DCS系統在硝酸生產中的應用

摘 要：文章介紹了DCS系統在硝酸氧化串級比值控制中的應用，包括DCS系統簡介，生產工藝和控制要求。
關鍵詞：DCS；串級比值控制；聯鎖；JX一300X
氨氧化法制硝酸是硝酸生產中比較普遍的方法，具體為將凈化后的氨氣與空氣配成一定比例的混合氣，在氧化爐內通過鉑網觸媒，進行氧化反應，生成氮氧化物氣體供制取稀硝酸。
氨氧化反應對氧化爐內的氨空流量比和爐溫的要求非常嚴格，所以，氨空比與爐溫的實時檢測與穩定控制是氧化爐控制的關鍵。
1 氧化爐控制系統說明
1．1 反應方程式

為了保證氨在氧化過程中處于最優勝態，有較好的氧化率，選擇鉑網溫度作為調節指標，氨量對爐溫影響最大，所以把氨量作為調節劑。
由于氧化爐溫度調節對象滯后較大，通道較長，慣性大，各種干擾參數多，所以采用單回路調節爐溫波動較大，爐溫波動時對氧化爐的壽命影響很大，采用如下措施：實現NH。一Air量流量比調節，調節后對NH。一Air流量方面的擾動能迅速加以克服，從而提高了調節質量，因此采用爐溫作為主回路，NH。一Air作為副回路的串級一比值控制系統。
1. 2 系統方框圖

1．3 聯鎖參數設置
氨空比與氨調節閥、快動閥之間的聯鎖。當氨空比高于上限或低于下限時，發出聲音并閃爍報警，氨空比高于上上限或低于下下限時，氨調節閥與快動閥自動關閉，切斷氨氣。
氧化爐溫度與氨調節閥、快動閥之間的聯鎖。當氧化爐溫度高于上限時，發出聲音并閃爍報警，氧化爐溫度高于上上限時，氨調節閥與快動閥自動關閉，切斷氨氣。
透平壓縮機與氨調節閥、快動閥之間的聯鎖。當透平壓縮機跳車或因故障停車時，氨調節閥與快動閥自動關閉，切斷氨氣。
汽包液面報警。當汽包液面高于上限或低于下限時，發出聲音并閃爍報警。氣氨壓力報警。當氣氨壓力高于上限或低于下限時，發出聲音并閃爍報警。
可以將氨空比上上限或下下限、氧化爐溫度上上限、透平壓縮機與氨調節閥、快動閥之間的聯鎖設置為投入和切除狀態，便于操作。
2 DCS系統介紹
采用浙大中控開發的SUPCON JX-300XDCS系統，JX一300X的基本組成包括工程師站ES、操作站OS、控制站CS和通訊網絡SCnet I。在通訊網絡上掛接通信接口單元（CIU）．——I實現JX一3oox DCS與PLC等數字設備的連接；通過多功能計算站（MFS）和相應的應用軟件AdvanTrol—PIMS可實現與企業管理計算機網的信息交換，從而實現整個企業生產過程的管理、控制全集成綜合自動化。JX一3oox DCS覆蓋了大型集散系統的安全性、冗余功能、網絡擴展功能、集成的用戶界面及信息存取功能，系統規模變換靈活，可以實現從一個單元的過程控制，到全廠范圍的自動化集成。
JX一3ooX DCS控制網絡SCnet I連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元。通訊網絡采用總線形或星形拓撲結構，曼徹斯特編碼方式，遵循開放的TCP／IP協議和IEEE802．3標準。SCnet I采用1 ：1冗余的工業以太網，TCP／IP的傳輸協議軸以實時的網絡故障診斷。其特點是可靠性高、糾錯能力強、通信效率高。SCnet I真正實現了控制系統的開放性和互連性。通過配置交換器（SWITCH），操作站之間的網絡速度達100Mbps，而且可以接多個SCnet I子網，形成一種組合結構。
JX一3OOX覆蓋了大型集散系統的安全性、冗余功能、網絡擴展功能、集成的用戶界面及信息存取功能，除了具有模擬量信號輸入輸出、數字量信號輸入輸出、回路控制等常規DCS的功能，還具有高速數字量處理、高速順序事件記錄、SOE可編程邏輯控制等特殊功能，它不僅提供了功能塊圖FBD、梯形圖LD、順控圖SFC、ST語言等直觀的圖形組態工具，又為用戶提供開發復雜的高級控制算法SCLang語言編程環境。
對有特殊要求的控制，可以根據實際需要，進行自定義控制方案組態，通過SCLang語言編程和圖形編程來實現。
3 總體設計
我廠目前有兩套硝酸生產裝置，兩套硝酸生產裝置的控制由一個控制站。一個工程師站，兩個操作員站組成。JX-300X DCS控制站通過主控制卡、數據轉發卡和多功能智能I／O卡件實現現場過程信號的采集、處理、控制等。電源系統、通訊網絡、主控制卡、數據轉發卡均采用1：1冗余配置，I／O卡件不冗余。串級比值控制和聯鎖回路用功能塊圖實現，其他控制回路均為簡單控制系統。
4 控制系統優越性
可以實現復雜的控制方案和聯鎖報警系統，減少了因采用大量模擬儀表而發生的故障率系統充分采用冗余，增加了生產中的安全可靠性，減少了現場操作人員和儀表維護人員的勞動強度。
5 結束語
本系統自2005年9月投入使用以后，運行狀況良好，保證生產安全、穩定、高效，達到了設計的預期效果，取得良好的控制效果和經濟效益。
參考文獻
[1] 浙江中控技術股份有限公司．JX一3OOX DCS系統概要．圖形化組態．