双冲量均匀控制系统在海化纯碱厂中的应用

一、 引言 在海化纯碱厂新线，轻灰工段洗涤冷凝塔的冷凝液用泵打到蒸吸工段淡液塔储桶中去；在这一工艺流程中，关系到两个工段的物料平衡，为了保证轻灰工段洗涤冷凝塔生产进程稳定地进行，即希望保证冷凝塔塔底液位比较稳定（原先设置了液位控制系统）；同时又希望能保证蒸吸工段淡液塔储桶进料量比较稳定，对于单个塔这样考虑是可以的，但对于前后有物料联系的塔系就会出现矛盾。见图一(改造前曲线)： 图一(改造前) 这是截取了2006年09月28号一天的冷凝液流量和液位历史操作曲线图；蓝色为流量（位号FT-501）曲线，黑色为液位（位号LT-511）曲线；可见，流量和液位都波动很大，轻灰工艺人员手动操作，液位自调投不上，劳动强度大；尤其是：流量变化从几方到上百方，流量和液位波动很大，记录曲线象长城垛，可以看出，轻灰和蒸吸两工段物料很不稳定！何谈高产？！ 对此，厂领导非常重视，要求仪表车间尽快研究控制方案。 二、实施双冲量均匀控制系统 新线仪表立即组织技术人员针对工艺特点进行了大量仪表控制方案的深度研究，并且成功投运！ 1、工艺情况： 轻灰工段洗涤冷凝塔的液位的稳定是通过控制塔底出料量来实现的；因此，它的出料量必然不稳定。而洗涤冷凝塔的出料量正好是蒸吸工段淡液塔塔的进料量；因此，在保证前塔液位稳定时，后塔进料量不可能稳定。反之，如果保证了后塔进料量的稳定，势必造成前塔的液位不稳定。这就是说，前塔液位和后塔进料量稳定的要求发生了矛盾，不可能同时保证。 2、仪表控制方案的探索： （1）解决这一矛盾的方法之一，是在前、后两塔之间增设一个有一定容量的缓冲罐。但这需要增加一套容器设备，造成投资增加，占地面积增加，液体输送能耗也增加。尤其严重的是冷凝液停留时间一长，就会在管线和缓冲罐内结晶，遭成物料中断等不良后果，这显然不能用这一方法！ （2）解决这一矛盾的方法之二，是实施串级调节控制系统。在原液位调节的基础上，加入流量，组成串级调节控制系统。但是，对于串级调节系统应用实践来看，串级投用非常苛刻，首先要求液位单回路投用正常，目前液位波动滞后较大，自调无法投用；并且，串级投用调试量很大，参数设定困难重重，串级本身滞后量就较大；工艺生产也不允许大量做实验！！所以，这里串级控制系统不能满足要求！ （3）解决这一难题的有效办法是采用双冲量均匀控制系统。首先工艺上要对前塔的液位，和后塔的进料量控制精度要求适当放宽一些，允许两者都有一些缓慢的变化。这对生产过程来讲虽然是一种干扰，但由于这种干扰幅值不大，变化缓慢，在工艺上是能接受的。显然，控制方案的设计要着眼于物料平衡的控制，让这一供求矛盾的过程限制在一定条件下渐变，从而满足前、后两塔的控制要求。就是让前塔的液位在允许范围内波动，同时进料量作平稳缓慢的变化。 3、双冲量均匀控制系统原理： 所谓双冲量均匀控制系统，就是将两个变量的测量信号通过加法器后作为被控量的均匀控制系统。也是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地、均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互兼顾、均匀协调的系统。需要指出，“均匀”并不意味着“平均照顾”，而应该根据两个工艺参数各自的重要性来确定兼顾的主次。 控制方案流程图： 图二：双冲量均匀控制系统方框图 4、实施双冲量均匀控制系统 2006年9月29日，新线仪表技术人员加班加点，全力实施双冲量均匀控制系统。在仪表DCS程序组态中，重新进行了程序编程设计，组态、调试投用！把流量和液位测量值用加法器进行处理，作为新设计的双冲量均匀控制系统的测量值，让双冲量均匀控制器去调节原调节阀。从双冲量均匀控制方案的结构来看，它象一个单回路的液位或流量定值控制系统，又象一个液位与流量或压力与流量的串级控制系统。 经过轻灰和蒸吸工艺人员的一段时间试投用，效果良好，见图三(改造后)： 图三：（改造后） 这是截取了2006年10月6号一天的冷凝液流量和液位历史操作曲线图；蓝色为流量（位号FT-501）曲线，黑色为液位（位号LT-511）曲线；可见，流量和液位都波动平缓，很平稳，轻灰和蒸吸两工段物料进程平稳！尤其是：轻灰工艺人员投用了双重均匀调节系统，合理控制了冷凝液物料平衡，节约了能源，为纯碱高产奠定了基础，同时减轻了劳动强度！ 三、 结束语 海化纯碱厂新线轻灰和蒸吸两工段成功投用洗涤冷凝塔液位与流量双重调节系统，作为双冲量均匀控制系统，这是在我海化纯碱厂首次使用；目前，通过工艺近一个月投用，控制效果显著，工艺反映良好！不仅节约了大量设备投资资金，而且还大大降低了工艺人员的操作量，这将为我海化纯碱厂节能降耗作出新的贡献！也将为纯碱高产奠定了的基础！