DCS控制系統在水處理劑生產線上的運用

何超超

(中海油能源發展股份有限公司工程技術惠州分公司，廣東 惠州 516086)

DCS控制系統在水處理劑生產線上的運用

何超超

(中海油能源發展股份有限公司工程技術惠州分公司，廣東 惠州 516086)

某化工企業主要生產油田水處理劑系列產品，產品需要將幾種原材料在一定的溫度和壓力條件下進行合成生產出中間產品，再通過復配工藝，最終生產出成品。生產控制系統使用橫河CENTUM-CS3000系統，要實現系統控制生產線，需要對生產線上反應釜的蒸汽冷凝循環水系統、自動滴加系統、空分空壓系統以及儀表控制系統等4個方面進行技術改造。同時，在DCS控制系統中進行組態，滿足自動控制水劑合成生產的能力。

合成；復配；技術改造；自動控制

某化工企業為專用化學品生產企業，其生產的主要產品為水處理藥劑等油田集輸處理藥劑。由于生產線設計年限較久遠，目前只有復配生產線投產運行，且復配工藝涉及的所有工序均采用人工操作的方式進行，不僅增加了一線員工的工作強度，而且生產產量也相對比較小。在現有生產模式下，很多原材料和半成品都需要外購后進行復配生產，不利于生產成本控制。在水處理劑類產品需求量以每年保持在約20%遞增趨勢的情況下，需要對對水處理劑生產線進行改造，增加合成生產單元并實現DCS控制。

1 生產工藝概述

水處理劑生產是物料通過一定配比的蒸餾水在反應釜中稀釋，攪拌均勻的同時對物料進行升溫反應，到達指定溫度后，通過高位槽提前配比的催化劑向聚合釜中進行滴加，滴加速度由高位槽計量稱進行控制，滴加完畢后進行熟化反應后即完成聚合產品生產，再將該產品移液至復配釜進行簡單復配。其中，合成工藝生產的難點主要是溫度與滴加速度的控制，溫度控制可以采用蒸汽調節閥與遠傳溫度計(循環冷卻水)實現自動控制，滴加速度可以使用高位槽電子稱與調節閥實現。

生產工藝流程詳見圖1。

2 生產線改造方案

2.1 方案內容簡介

目前，水處理劑生產線只有人工手動復配操作生產單元，究其原因是反應釜循環水沒有自動閥門控制、滴加罐沒計量儀表和滴加速度控制儀表，無法進行升溫和降溫控制，不能進行水劑合成的反應。為改變現有工藝操作方式，提高工作效率，需要對生產線流程進行改造，改造內容包括：增加循環水控制和滴加速度的自動控制。

2.2 自控(DCS)組態

2.2.1 新增節點組態

方案內容涉及的新增節點詳見表1。

表1 新增控制節點

表1(續)

新增的I/O節點通過信號線將現場儀表和DCS控制站連接后，需要在系統對其進行組態，可以理解為對其進行定義，然后才能調用，組態過程詳見圖2。

圖1 生產工藝流程圖

2.2.2 單個儀表組態

節點組態完成后，需要根據每個節點的性質對每個儀表進行組態，例如開關閥、調節閥、溫度遠傳、流量計等，在系統功能控制塊中，對應選取合適的功能塊進行組態。其中，開關閥選用SIO-11功能模塊，調節閥采用PID控制模塊，其他顯示類的儀表選用PVI模塊，帶變化率顯示的模塊，可以將儀表的△PV利用輔助輸出到PVI模塊的輸入，用作顯示。單個儀表組態顯示情況詳見圖3。

圖2 新增節點組態過程

圖3 單個儀表組態顯示情況

2.2.3 流程圖組態

流程圖組態其實就是將生產工藝流程圖在DCS操作界面直觀的表現出來，同時為了方便操作人員操作，將控制儀表也在流程圖中進行組態，在實際生產時進行調用操作，最終通過控制儀表來實現自動生產的過程。

流程圖組態必須要反應的是現場實際的工藝流程，同時儀表的調用必須準確，一一對應，畫面要清晰，盡量不要有管道交錯，同時畫面中必須體現出所有的自控閥門，手動閥門可根據實際情況，在流程畫面中進行表示。流程圖組態顯示情況詳見圖4。

圖4 流程圖組態顯示情況

2.2.4 生產工序組態

水劑合成生產工序相對比較簡單，主要控制點是反應釜和滴加罐氮氣置換和滴加速度的控制。同時還需要對氮氣供氣壓力進行控制和設定，反應釜以及滴加罐壓力進行高限放空控制。氮氣供氣壓力通過壓力傳感控制調節閥來進行設置，滴加罐高限放空，則利用ST16順控表、關系表達式和數據塊來實現，例如當反應釜壓力傳感PI4102超過0.3MPa時，反應釜放空閥XV4107開啟并放空，在關系表達式中定義PI4102與數據塊的數據項，在ST16順控表中設定條件關系表達式中大于條件成立時，開關閥XV4107打成自動并開啟，最后在在線狀態下寫入數據塊數據項為0.3MPa，組態完成。生產工序組態顯示情況詳見圖5。

圖5 生產工序組態顯示情況

2.3 應用效果

通過本次改造，我單位水處理劑合成和復配生產操作都在DCS控制系統中實現自動控制生產，反應過程可控，未出現產品質量問題，目前主要生產水處理劑Q08、Q10等相關系列產品的合成生產。同時后續也可以根據改變工藝條件來完成其他合成產品的生產。

3 結論

通過水處理劑生產線的技術改造和DCS控制系統運用，實現的水處理劑合成和復配的自動化生產，大大的降低了生產勞動強度，也增大生產線產能，滿足日益增大的市場需求；同時，通過本次技術改造和控制系統在生產線上的運用，也為后期其他生產線改造和擴能提供了理論和實踐依據。

[1] 陸德明.石油化工自動控制設計手冊[M].3版.北京：化學工業出版社.2000.1.

[2] 張德泉.集散控制系統原理及其應用[M].北京：電子工業出版社.2007.8.

(本文文獻格式：何超超.DCS控制系統在水處理劑生產線上的運用[J].山東化工，2017，46(06)：92-95.)

Application of DCS Control System in Water Treatment Product Line

HeChaochao

(CNOOC Ener Tech-Drilling & Production Co. Huizhou Branch, Huizhou 516086, China )

A chemical enterprise mainly produces oil and water treatment products, which need series of raw materials for the synthesis products process in certain temperature and pressure conditions to produce the final product. The production control system using the YOKOGAWA CENTUM-CS3000 system need some technological innovation including reactor steam condensate water circulating system, automatic drip system, air pressure system and instrument control system to realize the production process under the control. At the same time, through the configuration of the DCS control system can be used to meet the need of the automatic control in increasing the water production capacity.

synthetise; compound;technical reconstruction; automatic control

2017-02-13

何超超(1985—)，湖北天門市人，大學本科，工程師，主要從事化工廠控制系統和儀器儀表運行維護、技術改造項目管理等工作。

TQ085.4

A

1008-021X(2017)06-0092-04