硫酸装置汽包三冲量控制系统的DCS设计.pdf

《硫酸装置汽包三冲量控制系统的DCS设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、技改与创新化工自动化及仪表，2010．37(1)：102—104ControlandInstrumentsinChemicalIndustry硫酸装置汽包三冲量控制系统的DCS设计王春(贵州瓮福集团瓮福磷肥厂，贵州福泉550501)摘要：介绍硫酸装置汽包三冲量控制的DCS设计方案，重点阐述用横河CENTUM—CSDCS的性能优势完成三冲量控制的问题，并详细介绍DCS的设计分析、硬件配置和组态方法。关键词：三冲量控制；DCS；设计分析；系统配置；程序组态中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1000—3932(2010)01-0102-031引言在瓮福集团瓮福

2、磷肥厂1×106t／a硫酸装置中，整个装置输入输出IO点有2000多个，调节系统也比较多，主要有简单的PID控制、分程控制、串级控制、三冲量控制等180多个控制回路。在通过硫铁矿制硫酸的工艺中，锅炉汽包是其中的重要设备之一，汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数，它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。汽包液位控制的稳定可靠程度直接影响到锅炉的运行乃至整个生产过程的运行。当负荷突然增大，汽包压力突然降低，水就会急剧汽化，出现大量气泡，形成了“虚假液位”。在大多数的汽包液位控制中采用了三冲量控制，但稳定性是不同的。因为三冲量控制主要由DCS或者PLC完成，不同系统的性能不同

3、，导致了控制性能也有所不同。瓮福磷肥厂硫酸装置采用了日本横河DCS，其性能可靠、功能强大、组态简单、操作方便。组态设计充分利用了DCS的功能，最大限度地优化了三冲量控制设计。2工艺概况瓮福集团瓮福磷肥厂硫酸装置年产1X106t，主要以硫铁矿为生产原料，整个流程可分为原料、焙烧、净化、转化、制酸、罐区和公用工程等工段。硫铁矿通过焙烧后，产生SO：气体，再把SO：转化成SO，，SO，溶于水后得到98％以上的浓硫酸。主要控制点有汽包液位控制、烟气氧量控制、除氧器液位控制和系统联锁等。其中为保证汽包液位避免“虚假液位”，控制上采用了三冲量控制，结合横河CEN—TUM-CSD

4、CS的软件优势，使组态和控制达到最佳。3设计方案分析一般三冲量调节(控制)是针对汽包调节的。三个冲量就是三个测量参数，即汽包液位、给水流量和蒸汽流量。从结构上来说，实际上是一个带前馈信号的串级控制系统。液位控制器LRC与流量控制器FRC构成串级控制系统。汽包液位是主变量¨1，给水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水流量(压力)的波动有较强的克服能力。蒸汽流量的信号作为前馈信号引入。因为蒸汽流动的波动是引起汽包液位变化的一个因素，是干扰作用，蒸汽流动波动时，通过测量引入流量FR，使给水流量作相应的变化，所以这是按干扰量进行控制，是前馈作用。如图1所示。图1管道及仪表

5、图作为带前馈信号的串级控制系统，蒸汽流量的引入实际上是对液位控制器的补偿。蒸汽流量往往用差压法测量流量的，所以要对蒸汽流量进行温度和压力补偿。控制方块如图2所示。图2控制方块图4DCS配置及设计硫酸装置的控制系统DCS采用横河CENrI’UM-CS系统。其主要由一个工程师站EWS，五个操作站ICS，三个控制站FCS及网络V．NET等组成。根据应用，有三种网络为CENTUMCS采用：V网、E网和以太网。V网是冗余的，总线结构。V网为将FCS收稿13期：2009—11-27(修改稿)第l期王春．硫酸装置汽包三冲量控制系统的DCS设计·103·与其他站如ICS，ABC和A

6、CG站连接起来的实时控制网络。V网可完成双重化冗余通讯，通讯速度可达10Mbps。这个系统应用链路传输系统以及很有价值的读／写通讯系统及信息通讯系统。E-NET为局域通讯网络(LAN)，它将1台ICS和系统内其他ICS连接起来(见图3)。使用E网，ItS可完成如下工作：(1)显示其他ICS的趋势记录；(2)显示其他ICS的图像画面数据；(3)使用连接在其他ICS站上的打印机或硬彩色拷贝机打印；(4)将由工程功能产生的工程数据装入其他各ICS站。E—NET电气／物理规格与以太网相同。图3DCS系统配置图5DCS组态(1)在工程组态过程中，主要包括I／O卡的配置、方案控

7、制图、流程图显示、趋势图等。首先在I／o配置组态里，根据现场变送器输出的信号类型来选择I／O卡的类型，如图4所示，从M11为电流4—20mADC的输入卡；AAM21为热电阻／热电偶温度卡；AAM51为电流4～20mADC输出卡。注意其配置属性里其他组态项如测量范围、工程单位、信号类型、线性等。然后打开一个新控制图，利用功能块编制控制方案(见图4)。主要的功能块和运算块有PVI、PID、RAMP、FUNC、LAG、CALCU和SW一33等。(2)汽包液位采用两个液位L8005A／L8005B，通过一个选择开关选择其中一个液位作为控制输入信号，送人Y2L8005进行