DCS系统在硝酸生产中的应用

摘 要：文章介绍了DCS系统在硝酸氧化串级比值控制中的应用，包括DCS系统简介，生产工艺和控制要求。
关键词：DCS；串级比值控制；联锁；JX一300X
氨氧化法制硝酸是硝酸生产中比较普遍的方法，具体为将净化后的氨气与空气配成一定比例的混合气，在氧化炉内通过铂网触媒，进行氧化反应，生成氮氧化物气体供制取稀硝酸。
氨氧化反应对氧化炉内的氨空流量比和炉温的要求非常严格，所以，氨空比与炉温的实时检测与稳定控制是氧化炉控制的关键。
1 氧化炉控制系统说明
1．1 反应方程式

为了保证氨在氧化过程中处于最优胜态，有较好的氧化率，选择铂网温度作为调节指标，氨量对炉温影响最大，所以把氨量作为调节剂。
由于氧化炉温度调节对象滞后较大，通道较长，惯性大，各种干扰参数多，所以采用单回路调节炉温波动较大，炉温波动时对氧化炉的寿命影响很大，采用如下措施：实现NH。一Air量流量比调节，调节后对NH。一Air流量方面的扰动能迅速加以克服，从而提高了调节质量，因此采用炉温作为主回路，NH。一Air作为副回路的串级一比值控制系统。
1. 2 系统方框图

1．3 联锁参数设置
氨空比与氨调节阀、快动阀之间的联锁。当氨空比高于上限或低于下限时，发出声音并闪烁报警，氨空比高于上上限或低于下下限时，氨调节阀与快动阀自动关闭，切断氨气。
氧化炉温度与氨调节阀、快动阀之间的联锁。当氧化炉温度高于上限时，发出声音并闪烁报警，氧化炉温度高于上上限时，氨调节阀与快动阀自动关闭，切断氨气。
透平压缩机与氨调节阀、快动阀之间的联锁。当透平压缩机跳车或因故障停车时，氨调节阀与快动阀自动关闭，切断氨气。
汽包液面报警。当汽包液面高于上限或低于下限时，发出声音并闪烁报警。气氨压力报警。当气氨压力高于上限或低于下限时，发出声音并闪烁报警。
可以将氨空比上上限或下下限、氧化炉温度上上限、透平压缩机与氨调节阀、快动阀之间的联锁设置为投入和切除状态，便于操作。
2 DCS系统介绍
采用浙大中控开发的SUPCON JX-300XDCS系统，JX一300X的基本组成包括工程师站ES、操作站OS、控制站CS和通讯网络SCnet I。在通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）．——I实现JX一3oox DCS与PLC等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用软件AdvanTrol—PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。JX一3oox DCS覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，系统规模变换灵活，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。
JX一3ooX DCS控制网络SCnet I连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的TCP／IP协议和IEEE802．3标准。SCnet I采用1 ：1冗余的工业以太网，TCP／IP的传输协议轴以实时的网络故障诊断。其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。SCnet I真正实现了控制系统的开放性和互连性。通过配置交换器（SWITCH），操作站之间的网络速度达100Mbps，而且可以接多个SCnet I子网，形成一种组合结构。
JX一3OOX覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，除了具有模拟量信号输入输出、数字量信号输入输出、回路控制等常规DCS的功能，还具有高速数字量处理、高速顺序事件记录、SOE可编程逻辑控制等特殊功能，它不仅提供了功能块图FBD、梯形图LD、顺控图SFC、ST语言等直观的图形组态工具，又为用户提供开发复杂的高级控制算法SCLang语言编程环境。
对有特殊要求的控制，可以根据实际需要，进行自定义控制方案组态，通过SCLang语言编程和图形编程来实现。
3 总体设计
我厂目前有两套硝酸生产装置，两套硝酸生产装置的控制由一个控制站。一个工程师站，两个操作员站组成。JX-300X DCS控制站通过主控制卡、数据转发卡和多功能智能I／O卡件实现现场过程信号的采集、处理、控制等。电源系统、通讯网络、主控制卡、数据转发卡均采用1：1冗余配置，I／O卡件不冗余。串级比值控制和联锁回路用功能块图实现，其他控制回路均为简单控制系统。
4 控制系统优越性
可以实现复杂的控制方案和联锁报警系统，减少了因采用大量模拟仪表而发生的故障率系统充分采用冗余，增加了生产中的安全可靠性，减少了现场操作人员和仪表维护人员的劳动强度。
5 结束语
本系统自2005年9月投入使用以后，运行状况良好，保证生产安全、稳定、高效，达到了设计的预期效果，取得良好的控制效果和经济效益。
参考文献
[1] 浙江中控技术股份有限公司．JX一3OOX DCS系统概要．图形化组态．