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酒精生產(chǎn)線DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計

時間:2018-10-22 14:20:50來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導語:?蒸餾工段,無疑是酒精生產(chǎn)中最重要的一個環(huán)節(jié)。生產(chǎn)酒精的質(zhì)量、出酒率、能耗等多項指標,都與之有極大的關(guān)系。

蒸餾工段,無疑是酒精生產(chǎn)中最重要的一個環(huán)節(jié)。生產(chǎn)酒精的質(zhì)量、出酒率、能耗等多項指標,都與之有極大的關(guān)系。在我國眾多的酒精生產(chǎn)企業(yè)中,蒸餾工藝還是以兩塔生產(chǎn)為主。在儀表方面,大部分企業(yè)都是采用數(shù)顯表顯示參數(shù),工人根據(jù)參數(shù)變化,手工來調(diào)整閥門。雖然也能達到控制要求,但是,工人的勞動強度高,在精力不集中時,容易出現(xiàn)控制滯后現(xiàn)象,造成參數(shù)波動較大,影響酒精的質(zhì)量或造成上、下跑酒。為改進這一狀況,穩(wěn)定酒精生產(chǎn)條件,濟南中潤自動化控制有限公司和肥城金塔機械有限公司聯(lián)合,推出了酒精蒸餾DCS控制系統(tǒng)。

近幾年,受市場形勢的刺激,國內(nèi)新上酒精企業(yè)激增,老企業(yè)也紛紛擴產(chǎn)。為應(yīng)對更為激烈的市場競爭,不少企業(yè)在蒸餾工藝上,選擇了三塔、五塔等多塔蒸餾工藝。蒸餾檢測點和控制點的增多,對蒸餾控制系統(tǒng)提出了更高的要求。針對不同的工藝設(shè)備,我們?yōu)椴煌挠脩袅可碛喿髁硕篋CS控制系統(tǒng)、三塔常壓DCS控制系統(tǒng)、三塔差壓DCS控制系統(tǒng)、五塔差壓DCS控制系統(tǒng)。

一、蒸餾工藝的選擇

在蒸餾工藝的選擇上,根據(jù)用戶原料、酒精銷售對象、產(chǎn)量規(guī)模的不同,可分為二塔蒸餾、三塔蒸餾、多塔蒸餾。生產(chǎn)普級酒精,一般可選用二塔常壓蒸餾;在酒精質(zhì)量要求較高時,一般選擇多塔蒸餾。

根據(jù)常壓蒸餾與差壓蒸餾在蒸汽消耗、電耗方面的對比,多塔蒸餾最好選用差壓蒸餾。

二、工藝檢測點與工藝控制點的選擇

下面,以五塔差壓蒸餾DCS控制系統(tǒng)為例,簡要介紹一下工藝檢測點和工藝控制點的選擇。

DCS控制系統(tǒng)突破了儀表盤儀表數(shù)目上的限制,在工藝檢測點和工藝控制點的選擇上,可以更加靈活、方便,控制形式也更加多樣。

1、公共部分

1.1蒸汽的控制:在傳統(tǒng)的蒸餾操作中,講究“一勻四穩(wěn)”。蒸汽壓力穩(wěn),是保證酒精質(zhì)量穩(wěn)定的前提。在五塔差壓蒸餾DCS控制系統(tǒng)中,對蒸汽的壓力、溫度、流量進行測量,DCS控制系統(tǒng)根據(jù)測量值的變化作出計算,對蒸汽調(diào)節(jié)閥進行調(diào)控,達到穩(wěn)定蒸汽壓力的目的。

1.2循環(huán)水壓力的控制:在酒精生產(chǎn)中,蒸餾冷凝器都是用循環(huán)水進行冷卻。在五塔差壓蒸餾中,用水設(shè)備較多,為了穩(wěn)定酒精質(zhì)量、冷凝器不跑酒,在循環(huán)水的供應(yīng)上,我們采取變頻恒壓供水工藝。同時,在DCS控制系統(tǒng)上,我們設(shè)置了循環(huán)水溫度和壓力檢測,并設(shè)置了上、下限報警。

1.3真空度的控制:五塔差壓蒸餾中,粗塔、甲醇塔是在負壓狀態(tài)下工作的。系統(tǒng)的負壓狀態(tài),是由真空泵造成的,真空泵不斷地抽走不凝氣體,以維持系統(tǒng)的負壓狀態(tài)。為了穩(wěn)定系統(tǒng)的真空度,保證各塔獨立的負壓狀態(tài),穩(wěn)定操作環(huán)境,在真空泵進氣口設(shè)置了進空氣

調(diào)節(jié)閥。DCS控制系統(tǒng)根據(jù)真空度測量值的變化作出計算,對進空氣調(diào)節(jié)閥的開度進行調(diào)控,以保證真空度穩(wěn)定。

2、粗餾塔系統(tǒng)

2.1粗餾塔進醪量控制:在五塔差壓蒸餾系統(tǒng)中,維持粗餾塔進醪量的穩(wěn)定,是保持五塔系統(tǒng)物料平衡的先決條件。粗塔進醪量的控制方案,我們選擇了進醪泵的變頻控制方案。在粗塔進醪管道上,安裝有電磁流量計,可以檢測出進醪流量的變化值。DCS控制系統(tǒng)根據(jù)流量變化結(jié)果作出計算,對變頻器進行控制,調(diào)整變頻器的輸出頻率,改變進醪泵電機的轉(zhuǎn)變,從而改變粗塔進醪泵的輸出醪量,保持粗塔進醪量的穩(wěn)定。

2.2粗塔液位控制:粗餾塔是處于負壓狀態(tài)下工作,需要用酒糟泵將粗塔內(nèi)的酒糟排出粗塔。粗塔液位控制方案,采取了酒糟泵的變頻控制方案。DCS控制系統(tǒng),對粗塔塔釜液位進行測量,并根據(jù)測量值作出計算,對酒糟泵變頻器進行控制。

2.3粗酒罐液位控制:粗塔粗酒罐里的淡酒精,經(jīng)過淡酒泵打入稀釋塔。在控制方案上,我們選擇了淡酒泵變頻控制方案。粗酒罐差壓變送器檢測出液位變化值,DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果,調(diào)整淡酒泵變頻的輸出頻率,從而調(diào)整粗酒罐的液位。

3、稀釋塔系統(tǒng)

3.1稀釋塔進水控制:稀釋塔的稀釋熱水是來自精塔塔釜的廢水,是用精塔廢水泵輸送至塔頂。稀釋用水必須保證流量穩(wěn)定、可調(diào)。在控制方案上,我們選擇了精塔廢水泵的變頻控制。在生產(chǎn)過程中,我們根據(jù)生產(chǎn)情況設(shè)定稀釋塔熱水流量的設(shè)定值,電磁流量計檢測出熱水流量的變化值,DCS控制系統(tǒng)根據(jù)流量變化值來調(diào)整變頻器的輸出頻率,從而使熱水流量穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)。

3.2稀釋塔塔釜液位控制:稀釋塔淡酒經(jīng)精塔進料泵輸送入精塔中下部,精塔進料泵采用變頻控制方案。稀釋塔塔釜差壓變送器將稀釋塔液位變化值送入DCS系統(tǒng),DCS系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整精塔進料泵變頻器的輸出頻率,調(diào)整精塔進料泵的流量,從而使稀釋塔塔釜液位控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。

4、精餾塔系統(tǒng)

4.1精餾塔進蒸汽控制:精塔進汽是整個五塔系統(tǒng)的主要熱源,精塔進汽的穩(wěn)定對粗塔、稀釋塔、甲醇塔的平衡運行有很大的影響。為使精塔進汽能適應(yīng)各種各種參數(shù)變化,我們利用了DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)點,用精塔底溫、底壓、蒸汽溫度等參數(shù)組成復雜控制系統(tǒng),來共同控制精塔進汽。生產(chǎn)實踐證明,用精塔底溫、底壓、蒸汽溫度來共同控制精塔進汽的方案,可達到非常理想的效果。

4.2精塔塔釜液位控制:精塔是處在正壓環(huán)境下工作,塔釜液體可利用精塔內(nèi)壓排出塔外。我們在排廢水管道上安裝有調(diào)節(jié)閥。塔釜差壓變送器將精塔塔釜液位變化值送入DCS控制系統(tǒng),DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果來調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度,達到控制精塔塔釜液位的目的。

4.3精塔蒸汽冷凝水罐的液位控制:精塔是用再沸器間接加熱的,在加熱時會產(chǎn)生大量的蒸汽冷凝水。蒸汽冷凝水進入蒸汽冷凝水罐,再用冷凝水泵輸送到鍋爐。冷凝水泵采用變頻控制,冷凝水罐差壓變送器測量出冷凝水罐液位變化值,DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整冷凝水泵變頻器的輸出頻率,從而使冷凝水罐的液位保持在設(shè)定范圍內(nèi)。

4.4精餾塔取酒控制:我們根據(jù)多年酒精生產(chǎn)自控的經(jīng)驗,選擇了精塔中溫、中上溫、中下溫、頂溫中溫的溫差、取酒流量多個變量組成復雜控制系統(tǒng),來控制精塔取酒。精塔中溫、中上溫、中下溫、頂溫、取酒流量等參數(shù)送入DCS控制系統(tǒng),DCS控制系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)存的數(shù)學模型作出計算、比較、判斷,計算出調(diào)節(jié)閥的開度,從而使精塔取酒可應(yīng)對各種參數(shù)的變化,達到取酒的無人操作。

5、回收塔系統(tǒng)

5.1回收塔進料罐液位控制:對于回收塔進料罐液位的控制,我們采取了液位和流量的串級調(diào)節(jié)??刂茣r,以回收塔進料流量為主變量,以回收塔進料罐液位為副變量,回收塔進料泵采用變頻控制。

5.2回收塔塔釜液位控制:在回收塔排廢水管道上安裝有調(diào)節(jié)閥。塔釜差壓變送器將塔釜液位變化值送入DCS控制系統(tǒng),DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果來調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度,達到控制塔釜液位的目的。

5.3回收塔取酒:回收塔取酒是以回收塔中溫為變量的PID控制調(diào)節(jié)。

三、DCS系統(tǒng)組成及畫面

1、DCS系統(tǒng)硬件組成:本DCS系統(tǒng)硬件由控制系統(tǒng)和監(jiān)控部分組成。控制系統(tǒng)選用了S7-400的CPU系列,監(jiān)控站由三臺上位機組成。三臺上位機選用DELL計算機,配三臺20″液晶顯示器組成監(jiān)控系統(tǒng)。三臺上位機為一臺工程師站,二臺操作員站,工程師站又可兼作操作員站,這樣,我們在控制室的顯示器上,可以同時監(jiān)控三個不同的畫面。

2、組態(tài)軟件:在組態(tài)軟件的選擇上,根據(jù)用戶技術(shù)力量和使用習慣,可選擇組態(tài)王或WinCC組態(tài)軟件。

3、控制畫面介紹:

3.1工藝流程圖畫面:五塔差壓系統(tǒng)設(shè)備較多,檢測控制點也很多,不可能將所有設(shè)備及參數(shù)在一個畫面上顯示。我們將五塔差壓系統(tǒng)分為三個顯示畫面,分別是:粗塔及真空控制系統(tǒng)、稀釋塔及精塔系統(tǒng)、甲醇塔及回收塔系統(tǒng)。這三個工藝流程畫面,可以同時在三個顯示器上顯示。工藝流程畫面,是我們在生產(chǎn)過程中監(jiān)控的主要畫面。在工藝流程畫面上,工藝設(shè)備及管線按相對位置,構(gòu)成了工藝流程,各設(shè)備及管道的檢測控制點也按相對位置,布置在工藝流程畫面上。各個工藝檢測點以數(shù)字量的形式,顯現(xiàn)在監(jiān)控畫面上,各個控制參數(shù),均設(shè)置了開窗菜單功能,可以利用鼠標方便地打開、關(guān)閉窗口??梢岳檬髽朔奖愕卣{(diào)整各個控制參數(shù),調(diào)整變頻器或調(diào)節(jié)閥的開度。

3.2參數(shù)列表畫面:在五塔系統(tǒng)中,參數(shù)眾多,不可能在一個顯示屏幕上顯示。為此,我們設(shè)置了參數(shù)列表畫面。在列表畫面上,所有參數(shù)均以數(shù)字量的形式顯示出來,整個畫面布置,有些類似于傳統(tǒng)的儀表盤。對于需要控制的參數(shù),均設(shè)置了點擊開窗功能,用鼠標打開窗口,可進行控制參數(shù)的調(diào)整。

 

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