脈沖閥控制器在高壓聚乙烯裝置的應用

單珊

摘要：本文對2000型壓力調節器即裝置反應區脈沖閥控制器進行了研究，圍繞該控制器在高壓聚乙烯裝置中的應用，主要闡述了脈沖閥控制器的內部組件及功能及在裝置中的實際應用及操作方法。

關鍵詞：脈沖閥控制器;伺服閥;反沖

高壓聚乙烯裝置為超高壓裝置，反應區的運行工況直接決定產品質量，反應器的壓力控制是裝置最為重要的控制指標。反應器壓力由脈沖閥控制器控制，它發出信號給位于反應四區出口的壓力排放閥即脈沖閥，脈沖閥以固定的時間間隔脈沖，短暫地降低反應器的壓力，使氣流流速增加、反應間歇膨脹，以此減少粘于反應器管壁上的聚合物。該功能的實現即為脈沖閥的控制過程，是由DCS系統與脈沖閥控制器互配合對現場脈沖閥進行控制操作實現的，現結合裝置中的實際應用對該過程進行細化剖析;

一、脈沖閥控制器重要組件

1、電源部件：控制器內部有兩塊電源部件，電源部件#1為輸出給CPU、總線系統和其中安裝有的插入卡件5V、+/-12V的供電電壓，電源部件#2為給伺服放大器和Transsonar線性位置變送器供電及向二進制輸入和輸出板輸出24V、+/-12V供電電壓。

2、VT11021型伺服放大器：伺服放大器可以將控制功率供給具有機械反饋的電動液壓轉換器（伺服閥）。

3、安全隔離柵：9001/02型安全隔離柵是無源設計，起到把固有安全電路與非固有安全電路隔離的作用。

4、中央處理器：CPU起著對來自鍵盤及輸入和輸出板的數據進行求值和計算的作用，利用控制算法計算控制變量，并經由D/A輸出板把信號傳輸至伺服放大器。

5、模擬量輸出板、模擬量輸入板、二進制輸出板、二進制輸入板。

二、脈沖閥控制原理及過程

脈沖閥控制器接收反應預熱器出口的一點壓力（該壓力選定由ESD迷你盤上的位置開關手動選擇）轉換為4～20mA的標準化信號，經由控制算法，計算出作為目標壓力（給定點）和實際壓力這兩者的函數的壓力控制的控制變量。利用Transsonar線性位置變送器檢測出閥的位置，并把它轉換為4～20mA實際閥位的標準信號。把壓力控制的控制變量和實際位置輸送至定位器的印制電路板中，把壓力控制的控制變量轉換成0～10V的信號，對實際位置進行求值，使之與閥的運動適應，并把它轉換成0～10V的信號;這兩種信號都是經由測量放大器轉接的，把合成的控制變量饋入串聯的伺服放大器中，后者又可以把控制功率供給電動液壓轉換器（伺服閥）。電動液壓轉換器可以控制由液壓供給部件所提供的油流，以驅動反應器的高壓脈沖閥。高壓控制閥的孔口隨實際壓力與目標（給定點）壓力之間的壓差的方向和數值而改變。伺服放大器、電動液壓轉換器（伺服閥）和具有Transsonar線性位置變送器的高壓控制閥形成了一個比例作用的位置控制回路。

在高壓聚乙烯反應器的連續工作中，存在著聚合產物粘到管壁上的固有危險，為了排除這一現象和提高產品的輸出，應當定期降低系統中的壓力，從而使得氣體速度有相當大的增加，這一程序稱為“反沖”。這一反沖周期的頻率和持續時間必須利用DCS或壓力控制器的操作員面板上的鍵盤來給定。壓力下降的具體數值即脈沖深度在控制器操作面板上輸入，由工藝人員根據反應器粘壁情況進行設置，一般在40～45MPa。下圖為反沖周期的說明圖：

其中重點參數有：

（1）Internal between kicks（反沖間隔時間）：設定為6～300S的反沖程序相應的兩個反沖之間的間隔時間即（4mA相當于6S，20mA相當于300S），該時間可由DCS設置，也可由控制器操作面板設置，當DCS使能后，DCS設置的該值會自動寫入控制器;反沖使能后默認6S后執行第一次反沖即壓力下降，下一次反沖為壓力恢復正常值后設定的反沖間隔時間+6S時間。（該設定值一般不做改變）

（2）Kick duration（反沖持續時間）：設定為0.01～9.99S的反沖程序相應的反沖持續時間（4mA相當于0.01S，20mA相當于9.99S），該時間可由DCS設置，也可由控制器操作面板設置，當DCS使能后，DCS設置的該值會自動寫入控制器;持續時間為壓力下降至設定值后的保持時間。（該設定值一般不做改變）

（3）Pressure drop（壓力下降時間）：設置范圍為0-9.99S，為從實際值下降至設置壓力的時間，該時間只能在控制器操作面板設置。（該設定值一般不做改變）

（4）Pressure rise（壓力上升時間）：設置范圍為0-9.99S，為從設置壓力值恢復至正常值的時間，該時間只能在控制器操作面板設置。（該設定值一般不做改變）

（5）Kick amplitude（脈沖深度）：即下降的壓力值，該值只能在控制器操作面板設置，工藝人員根據反應器粘壁情況進行適當調整，一般在40～45MPa。

三、脈沖閥控制日常操作流程

脈沖閥控制是裝置反應壓力及反應質量控制的重要指標，日常對其控制操作的流程及過程主要如下：

1.DCS上鍵入的脈沖持續時間和間隔時間不輕易進行改變，當DCS使能后，參數自動傳送至脈沖閥控制器;

2.在DCS畫面上鍵入壓力給定值，該值由生產牌號決定，在260MPa～310MPa的范圍內;可使用操作鍵進行壓力的增加或降低;

3.當裝置停車后，需將控制器置位于手動位置，該操作必須當實際壓力小于150MPa下進行，可以在DCS或操作鍵盤上操作;

4.裝置開車投反應前，首先需要將DCS使能，并在壓力設定值處鍵入20MPa，并緩慢增加設定值;當反應四個區均建立且運行平穩后，在DCS畫面上將脈沖使能。

參考文獻：

[1]脈沖閥控制器說明書

[2]回路控制說明書