Experion PKS在氧化鋁板式蒸發(fā)中的應(yīng)用

汪恒

摘 要本文介紹了Experion PKS控制系統(tǒng)在氧化鋁板式蒸發(fā)中的應(yīng)用，闡述了板式蒸發(fā)的工藝流程及系統(tǒng)組態(tài)方法。

【關(guān)鍵詞】板式蒸發(fā) DCS 控制系統(tǒng)

板式蒸發(fā)作為氧化鋁生產(chǎn)的關(guān)鍵工序之一，對于氧化鋁的生產(chǎn)效能大小以及氧化鋁生產(chǎn)正常運(yùn)行過程中的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)等等都有著重大的影響。筆者從以下幾個(gè)方面概述了DSC控制系統(tǒng)在氧化鋁板式蒸發(fā)（五板）的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)方法。

1 蒸發(fā)工藝簡介

在蒸發(fā)工序中從分解車間送來的母液（液體苛性堿）先進(jìn)入蒸發(fā)原液槽工段調(diào)配成原液然后在經(jīng)過蒸發(fā)器處理，蒸發(fā)的流程是逆流的方式，其組成是由三級閃蒸、六效降膜、強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶蒸發(fā)器等組成。原液通過末效進(jìn)入并一級一級的往前效蒸發(fā)器送達(dá)，最終到達(dá)一效。

從苛化一效中出來的溶液到達(dá)了三級閃蒸之后，便開始一級一級的通過閃蒸來降溫，三級閃蒸降溫就是蒸發(fā)母液，并將母液送到循環(huán)工段調(diào)制后成為循環(huán)母液。

通過蒸發(fā)二閃，根據(jù)實(shí)際情況選擇定量母液進(jìn)行強(qiáng)制效，使其濃縮，然后在鹽沉降槽底流中將部分Na2CO3固體顆粒引入，將其作為晶體種子，控制好溫度在130℃，加熱蒸汽時(shí)的熱源選擇一效時(shí)的二次蒸汽作為加熱的熱源，結(jié)晶條件要控制得當(dāng)，強(qiáng)制效母液中得到的碳酸鈉應(yīng)為無水的碳酸鈉，其特點(diǎn)是過濾性好，顆粒粗大且沉降性能較優(yōu)。析出結(jié)晶之后，剩下的物質(zhì)材料送到鹽沉降槽，過濾，并將濾餅稀釋，送入苛化槽。苛化后的料漿進(jìn)入分離過濾機(jī)進(jìn)行過濾，剩下的濾渣將其送到赤泥沉降車間中的第二洗沉降槽。強(qiáng)堿液將重新返回到三閃，進(jìn)行閃蒸，之后送到循環(huán)母液工段調(diào)制成循環(huán)母液。

2 蒸發(fā)控制方式

工序生產(chǎn)流程的控制，是采用國外知名品牌Honeywell的Experion PKS R301操作系統(tǒng)。這一套控制系統(tǒng)的操作方式是集中管控，在生產(chǎn)的過程中集中控制管理監(jiān)控生產(chǎn)信息，將DCS特有的優(yōu)秀功能充分的表現(xiàn)出來，從而對生產(chǎn)過程進(jìn)行必要的控制監(jiān)控，集中管理，實(shí)現(xiàn)全程自動化。

3 Experion PKS控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

作為霍尼韋爾公司設(shè)計(jì)的一個(gè)智能化應(yīng)用平臺，PKS這一系統(tǒng)是目前和未來的一個(gè)很出色的自控解決方案。該系統(tǒng)將世界上的控制技術(shù)融合進(jìn)來，根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，組態(tài)工具圖形化，并提供整套面向?qū)ο蟮倪^程控制算法庫，這讓使用這一系統(tǒng)的用戶在進(jìn)行工程控制時(shí)能力大大的提高：由于硬件上應(yīng)用了冗余容錯(cuò)，因此可以不用斷線就能夠更換所有的控制硬件；軟件上，改系統(tǒng)可以在線修改，且能很好的支持單點(diǎn)下裝。Experion PKS系統(tǒng)性能水平較高，且靈活醫(yī)用，系統(tǒng)使用穩(wěn)定，壽命周期較長，在混合控制這一類系統(tǒng)中開拓和建立了一套新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在PKS系統(tǒng)中，SCM這一模塊在整個(gè)系統(tǒng)中比較有代表性，它是用特殊處理器將transition（條件）這一模塊以及step（結(jié)果執(zhí)行）模塊集成到一起變成一個(gè)組合塊。控制設(shè)備在接收到控制模塊發(fā)來的控制指令和信號，根據(jù)指令來進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)行和操作，二者之間的界面是互動的，這樣就讓整個(gè)操作和控制的過程都比較簡單化，操作和使用起來也更容易上手。在這個(gè)控制的過程中，其實(shí)就是一種條件查詢的方式，當(dāng)條件滿足之后，前段將查詢結(jié)果反饋到后臺，后臺就會根據(jù)反饋的信息自動執(zhí)行相應(yīng)的命令，使現(xiàn)場設(shè)備開始執(zhí)行命令。這樣，只需要一個(gè)控制模塊，就可以將PLC系統(tǒng)的順序控制完全代替。

4 Experion PKS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

PSK的這些優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，使得我們在實(shí)際的使用中決定選用霍尼韋爾公司 Experion PKS R301/C200 控制系統(tǒng)，采用冗余服務(wù)器和冗余控制器，以太網(wǎng)絡(luò)冗錯(cuò)控制結(jié)構(gòu)，兩臺操作站。具體的網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)和拓?fù)淙鐖D1所示。

5 功能及應(yīng)用

5.1 蒸發(fā)設(shè)備的啟停控制

在蒸發(fā)工序中對其主要設(shè)備如，蒸發(fā)原液及水洗工段中的蒸發(fā)原液泵、蒸發(fā)站中的循環(huán)泵、進(jìn)料泵、過料泵等設(shè)備能夠根據(jù)不同的工藝和要求，接受相應(yīng)的指令執(zhí)行工作，從而對設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效控制，并讓設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定且可靠，避免出現(xiàn)因高生產(chǎn)需求導(dǎo)致設(shè)備不工作或者不能正常的啟動。

5.2 蒸發(fā)工序生產(chǎn)回落控制、其他附屬設(shè)備的連鎖控制

控制系統(tǒng)內(nèi)對本工序的基本過程參數(shù)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，該系統(tǒng)主要有控制回路20多個(gè)，全部采用PID算法。控制回路的手/自動切換以及給定值的設(shè)定，均可以通過計(jì)算機(jī)設(shè)定，也可以通過順序控制程序給定。

5.3 相關(guān)參數(shù)的處理及顯示、報(bào)警、趨勢的應(yīng)用

（1）在計(jì)算機(jī)上顯示，全部工藝流程圖，生產(chǎn)過程可以直觀顯示。

（2）在計(jì)算機(jī)上檢測所有設(shè)備的狀態(tài)，并根據(jù)不同的狀態(tài)用不同的顏色顯示。

（3）提供系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)中，那些參數(shù)處于報(bào)警狀態(tài)，連鎖條件及故障診斷報(bào)警一覽表提供給操作人員，并由控制系統(tǒng)作出相應(yīng)處理，以確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

（4）檢測所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括流量、壓力、溫度等并根據(jù)不同的報(bào)警狀態(tài)，使用不同的顏色進(jìn)行顯示。

（5）通過授權(quán)操作人員可以對系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定值進(jìn)行設(shè)定修改。

6 結(jié)束語

該項(xiàng)目實(shí)施完成后，PKS R301系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定，完全滿足氧化鋁板式蒸發(fā)（五板）生產(chǎn)的各項(xiàng)工藝需求，在這一項(xiàng)目中，PSK系統(tǒng)發(fā)揮了其強(qiáng)大的作用和功能，對板式蒸發(fā)工藝的管理和控制提出了極為有效的解決辦法和方案。

作者單位

中國鋁業(yè)股份有限公司貴州分公司生產(chǎn)運(yùn)營中心信息計(jì)量能源科 貴州省貴陽市 550014