摘　要：介紹了SUPCON JX - 300X DCS在燒堿、PVC裝置自動控制中的應用,并總結了其控制策略、控制特點及運行效果。
關鍵詞：DCS;燒堿; PVC;應用
Application of SUPCON JX - 300X DCS in chloralkali devices

ZHAO Feng1 , YU Min - hang2 , LI Hai - yang2
（1. J iyuan Fangsheng Chemistry Co. ,L td. , J iyuan 454672, China;
2. Zhejiang Center Control Technology Co. ,L td. ,Hangzhou 310053,China）
Abstract: The application of SUPCON JX - 300X DCS in the auto - control systems of caustic soda and PVC devices is introduced. The control tactics, the control cha racte ristics and the running effect are alsosummarized.
Key words:DCS; caustic soda; PVC; application
　　浙江中控技術股份有限公司JX - 300X控制系統" title="控制系統">控制系統以其出眾的性能、友好的人機界面贏得了國內外眾多用戶的信賴,其中在濟源市方升化學有限公司“雙五”項目即5 萬t / a 離子膜法燒堿和5 萬t/ aPVC項目上的成功投運,就是JX - 300X控制系統在國內氯堿行業的一個典型應用。
1　SUPCON JX - 300X DCS特點
　　SUPCON JX - 300X DCS是基于Web技術的網絡化控制系統,突破了傳統控制系統的層次模型,實現了多種總線兼容和異構系統綜合集成,主要特點如下。
　　（1）系統安全性、抗干擾性高, 完全符合EMC國際標準。
　　（2）卡件、通道等硬件具有故障自診斷功能,并可以對變送器或傳感器故障進行診斷,智能化程度高。
　　（3）系統具有離線調試和仿真功能, 大大縮短了現場的調試周期,降低了方案實施的風險。
　　（4）提供集成化組態工具,提供多種預定義圖庫對象,可以方便、快捷地生成圖形界面,完成數據采集、回路控制、順序控制、連鎖保護等功能。
　　（5）良好的人機界面, 操作人員可方便地掌握和熟練操作,極大地提高生產效率。
2　項目的總體設計方案
　　濟源市方升化學有限公司5萬t/a離子膜法燒堿和5萬t/aPVC樹脂項目的控制系統共分為6個控制站和8個操作站,網絡結構如圖1所示。

3　控制難點及實施方案
　　該項目中燒堿和PVC工段用到了許多非常規控制方案" title="控制方案">控制方案,下面從幾個比較重要同時也是難度較大的方面進行總結說明。
3. 1　離子膜法燒堿工序
　　離子膜法燒堿工序的主要設備是螯合樹脂塔。過濾后的鹽水進入電解槽之前,需經過離子交換樹脂塔的凈化,樹脂具有很強的選擇流通性,它可以吸附大量的鈣、鎂、鍶等金屬離子。該工序一般安排2臺或3臺樹脂塔串聯運行。1臺樹脂塔在離子吸附飽和后,進行樹脂再生,另外1臺進行離子吸附。通常情況下,樹脂塔每運行24 h需清洗1次。在該項目中采用了3塔串聯運行方式（如圖2所示） 。

　　控制模式可以選擇手動、半自動、全自動3種方式。
　　（1）手動方式。可以選擇任意一塔的再生步驟,然后按“開始”按鈕,該再生步驟開始運行,直至按“停止”或“時間到”,此時再生停止,但仍向其他兩塔供應鹽水,可以接著選擇再生步驟。
　　（2）半自動方式。先在手動狀態下選擇再生塔及再生起始步,然后再選擇“半自動”開始, 一直運行到該塔再生結束,除非按下“停止”或“急停”,完成后（再生閥門關閉、鹽水供給繼續）由人工選擇下一塔進行再生。
　　（3）全自動方式。先在手動狀態下選擇再生塔及再生起始步,然后選擇“自動”,程序開始,此時整個再生過程全部由程序控制, 再生完成后,自動進行到B再生, B再生完成后,自動進行到C再生,C再生完成后,自動進行到A再生,如此循環,再生起始塔可以選擇,直至按下“停止”或“急停”。以上3種控制模式能滿足不同狀況現場的生產需要,保證了生產的穩定性。
3. 2　PVC工序
3. 2. 1　高沸塔液位" title="液位">液位控制
　　氯乙烯精餾工段高沸塔液位控制要求高,影響液位的關聯量和不確定的因素較多,控制難度大。在該項目實施過程中,浙江中控技術股份有限公司技術人員與濟源市方升化學有限公司工藝和操作人員經過長時間的探索和調試,優化了控制方案,在實際應用中取得了良好的效果。在該項目中,采用了預測加串級的控制方案,通過用液位、塔溫度和進料量三者關系建立推理機制,對塔釜液位的變化進行預測,根據預測結果動態調整液位的控制值,使高沸塔液位控制穩定。如圖3所示。

　　高沸塔液位處于正常區域時,液位與塔釜溫度組成串級進行控制,同時參考進料量作前饋,修正釜溫設定值,調節再沸器的熱水量,以穩定液位。進料量變化時液位會大范圍波動,為了抑制液位變化過快造成失控,在該區域中對液位變化率趨勢進行預測,并參與控制。當變化率太高即液位上升太快時,參考進料量,適當降低液位給定值,使再沸器熱水閥開大、塔釜蒸發量變大,最終降低液位;當變化率太低即液位下降太快時,參考進料量適當提高液位給定值,使再沸器熱水閥開小、塔釜蒸發量變小,最終升高液位。在整個反應過程中對塔頂實行恒溫控制以保證塔頂回流量的穩定。
　　高沸塔液位處于上限臨界區域時,系統將熱水閥強制打開一定開度,使液位迅速返回正常范圍,為了抑制液位變化過快造成失控,該區域也引入了液位變化率趨勢預測控制。當變化率太高即液位上升太快時,適當使再沸器熱水閥開大,使塔釜蒸發量變大,最終降低液位;當變化率太低即液位有下降趨勢時,適當使再沸器熱水閥開小,使塔釜蒸發量變小,防止出現震蕩調節,使液位下降趨于緩慢,最終返回正常區域,便于穩定控制。在調節的同時,適當提高塔頂溫度設定值以適當降低塔頂回流量。通過以上措施調節,最終使液位以最快速度返回正常范圍。
　　高沸塔液位處于上限異常區域時,系統將熱水閥強制打開一定開度,同時適當提高塔頂溫度設定值以降低塔頂回流量,并適當升高低沸塔液位給定值以降低出料量,液位迅速返回正常范圍。高沸塔液位處于下限臨界區域及下限異常區域時,參照以上調節思路,使液位迅速返回正常范圍防止產生失控,保證精餾裝置安全連續生產。當高沸塔釜溫隨著高沸物的累積越來越高時,系統報警,提示操作人員及時排放高沸物。
　　通過以上控制方案,很好地控制了高沸塔液位,滿足了生產需要。
3. 2. 2　聚合釜溫度控制
　　在聚合反應" title="聚合反應">聚合反應過程中,聚合釜溫度要求非常高,為了控制好聚合釜的升溫、過渡、恒溫過程,采用串級PID控制,效果良好。
　　加熱過程是采用兩位式開關閥控制低壓飽和蒸汽,目的是縮短升溫時間。
　　過渡過程是設置切換溫度點,結合控制經驗,低于PVC聚合反應的設定溫度, 避免出現超調,使PVC聚合釜溫度能夠平穩過渡。因此,當PVC聚合釜溫度加熱到切換溫度點時,進入過渡過程的經驗串級P ID控制,使溫度平穩過渡到設定溫度。當聚合釜溫度平穩過渡到設定溫度后,進入正常聚合反應的常規串級控制方式,保持PVC聚合釜溫度恒定。過渡和保溫過程的P ID參數是不同的,如圖4所示。

4　裝置運行情況
　　2005年6 月濟源市方升化學有限公司的“雙五”項目投運以來,運行穩定,控制功能完全滿足工藝的要求。
　　（1）實現了PVC生產的全自動控制,達到了預期的控制目的,取得了良好的控制效果。它的成功應用使5臺聚合釜具有很強的協調調度功能,大大縮短了加料和出料回收時間;同時系統運行穩定、安全可靠,自動化程度得到了很大的提高,控制精度達到拐點±0.5℃,保溫±0.2℃。
　　（2）自投運以來,控制系統運行情況良好,減少了操作人員的勞動強度,各項技術指標符合要求。
　　（3）系統控制方便,界面清晰易懂,大大縮短了操作人員培訓的時間。
　　（4）控制系統設計可靠,具有詳盡的事故判斷及快速反應能力,對各種意外情況能進行正確、有效的跟蹤處理,對保護工藝裝置以及安全運行起到了很好的作用。