Experion PKS在氧化铝板式蒸发中的应用

2017-06-10汪恒

电子技术与软件工程 2017年11期

关键词：控制系统

汪恒

摘要本文介绍了Experion PKS控制系统在氧化铝板式蒸发中的应用，阐述了板式蒸发的工艺流程及系统组态方法。

【关键词】板式蒸发 DCS 控制系统

板式蒸发作为氧化铝生产的关键工序之一，对于氧化铝的生产效能大小以及氧化铝生产正常运行过程中的生产成本和生产的产品质量、经济效应等等都有着重大的影响。笔者从以下几个方面概述了DSC控制系统在氧化铝板式蒸发（五板）的应用和实现方法。

1 蒸发工艺简介

在蒸发工序中从分解车间送来的母液（液体苛性碱）先进入蒸发原液槽工段调配成原液然后在经过蒸发器处理，蒸发的流程是逆流的方式，其组成是由三级闪蒸、六效降膜、强制循环结晶蒸发器等组成。原液通过末效进入并一级一级的往前效蒸发器送达，最终到达一效。

从苛化一效中出来的溶液到达了三级闪蒸之后，便开始一级一级的通过闪蒸来降温，三级闪蒸降温就是蒸发母液，并将母液送到循环工段调制后成为循环母液。

通过蒸发二闪，根据实际情况选择定量母液进行强制效，使其浓缩，然后在盐沉降槽底流中将部分Na2CO3固体颗粒引入，将其作为晶体种子，控制好温度在130℃，加热蒸汽时的热源选择一效时的二次蒸汽作为加热的热源，结晶条件要控制得当，强制效母液中得到的碳酸钠应为无水的碳酸钠，其特点是过滤性好，颗粒粗大且沉降性能较优。析出结晶之后，剩下的物质材料送到盐沉降槽，过滤，并将滤饼稀释，送入苛化槽。苛化后的料浆进入分离过滤机进行过滤，剩下的滤渣将其送到赤泥沉降车间中的第二洗沉降槽。强碱液将重新返回到三闪，进行闪蒸，之后送到循环母液工段调制成循环母液。

2 蒸发控制方式

工序生产流程的控制，是采用国外知名品牌Honeywell的Experion PKS R301操作系统。这一套控制系统的操作方式是集中管控，在生产的过程中集中控制管理监控生产信息，将DCS特有的优秀功能充分的表现出来，从而对生产过程进行必要的控制监控，集中管理，实现全程自动化。

3 Experion PKS控制系统的特点

作为霍尼韦尔公司设计的一个智能化应用平台，PKS这一系统是目前和未来的一个很出色的自控解决方案。该系统将世界上的控制技术融合进来，根据实际的经验，组态工具图形化，并提供整套面向对象的过程控制算法库，这让使用这一系统的用户在进行工程控制时能力大大的提高：由于硬件上應用了冗余容错，因此可以不用断线就能够更换所有的控制硬件；软件上，改系统可以在线修改，且能很好的支持单点下装。Experion PKS系统性能水平较高，且灵活医用，系统使用稳定，寿命周期较长，在混合控制这一类系统中开拓和建立了一套新的行业标准。

在PKS系统中，SCM这一模块在整个系统中比较有代表性，它是用特殊处理器将transition（条件）这一模块以及step（结果执行）模块集成到一起变成一个组合块。控制设备在接收到控制模块发来的控制指令和信号，根据指令来进行实际的运行和操作，二者之间的界面是互动的，这样就让整个操作和控制的过程都比较简单化，操作和使用起来也更容易上手。在这个控制的过程中，其实就是一种条件查询的方式，当条件满足之后，前段将查询结果反馈到后台，后台就会根据反馈的信息自动执行相应的命令，使现场设备开始执行命令。这样，只需要一个控制模块，就可以将PLC系统的顺序控制完全代替。

4 Experion PKS网络结构

PSK的这些优点和特点，使得我们在实际的使用中决定选用霍尼韦尔公司 Experion PKS R301/C200 控制系统，采用冗余服务器和冗余控制器，以太网络冗错控制结构，两台操作站。具体的网络控制结构和拓扑如图1所示。

5 功能及应用

5.1 蒸发设备的启停控制

在蒸发工序中对其主要设备如，蒸发原液及水洗工段中的蒸发原液泵、蒸发站中的循环泵、进料泵、过料泵等设备能够根据不同的工艺和要求，接受相应的指令执行工作，从而对设备实现有效控制，并让设备运行稳定且可靠，避免出现因高生产需求导致设备不工作或者不能正常的启动。

5.2 蒸发工序生产回落控制、其他附属设备的连锁控制

控制系统内对本工序的基本过程参数实现闭环控制，该系统主要有控制回路20多个，全部采用PID算法。控制回路的手/自动切换以及给定值的设定，均可以通过计算机设定，也可以通过顺序控制程序给定。

5.3 相关参数的处理及显示、报警、趋势的应用

（1）在计算机上显示，全部工艺流程图，生产过程可以直观显示。

（2）在计算机上检测所有设备的状态，并根据不同的状态用不同的颜色显示。

（3）提供系统的运行参数中，那些参数处于报警状态，连锁条件及故障诊断报警一览表提供给操作人员，并由控制系统作出相应处理，以确保系统安全可靠运行。

（4）检测所有生产数据，包括流量、压力、温度等并根据不同的报警状态，使用不同的颜色进行显示。