先進控制在純堿廠的應用

陳洪濤,孟凡旭

(山東海化股份有限公司 純堿廠,山東 濰坊 262737)

先進控制在純堿廠的應用

陳洪濤,孟凡旭

(山東海化股份有限公司 純堿廠,山東 濰坊 262737)

介紹了海化純堿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;網絡通訊;先進控制平臺

山東海化股份有限公司純堿廠所有生產崗位全部實現了DCS控制,但由于純堿生產過程工藝流程長,連續性強,存在較強的變量關聯和耦合特性,常規控制不能很好地解決這種復雜工業生產控制難題。故海化純堿廠陸續分批在不同時間內率先實施了先進控制和智能控制等技術手段,結合純堿生產工藝控制的思路和實際的工藝操作經驗,開發了純堿裝置先進控制系統,提高了裝置操作平穩性和控制性能,降低了能耗,減輕了操作人員的勞動強度。

海化純堿廠的特殊性:純堿廠DCS控制系統因實施時間不同,雖然在同行業中是最先進的,但分成了幾套網絡互相獨立的系統,僅僅艾默生公司的控制系統就分成了3套:DEL TAV5.3(運行在winnt系統)、DEL TAV6.3(運行在winnt系統)、DELTAV7.4(運行在winxp系統).要想在不同的控制系統中實施互相具有關聯的先進控制,是非常困難的,這需要我們必須了解每一套系統的特性。海化純堿廠先進控制系統是基于浙大中控APC-Suite先進控制系列軟件基礎上開發的。

在實施過程中我們首先考慮要將先控上位機與3套 DELAV DCS系統通訊,因 DEL TAV5.3、DEL TAV6.3運行在WINNT系統平臺下,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系統的應用站連接,而DEL TAV6.3版本的DCS系統和DEL TAV5.3版本的DCS系統則通過中控公司開發的OPC2TCP接口轉換軟件實現連接,通過這種方式我們既解決了問題,又節省了控制系統的資源和資金。

圖1 先進控制數據采集

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、網絡通訊、工業自動化、技術管理等領域先進成熟的技術并保持關鍵技術領先,在結構體系上采用先進的分布式多層組件化應用體系,提供分布式軟件結構和分布式應用結構,現已在催化裂化、連續重整、PTA、PX等重點煉油、石化和化工裝置中得到廣泛應用,是多變量過程先進控制的最佳商品化工程軟件產品之一。基于COM的組件化先進控制軟件的結構如圖2所示。

圖2 APC-Adcon先進控制軟件結構原理

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,且與程序設計語言無關,可以實現即插即用。且根據現場需求,控制裝置必須與先進控制算法一一對應,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的穩定性。

1.2 先進控制系統平臺ESP-iSYS-A

ESP-iSYS-A由核心實時數據庫、應用組件、組態組件等模塊組成,是實現先進控制、軟測量、工藝計算和過程模擬優化的基礎數據平臺,可提供以下功能:

1)統一、完整的實時數據采集;

2)強大的數據處理和整合功能;

3)有效的數據分析和數據管理功能;

4)可靠的二次開發工具,支持自定義控制器的實施。

2 先進控制方案

海化純堿老系統設計3個APC-Adcon控制器以控制純堿生產過程中的石灰窯、碳化塔和壓縮機裝置,Ⅰ石灰系統控制器,下設石灰工序控制器;Ⅱ碳化系統控制器,下設碳化工序控制器;Ⅲ壓縮系統控制器,下設壓縮工序控制器。它們之間的聯系通過物料平衡、工藝計算等來體現。針對裝置的特殊要求,基于自定義控制器技術為石灰窯、碳化塔和壓縮機裝置制定了特殊的控制和優化策略。先進控制系統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 先進控制應用效果分析

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

·先進控制系統根據設定目標值實時自動調節相關參數,降低了操作人員的勞動強度,并大大減少了人為調節所帶來的干擾;

·先進控制系統使各裝置的運行參數趨向平穩,波動范圍減小;

·先進控制系統根據并聯生產裝置的運行工況進行生產負荷協調,既充分發揮出各裝置的潛力,又平衡了各裝置的工況;

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

·先進控制系統通過實時調節壓縮機的轉速,滿足碳化工序對清洗氣、中段氣、下段氣的實時需求,降低了勞動強度,平穩了生產。

下面簡要說明碳化塔在先進控制系統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,這些參數直接反映出碳化塔的運行是否平穩,轉化率是否達到要求。因此,控制好這些運行指標是優質高產的前提。圖4是先進控制系統投運前后的碳化塔塔底壓力的變化情況比較。

在純堿生產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,統一了操作人員的操作方法,減輕了操作人員的勞動強度,穩定了裝置工藝參數的平穩性。在保證裝置工況良好的情況下,實現產量最大化,品質最優化。先進控制系統操作簡單,控制效果良好,深受工程技術人員和操作人員的歡迎。

圖4 先進控制系統投運前后的碳化塔塔底壓力變化情況比較

4 結 語

隨著純堿生產的自動化水平的不斷提高,實施先進控制和優化后,解決了常規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過程的安全、高效、優質、低耗的要求,取得了可觀的經濟效益。今后我們將繼續圍繞提高純堿生產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

B

1005-8370(2010)04—17—03

2010-06-07

陳洪濤(1969—),畢業于山東工業大學自動化儀表專業,工程師。現任山東海化股份有限公司純堿廠儀表車間主任。