文/褚玉慧

提升自控率 实现卓越运营

文/褚玉慧

济南裕兴化工有限责任公司钛白主装置自控率已达到92%，关键工序全部实现数字化数据采集功能，自控率达到国内钛白行业最好水平。2012年2月，济南裕兴在总公司的指导下成立了由主管生产的厂级领导挂帅的自控率项目团队，运营维护车间副主任张庆新任技术负责人，在短短几个月的时间内，完成自控率由67%提高到85%以上的年度目标。今年40岁的张庆新是自控仪表方面的技术专家，进厂近20年一直从事计算机控制工作，曾带领技术人员一起研究开发出了DCS系统在钛白生产中的应用，首次实现了钛白生产的程序控制。

组织有序 自控率快速提升

自动化是指机器或装置在无人干扰的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳、准、快”。2012年2月初，自控率项目小组首先对公司所有自控装置的情况进行详尽的摸底排查，掌握了各生产装置的工艺流程、自控回路、现场仪器仪表等情况。随后，又对项目组成员、DCS控制人员和部分工艺人员进行了控制回路和PID参数知识培训工作，召开专题研讨会和培训会议30多次。他们“每天一小步，一月一大步”，对控制回路进行了PID参数的初步整定和优化工作，从无到有再到优。

钛白生产主装置DCS 控制系统采用横河CENTUM-CS3000系统，控制规模近9000点，每条线设计自控回路约46个，投入联锁控制平均56个，工序覆盖率达到了90%以上。他们在节省投资的前提下，尽可能提高装置自动化水平，提高装置运行效率，降低能源消耗，提高产品的产量和质量，从而实现降本增效的目标。根据钛白生产工艺特性，对影响产品质量的关键工序如沉降、水解、晶种制备的碱煮和溶胶等进行了自控方案的设计及投运工作，实现了自动控制；对水洗、漂白和包膜等符合条件的工序进行了PID参数的整定和优化工作，使控制更加精确；盐处理工序实现了自动程序控制，漂白工序实现了顺序联锁控制，减少了流程的误操作，提高了自动化水平；同时，盐处理、包膜工序关键参数实现了数字化数据采集功能，为生产管理、工艺管理提供了数据支持，并实现了追溯性管理，提高了公司的信息化程度。在此基础上，他们还自己设计了窗口弹出式声光报警系统，运用到水解、转窑、包膜、三洗等关键工序，这样不仅减少了各工序之间的误操作，而且报警具有了针对性和醒目性，能使操作人员及时准确地了解报警情况，大大减少了工艺、设备事故的发生，提高了开车率和控制精度。

30万吨硫磺制酸和废酸浓缩装置采用的是浙大中自SunyTDCS9200 DCS系统。他们根据工艺要求和自控现状，先后更改控制方案3个，对硫酸装置对焚硫炉出口温度、转化器二段进口温度、转化器三段进口温度进行了自动和回路的整定，并对转化器一段进口炉气温度、干吸槽液位等7个回路进行了优化，优化效果非常明显。

锅炉装置原有控制回路45个，原来的上煤机是手操器操作，无控制回路，于是他们在每台锅炉的三个给煤机分别增加了控制回路，共增加了9个。随着各个控制回路的投用，锅炉装置的安全性大大增强，而且减少了运行人员的工作强度。

截止目前，他们共完成46个手动改自动和75个回路的优化整定工作，制定控制方案23个。2012年10月份，总公司对济南裕兴生产装置进行评估，主装置自控投用率达到了92%，达到化工企业较高的自控率水平。

攻坚克难 各个击破

“水解升温自控回路”是他们遇到的第一个难题。流量计以前经常发生超调（超出量程），对回路投入影响很大，岗位操作人员有时采取措施使用，有时使用手动控制，这样一方面影响工作效率，另一方面易造成冒罐现象。他们采用由流量控制改为压力和流量联合、人工选择控制模式控制阀门。改造后，自控回路程序稳定运行，减轻了操作劳动强度，杜绝了本回路冒罐生产事故。

在“晶种溶胶自控回路”改造中，因原设计中未考虑自控程序，投料后一次、二次升温蒸汽量、沸腾温度、沸腾保温蒸汽量和通汽时间都根据人工判断，造成蒸汽浪费和劳动强度大，同时供汽压力波动大、外界环境温差、物料工况等影响因素使物料温升1℃/min 的工艺要求很难精确达到，控制难度大。他们根据冯博士的指导设计了生产经验专家控制程序，通过研究理想状态的历史趋势和工人操作经验数值，在升温阶段和沸腾保温阶段用程序根据供汽压力等外界影响因素变化自动匹配经验蒸汽阀门开度值，合理控制蒸汽用量；在沸腾保温阶段用程序自动判断是否到达保温温度和保温时间，按需控制蒸汽阀门出汽量；用联锁程序将整个工序实现无人值守自动。自控回路程序稳定运行月余，节省了大量蒸汽，基本满足工艺要求，减轻了操作劳动强度，提高了控制精度。

公司3台75t/h锅炉装置控制系统采用的和利时MACSV DCS系统，由于是EPC工程，遗留问题较多，项目组根据提高自控率的要求和锅炉优化控制的目标，除了对除氧给水、减温减压公共部分的回路进行了自动投运和PID参数的优化整定外，还在吃透其设计方案的基础上，对原设计缺陷进行了完善和补充。首先将汽包液位两冲量控制改为三冲量控制并投入自动，经过优化整定，汽包液位控制相对平稳；对引风系统加入了平均值滤波功能，解决了PV值波动频率快影响自控投入的问题；通过对控制回路模式的研究，又设计了回路模式变更报警，通过声光窗口提示方式提示操作工，一方面增加了锅炉运行的安全性，另一方面也大大减轻了职工的工作量。为了实现锅炉负荷整体控制，又设计了上煤自动控制回路和断煤后煤量自动分配系统，保证了上煤量的稳定。风煤交叉控制是锅炉控制的难点和重点，我们查阅了这方面的大量资料，同冯博士积极进行沟通，设计了风煤交叉控制的初步方案，下一步对方案进行优化并投入运行。

优化控制 期待实现卓越运营

在谈到下一步打算时，张庆新说：下一步我们打算继续在比较复杂的控制回路上下功夫，进一步提升装置自控率水平，实现降低成本、提高收益的目的。

在主装置方面继续优化控制，根据设备和工艺条件优化控制方案，稳定工艺参数的控制，消除缺陷。比如，优化润湿密度控制，确定了采用串级加比值控制方案，在控制水量的同时控制下料量，克服脱盐水水压不稳和供给量不足的情况下稳定密度控制的问题。硫酸装置逐步在单回路的基础上构建复杂控制回路，优化运行参数，提高经济效益。锅炉方面主要是优化负荷控制和燃烧系统的交叉控制，燃烧控制、富氧控制等复杂回路控制方案正在优化中，待这部分工作完成后，预期收益将比较显著。

曾经指导济南裕兴提升自控率工作的冯博士曾说过，实施自动控制能更好地利用资源，做到产品领先，最终做到卓越运营。