浙大中自SunyTDCS9200集散控制系统实现以进口设备为主的造纸洗选工段的全面控制

摘要：本文介绍了利用SunyTDCS9200对造纸洗选工段的全面监控，重点阐述进口设备和系统设计对控制系统的特殊要求，以及利用SunyTDCS9200系统丰富的功能，全面实现其监控的方法。 1 引言 纸浆洗选是制浆过程中十分重要的环节，洗选过程的目的是把纸浆中的黑液分离出来，并使纤维细胞壁及细胞腔中的蒸煮溶解物扩散出来，从而得到较洁净的纸浆。经洗选后的浆料，其洗净度对以后的纸浆造纸影响很大，未洗净的浆料会产生较多的泡沫，从而降低筛选、净化、浓缩效率，增加漂白和施胶等药品的消耗，加大中段废水排放的污染，影响纸成型的匀度和成纸质量。因此，纸浆洗选具有洗净浆料和在尽可能减少稀释的前提下，最大限度的提取浆料中所含溶解物质和化学药品的双重作用。 某造纸厂具有生产能力为300t/d真空洗选装置，其中关键设备如除节机、一段压力筛、二段压力筛、洗节机、洗渣机、除砂器、节子磨机和主要浆泵均采用安德里兹（ANDRITZ）进口产品。通过利用浙大中自SunyTDCS9200组建过程控制系统，使其生产工艺控制操作智能化、自动化，从而大大节约了运行费用，提高了产品质量，该造纸厂从而取得了更多的经济效益。 2 控制系统的硬件配置 2.1 系统组成 整个DCS控制系统由2个控制站组成，分别为电气控制站和仪表控制站，其中，电机、泵类监控的测点设计在电气控制站中实现，其控制算法主要采用LD语言实现；有关阀门、模拟量等监控的测点所实现的PID控制、远程操作调节阀、远程监控等功能在仪表控制站中实现，其控制算法主要采用FBD语言实现。该系统配置了3个操作站，均能实现对电机类设备和仪表类设备的监视和控制。其系统组成方框图如图1所示。 2.2 实现功能 该系统完成对整套洗选装置的数据采集和显示，机泵的启停，阀门的开启，模拟量控制，重要设备之间联锁和保护，以及除砂器、洗节机和洗渣机的排污顺控等，主要内容如下： 1) 远操调节：12套； 2) 自动调节：41套； 3) 机泵控制：55套； 4) 联锁、保护：98套； 5) 顺序控制：3套。 3 控制特点 由纸浆洗选过程的工艺流程来看，整个纸浆洗选过程主要分为：浆的粗筛过程、浆的洗涤过程、浆的精筛过程。所以整个洗选过程的控制主要表现为压力除节机的控制、洗浆机转速、真空度的控制以及一段、二段压力筛和除砂器的控制。在整个工程实施过程中，其控制系统体现了以下几个特点： 3.1 控制的密集性 在该系统中，每台泵的需要流量不同，除节机、一段压力筛、二段压力筛、洗节机、洗渣机、除砂器等整套设备的体积不大，但进出装置的物料却很多，传统情况下，需要由专人看管，随时调整浆泵进出口阀门，同时还需兼顾其它设备正常工作的压力。由于浆泵进口阀门需要关小，造成浆泵超负荷运行，且磨蚀频率高，用电负荷大。由于手工操作，造成产品质量波动大，从而造成质量事故的概率高。现利用DCS系统，每一物料都需要通过严格的PID控制，否则就会造成装置的堵塞，另外，由于装置的体积小，惯性小，控制的范围要求得也小，对控制系统的设计存在一定的难度。如图2为除节机的流程图，从该图中可以看出，控制该装置的正常运行，需要5套PID调节回路来成功实现对压力除节机的控制。 通过DCS系统的操作员站，由于整个系统实现了自控运行，操作人员的主要责任就是监控、查询及发送相应的指令。通过操作员站及所安装的监控系统，一个人即可完成过去由多人完成的工作，大大提高了效率。 3.2 控制的条件较多 整个洗选过程的控制有压力除节机的控制、压力筛的控制、除砂器的控制以及洗浆液位的控制等，由于每个调节系统输入条件限制较多，输出也受外围的泵和阀的开停状态限制，不同的状态要求调节阀响应控制到0%或30%位置，其逻辑框图如图3所示。本工程通过利用SunySunyTDCS9200系统的算法编辑器（SunyIEC）的成功实现了对各系统的控制，图4是盘磨板调系统具体实现的算法程序图。 3.3 节子磨启动和保护条件复杂 由于节子磨启动和保护条件很复杂，通过多方技术人员对设计图纸的共同探讨，根据生产的实际情况，节子磨启动条件如下，其实现算法如图5所示。 1) 节子磨润滑油泵准备好； 2) 节子磨板调系统退刀限位(常开）； 3) 节子磨解机急停； 4) FS028_FS1推力轴承油量>L=1，常开； 5) FS029_FS1前径轴承油量>L=1，常开； 6) FS030_FS1后径轴承油量>L=1，常开； 7) TS032_TS1前径轴承油温 8) TS033_TS1后径轴承油油温 9) TS034_TS1推力轴承油油温 10) LS052_LS1油箱油位大于L，常开； 11) TT_4107油箱油温>H=1，常开，正常闭合； 12) PDS051油过滤网差压大于H=1，常开； 节子磨跳闸保护条件如下： 1) 盘磨润滑油泵停； 2) FS028_FS2推力轴承油量>LL=0，常闭； 3) FS029_FS2前径轴承油量>LL=1，常开； 4) FS030_FS2后径轴承油量>LL=1，常开； 5) TS032_TS2前径轴承油温 6) TS033_TS2后径轴承油油温 7) TS034_TS2推力轴承油油温 8) 电机绕组温度A、B、C大于120度； 9) 电机前、后轴承温度大于80度； 10) LS052_LS2油箱液位>LL=1，常开。 4 结束语 本造纸厂通过利用SunyTDCS9200控制系统，成功地实现了在洗选过程中的智能化、自动化控制，通过该系统使纸浆洗净度提高3～4%，洗涤用水减少5～10%，黑液浓度提高2～3%，大大提高了纸浆生产的效率，也因此为该厂取得了更大的经济效益。 参考文献： 1、唐德翠,郑恩让,黄海军.纸浆洗选过程集散控制系统[J].论文•报告•综述.2004(2):17-19 2、赵贺军.过程控制系统在洗选漂中的应用[J].中国造纸.2003(22):68-69