DeltaV DCS在復極式離子膜電解裝置中的應用

　　Fisher—Rosemount公司依據現場總線FF標準設計了兼容現場總線功能的全新控制系統DehaVDCS。1996年DehaV系統一投入市場立即受到過程工業界的廣泛青睞．中石化江漢油田分公司鹽化工總廠于2001年成功地在復極式離子膜電解裝置采用了該系統，成為DehaV DCS在氯堿行業的成功應用范例
1 DeltaV DCS的特點
　　DeltaV充分發揮眾多DCS系統的優勢，如系統的安全性、冗余功能、集成的用戶界面、信息集成等．同時克服了傳統DCS系統的不足．具有規模靈活可變、使用簡單、維護方便的特點，它是代表DCS系統發展趨勢的新一代控制系統，其主要特點如下。
　?。?）系統數據結構完全符合現場總線（VV）標準，在實行DCS所有功能的同時，可以毫無障礙地支持將來FF功能的現場總線設備。
　?。?）即插即用、自動識別系統硬件的功能大大降低了系統安裝、組態及維護的工作量。
　?。?）內置的智能設備管理系統（AMS）對智能設備進行遠程診斷、預維護．減少企業因儀表、閥門等故障引起的非計劃停車，延長連續生產周期．保證生產的平穩性。
　?。?）DehaV 系統的流程圖組態軟件采用Intellution公司的最新控制軟件iFix．并支持VBA編程．使用戶可隨心所欲開發最出色的流程畫面。
　?。?）友好方便的人機界面，設計人員可進行可視化設計，操作人員可快速方便地掌握操作，提高了生產效率。
2 主要控制回路的設計
　　復極式電解裝置工藝參數控制涉及流量、溫度、壓力、液位4個方面共15個控制回路，除樹脂塔純水流量、氯氫壓差控制外，均為單回路PID控制。為保證可靠性，在設計中．這些回路均采用DCS內置的冗余P1D模塊，在參數整定上，技術人員利用DCS提供的回路整定軟件（DELTAV Tune），通過對實際特性曲線和理想曲線比較來取舍調整參數，整個過程通過系統軟件自動完成，從而縮短了整定時間并提高了控制質量。在控制策略的設計方面，如果模擬量輸入是在非冗余卡上，則為它設計單獨的模塊，而對于冗余卡件上的模擬量則設計冗余模擬輸入模塊。對于控制回路，采用PID—LOOP模板進行設計，對DI、DO的處理也是利用相應的模板模塊和功能塊來實現。全系統共245個模塊，對于重要參數，定義歷史數據收集，操作人員可查看一定期限內的歷史數據和歷史趨勢，也可查看實時數據趨勢。
3 控制難點及其控制策略
　　復極式電解裝置中的控制難點在于鰲合樹脂塔的工藝控制。其工藝過程如下：過濾后的鹽水在進入復極式電解槽之前．需要經過離子交換樹脂塔處理．利用樹脂的較強選擇流通性吸附鹽水中的鈣、鎂等金屬離子。采用了3臺樹脂塔串聯運行，每個塔的再生過程分為9個步驟，即水洗1；反洗；酸再生；水洗2；堿再生；水洗3；靜置1；置換；靜置2。當一塔再生時，另外2塔串聯供鹽水濾過，3塔循環再生。采用DELTAV系統的順序控制功能塊進行編程，要點如下。
　　（1）樹脂塔進純水流量控制。在不同的再生階段控制模塊中的給定值不同。
　?。?）自動狀態。在這個狀態中，操作工只需點擊“開始”按鈕．系統自動執行全部3個塔的全部再生過程。直至根據工藝需要強行中止（按下停止按鈕）。對于3個塔再生過程的27個步驟．在程序中定義了27個step．在這27個step中將所有開關閥的狀態賦值。并對各個step中的純水流量給定值賦值。在其中1個塔的再生過程結束后，通過編程自動切換到其他塔。
　?。?）半自動狀態。系統提示選擇塔號，在操作人員選擇塔號后自動執行所選塔的再生過程，結束后再提示選擇塔號。
　?。?）手動狀態。系統提示選擇塔號，然后提示選擇再生步驟。在操作工選擇塔號和步驟后，選中的塔進行選中的再生步驟。
　　通過以上控制過程可在線監測再生時間和再生質量，充分滿足了工藝控制要求。
4 工藝聯鎖的設計
　　工藝聯鎖系統是為了滿足生產過程對工藝參數越限報警或聯鎖保護而設計的。為了保證離子膜電解槽的安全運行，根據工藝提供的參數控制及設備狀態的聯鎖要求，利用DCS的邏輯判斷、邏輯運算功能，設計出聯鎖控制圖。
　　為了便于監視和控制，制作了一張聯鎖流程圖，顯示出與聯鎖有關的所有工藝條件。當發生電解整流跳閘時，引起跳閘的工藝條件變成紅色閃爍狀態，并發生聲音示警．除在計算功能塊中做出相應處理外（如自動關整流器、相應閥動作、停泵等），操作人員也可及時了解跳閘原因，進行停車操作。為了將停車事故的數量降到最低點．根據工藝需要設置了許多工藝報警，并進行等級分類．同時系統提供的時間記錄器，可記錄每一次報警。此外，考慮到聯鎖控制是以工藝條件正常為前題設計的．因此專門設置聯鎖投運、聯鎖解除2個按鈕。開車時，選擇解除聯鎖，使整流器能送上電：處于正常狀態后．選擇聯鎖投運，防止出現異常事故。
5 裝置運行情況
　　2001年該廠第1套復極式電解裝置投運以來．運行穩定，控制功能完全滿足工藝的控制要求。
　　（1）實現了氯堿生產的全自動控制，達到了預期的目的，取得了很好的控制效果。同時和整流控制系統以及后續氯氣處理控制系統數據交流暢通。系統協調能力較好。整個生產過程的自動化水平得到很大提高。
　?。?）系統投入運行后，大大減少了操作人員的勞動強度．各項工藝控制指標符合要求。
　?。?）系統充分考慮到各種事故的應急控制方案，對保護工藝裝置以及安全運行起到了很好的作用。