基本組成包括工程師站(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和網絡通訊SCnetⅡ.通過在JX-300的通訊網絡上掛接總線變換單元(BCU)可實現與其它系統的互聯;在網絡通訊上掛接通信接口(CIU)可實現與PLC等數字設備的連接;通過多功能計算站(MFS)和相應的應用軟件可實現與企業管理計算機網的信息交換,實現企業網絡環境下的實時數據采集、實時流程查看、實時趨勢瀏覽、報警記錄與查看、開關量變位記錄與查看、報表數據存貯、歷史趨勢存貯與查看、生產過程報表生成與輸出等功能,從而實現整個企業生產過程的管理、控制全集成綜合自動化。

3.1 系統的主要優勢

JX-300系統覆蓋了大型集散控制系統的安全性、冗余功能、網絡擴展功能、集成的用戶界面及信息存取功能,除了具有模擬量信號輸入輸出、數字量信號輸入輸出、回路控制等常規DCS的功能,還具有高速數字量處理、高速順序事件記錄、可編程邏輯控制等特殊功能;它不僅提供功能塊圖、梯形圖等直觀的圖形組態工具,還提供開發復雜高級控制算法(如模糊控制)的類C語言編輯環境。系統規模變化靈活,可以實現從一個單元的過程控制,到全廠范圍的自動化集成。

3.2 順控時間優化控制

綜合爐膛內的溫度、上下行溫度、蒸汽壓力等參數,對爐況進行評估。在一個預先設定的范圍內,對吹風、上下吹時間采用逐漸逼近的方法,進行時間優化,使爐況工作在最優的工況下,以達到增產降耗的目的。

3.3 蒸汽總管壓力的前饋補償及調節

蒸汽總管壓力的波動主要原因就是用氣量的變化,即:造氣生產進行上吹或下吹時,蒸汽閥門是瞬間打開的,蒸汽壓力驟降;當上吹或下吹結束時,蒸汽閥門瞬間關閉,蒸汽壓力驟升。蒸汽壓力波動較大。我們用壓力前饋補償及調節方案,保證了蒸汽總管壓力不管在哪個階段上都能夠穩定,始終在工藝的要求值上。

3.4 風機和油壓系統的管理、報警及連鎖

這一功能是保證風壓和油壓處在穩定運行狀態,從而保證正常安全生產。

4 產生的效益

表1 集散控制系統應用前后的數據比較表

按42臺爐計算:

年增合成氨:42×(43.79-43.5)×330= 4 019.4t,每噸合成氨按1 500元計算,可新增效益: 602.91萬元

年節約毛煤:42×43.79×330×(1.210-1.200) =6 069.294t。每噸毛煤按1 000元計算,可新增效益:606.93萬元

年節約蒸汽:42×43.79×330×(0.901-0.896) =3 034.647t,每噸蒸汽按100元計算,可新增效益: 30.35萬元

年新增效益:602.91+606.93+30.35= 1 240.19萬元

5 結 語

總之,集散控制系統應用后,提高了自動化控制水平,改善了操作環境,降低了工人勞動強度。節約了一次能源,對建設資源節約型和環境友好型社會做出了重大貢獻。