摘 要：主要介紹WebField JX-300X集散控制系統在硝酸裝置中的運用，著重強調雙加壓硝酸裝置的控制。

關鍵詞：DCS 雙加壓硝酸裝置

一、前言

　　解化集團公司的硝酸裝置由雙加壓硝酸裝置、全加壓硝酸裝置、常壓1—4#硝酸機組構成。全加壓硝酸裝置是2003年2月剛投產的裝置，常壓1—4#硝酸機組是60年代初投用的，經多次改造一直使用常規儀表控制;雙加壓硝酸裝置是1997年由美國引進的裝置，也一直使用常規儀表控制。隨著使用年限的增加，儀表腐蝕老化問題突出，故障不斷增多，直接影響工藝安全穩定生產。為確保工藝生產，提高自動化水平，增強儀表控制系統的可靠性，2002年5—9月我們對硝酸裝置的儀表進行改造，淘 汰了控制室的常規儀表，改用中控JX—300X DCS集散控制系統控制，從而實現了解化集團公司的硝酸裝置的集中控制。

二、控制系統概述與構成

　　中控的JX-300X DCS充分利用了最新信號處理技術、高速網絡通信技術、可靠成熟的先進控制算法，使其兼具了高速可靠的數據輸入輸出運算、過程控制和PLC聯鎖邏輯控制功能，獲得了廣泛的應用，特別是其性能價格比優于同等規模的常規儀表系統，成了我們儀表改造首選的產品。

　　JX-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 II ，其系統結構如圖1所示：

　　1、DCS的配置

　　基于JX-300X DCS系統的硝酸裝置計算機集散控制系統由一個多功能站（工程師站）、三個操作站、二個控制站和過程控制網絡組成，。

　　2、制站硬件及卡件配備

　　控制站完成整個工業過程的實時監控功能，由主控制卡、數據轉發卡、I/O卡件、供電單元等組成。控制站的各種卡件均可冗余配置，為了增加系統的可靠性，我們對控制站的主控制卡、數據轉發卡進行了冗余配置。表1列出了控制站的硬件，表2為系統的I/O信號及卡件配備表。

　　表1控制站硬件

　　表2為系統的I/O信號及卡件配備表

三、工藝流程簡介

　　雙加壓硝酸裝置的流程是首先原料液氨被送入氨蒸發器和輔助氨蒸發器。蒸發出來的氣氨經過除霧器除去夾帶液氨后進入氨過熱器加熱到95℃后，送至氨過濾器，過濾掉氣氨中油污和雜質后，氣氨送到氨混合器中。

　　取自大氣的空氣經吸入空氣過濾去灰塵和雜質后，進入空壓機，壓至0.795Mpa后,送至壓縮空氣過濾器中進一步凈化后送至氨混合器中作原料氣使用。

　　氨氣和空氣在氨混合器中充分均勻混合后，約為80%，在約223℃下被送入氧化爐，并均勻分布鉑網上，氨在高溫下與空氣中的氧發生氧化反應，生成NO，并放出大量熱量，氣體經過透平加熱器、燃燒室、廢熱鍋爐回收部分熱量后，出口的NOx溫度下降為228℃。經過NOx的吸收，脫硝等工序后生產出硝酸，送至成品酸槽。

四、控制方案

　　1 、雙加壓硝酸聯鎖控制

　　為保證設備穩定運行及人身安全而設置必要的聯鎖系統，使之能夠及時、準確地動作。為此根據工藝要求，提出系統聯鎖控制。

　　1.1機組聯鎖系統聯鎖圖

　　注：聯鎖原理圖條件和動作的描述為1

　　例：PSLL-1049C=1即機組潤滑油壓高 PSLL-1049C=0即機組潤滑油壓低

　　HY-1044=1即蒸汽透平入口閥關，電磁閥失電

　　HY-1044=0即蒸汽透平入口閥開，電磁閥得電

　　1.2工藝聯鎖系統原理圖
　　

　　注：聯鎖原理圖條件和動作的描述為1

　　例:TSHH-1001=1即網溫度高 TSHH-1001=0即網溫度低

　　FY-1012=1即氣氨調節閥關,電磁閥失電

　　FY-1012=0即氣氨調節閥開,電磁閥得電

　　1.3冰機與加壓硝酸聯鎖原理圖

　　注：聯鎖原理圖條件和動作的描述為1

　　例：PSH-2222=1即氣氨壓力高 PSH-2222=0即氣氨壓力低

　　PY-2222=1即氣氨壓力調節閥關，電磁閥失電

　　PY-2222=0即氣氨壓力調節閥開，電磁閥得電

　　2、氨濃度控制原理

　　氨濃控制系統主要就是使氨—空混合器中氨含量控制在9—10%范圍內;避免氨濃度升時,使氧化爐鉑網溫度升高,鉑網發亮、發白、損壞或引起氧化爐爆炸。氨濃度低時,會降低氧化效率,增加消耗。

　　3、壓縮機防喘振控制原理圖
　　

　　PV= P出/ P入-0.083△P

　　喘振是壓縮機性能反常的一種不穩定運行狀態。壓縮機發生喘振時，不當會使壓縮機的性能顯著惡化，氣體參數（壓力、流量）產生大幅度脈動，大大地加劇機組的振動，而且會使壓縮機組的轉子和定子經受交變的動應力使密封和軸承損壞，甚至發生轉子和定子相碰，引起爆炸等惡性事故。喘振還會引起氨濃度升高，空氣回流，至使氧化爐溫度升高，損壞鉑網。

　　在通常情況下，壓縮機的喘振主要是負荷減少所至，而負荷的增減則是由工藝所決定的。為避免壓縮機出現喘振，要確保在任何轉速下，通過壓縮機的實際流量都不小于喘振極限所對應的最小流量。為避免進入喘振區，在喘振極限旁建立一條“安全操作線”作為安全工作的界限。

　　當壓縮機出口系統阻力升高、壓力增大，壓縮機入口流量減少，空氣過濾器阻塞，負荷調整不當，升、降轉速過快，引起機組發生喘振時;可通過防喘振控制系統減緩或消除喘振，避免機組機械損傷,減少事故發生。

　　4、機組調速控制原理圖

　　機組轉速主要是靠手動調節蒸汽透平入口蒸汽量來控制,當入口蒸汽波動大時,將會引起轉速突然下降,造成機組喘振,甚至停車。機組的轉速一般控制在900-1000rpm,合理的轉速可以提高機組出功功率,降低消耗。確保機組安全運行。

　　5、汽包液位控制原理圖

　　汽包水位是機組運行的一個重要參數，它反映了給水量與供汽量的動態平衡關系。如果水位過高，會破壞汽水分離裝置的正常工作,嚴重時會導致蒸汽帶水增多，從而增加在過熱器管壁上和汽輪機葉片上的結垢，甚至會使汽輪機發生水沖擊而損壞葉片。相反，如果水位過低則會破壞水循環，導致干鍋,水冷壁管道破裂。因此，機組啟停和正常運行時要求保持汽包水位相對恒定。如果水位超出正常范圍，輕則發出報警，重則停爐停機。構成給水調節系統的三沖量是汽包水位、主蒸汽流量及給水流量。汽包水位信號經汽包壓力補償后作為主調的輸入，蒸汽流量信號經溫度、壓力修正后與給水流量信號一起作為副調的反饋輸入。

五、系統運行情況

　　自2002年10月JX-300XDCS投入生產至今，沒有因儀表設備故障影響工藝生產，機組未發生過喘振，大大提高了機組的運轉周期，機組運轉率由原來的85%提高到95%以上，降低了儀表故障率,減少了機組停車次數，降低了消耗和維修費用，穩定了生產工藝，減輕操作工的勞動強度，受到工藝人員的好評。

　　雙加壓硝酸裝置停車后從點火到開車正常一般需要六個小時左右，這期間平均每小時需耗蒸汽16t\h左右,而機組正常運行時平均每小時只需耗蒸汽7-8t\h。由于提高了機組運轉率，減少了機組停車次數，從而節藥蒸汽用量。

六、系統評價

　　硝酸裝置使用的中控JX-300X DCS自運行以來，系統運行穩定、可靠，安全生產得到保障，產量有明顯提高，設備故障停車時間明顯減小，相應提高了鉑網得使用壽命，經濟效益十分顯著。與其它DCS產品的使用效果對比，中控的JX-300X DCS產品具有更高的性能價格比，（組態工作簡單明了，軟件功能豐富，能方便地實現一些復雜地控制方案。）可以提供更加完善的技術服務，選用國產的集散控制系統，有利于提高國內產品的市場竟爭力并為其發展創造良好的環境。

[參考文獻]

　　1、《SUPCON JX—300X集散控制系統使用手冊》

　　2、《駐昆解放軍化肥廠氨加工車間工藝操作法》

　　3、《化工自動化控制手冊》