DeltaV DCS在复极式离子膜电解装置中的应用

　　Fisher—Rosemount公司依据现场总线FF标准设计了兼容现场总线功能的全新控制系统DehaVDCS。1996年DehaV系统一投入市场立即受到过程工业界的广泛青睐．中石化江汉油田分公司盐化工总厂于2001年成功地在复极式离子膜电解装置采用了该系统，成为DehaV DCS在氯碱行业的成功应用范例
1 DeltaV DCS的特点
　　DeltaV充分发挥众多DCS系统的优势，如系统的安全性、冗余功能、集成的用户界面、信息集成等．同时克服了传统DCS系统的不足．具有规模灵活可变、使用简单、维护方便的特点，它是代表DCS系统发展趋势的新一代控制系统，其主要特点如下。
　　（1）系统数据结构完全符合现场总线（VV）标准，在实行DCS所有功能的同时，可以毫无障碍地支持将来FF功能的现场总线设备。
　　（2）即插即用、自动识别系统硬件的功能大大降低了系统安装、组态及维护的工作量。
　　（3）内置的智能设备管理系统（AMS）对智能设备进行远程诊断、预维护．减少企业因仪表、阀门等故障引起的非计划停车，延长连续生产周期．保证生产的平稳性。
　　（4）DehaV 系统的流程图组态软件采用Intellution公司的最新控制软件iFix．并支持VBA编程．使用户可随心所欲开发最出色的流程画面。
　　（5）友好方便的人机界面，设计人员可进行可视化设计，操作人员可快速方便地掌握操作，提高了生产效率。
2 主要控制回路的设计
　　复极式电解装置工艺参数控制涉及流量、温度、压力、液位4个方面共15个控制回路，除树脂塔纯水流量、氯氢压差控制外，均为单回路PID控制。为保证可靠性，在设计中．这些回路均采用DCS内置的冗余P1D模块，在参数整定上，技术人员利用DCS提供的回路整定软件（DELTAV Tune），通过对实际特性曲线和理想曲线比较来取舍调整参数，整个过程通过系统软件自动完成，从而缩短了整定时间并提高了控制质量。在控制策略的设计方面，如果模拟量输入是在非冗余卡上，则为它设计单独的模块，而对于冗余卡件上的模拟量则设计冗余模拟输入模块。对于控制回路，采用PID—LOOP模板进行设计，对DI、DO的处理也是利用相应的模板模块和功能块来实现。全系统共245个模块，对于重要参数，定义历史数据收集，操作人员可查看一定期限内的历史数据和历史趋势，也可查看实时数据趋势。
3 控制难点及其控制策略
　　复极式电解装置中的控制难点在于鳌合树脂塔的工艺控制。其工艺过程如下：过滤后的盐水在进入复极式电解槽之前．需要经过离子交换树脂塔处理．利用树脂的较强选择流通性吸附盐水中的钙、镁等金属离子。采用了3台树脂塔串联运行，每个塔的再生过程分为9个步骤，即水洗1；反洗；酸再生；水洗2；碱再生；水洗3；静置1；置换；静置2。当一塔再生时，另外2塔串联供盐水滤过，3塔循环再生。采用DELTAV系统的顺序控制功能块进行编程，要点如下。
　　（1）树脂塔进纯水流量控制。在不同的再生阶段控制模块中的给定值不同。
　　（2）自动状态。在这个状态中，操作工只需点击“开始”按钮．系统自动执行全部3个塔的全部再生过程。直至根据工艺需要强行中止（按下停止按钮）。对于3个塔再生过程的27个步骤．在程序中定义了27个step．在这27个step中将所有开关阀的状态赋值。并对各个step中的纯水流量给定值赋值。在其中1个塔的再生过程结束后，通过编程自动切换到其他塔。
　　（3）半自动状态。系统提示选择塔号，在操作人员选择塔号后自动执行所选塔的再生过程，结束后再提示选择塔号。
　　（4）手动状态。系统提示选择塔号，然后提示选择再生步骤。在操作工选择塔号和步骤后，选中的塔进行选中的再生步骤。
　　通过以上控制过程可在线监测再生时间和再生质量，充分满足了工艺控制要求。
4 工艺联锁的设计
　　工艺联锁系统是为了满足生产过程对工艺参数越限报警或联锁保护而设计的。为了保证离子膜电解槽的安全运行，根据工艺提供的参数控制及设备状态的联锁要求，利用DCS的逻辑判断、逻辑运算功能，设计出联锁控制图。
　　为了便于监视和控制，制作了一张联锁流程图，显示出与联锁有关的所有工艺条件。当发生电解整流跳闸时，引起跳闸的工艺条件变成红色闪烁状态，并发生声音示警．除在计算功能块中做出相应处理外（如自动关整流器、相应阀动作、停泵等），操作人员也可及时了解跳闸原因，进行停车操作。为了将停车事故的数量降到最低点．根据工艺需要设置了许多工艺报警，并进行等级分类．同时系统提供的时间记录器，可记录每一次报警。此外，考虑到联锁控制是以工艺条件正常为前题设计的．因此专门设置联锁投运、联锁解除2个按钮。开车时，选择解除联锁，使整流器能送上电：处于正常状态后．选择联锁投运，防止出现异常事故。
5 装置运行情况
　　2001年该厂第1套复极式电解装置投运以来．运行稳定，控制功能完全满足工艺的控制要求。
　　（1）实现了氯碱生产的全自动控制，达到了预期的目的，取得了很好的控制效果。同时和整流控制系统以及后续氯气处理控制系统数据交流畅通。系统协调能力较好。整个生产过程的自动化水平得到很大提高。
　　（2）系统投入运行后，大大减少了操作人员的劳动强度．各项工艺控制指标符合要求。
　　（3）系统充分考虑到各种事故的应急控制方案，对保护工艺装置以及安全运行起到了很好的作用。