梅樹美
(安徽昊源化工集團(tuán)有限公司,安徽阜陽 236056)
安徽昊源化工集團(tuán)有限公司是在原安徽阜陽化工總廠的基礎(chǔ)上改制而成的,1970年建廠,由年產(chǎn)3 000t合成氨的小氮肥企業(yè),現(xiàn)已發(fā)展成為年產(chǎn)60萬t合成氨,集化肥、精細(xì)化工等為一體的綜合性化工企業(yè)。公司現(xiàn)有間歇式造氣爐42臺,采用的控制系統(tǒng)為合肥金信控制系統(tǒng)公司的工控機(jī)作為上位機(jī),下位機(jī)為PLC控制,僅對造氣爐進(jìn)行程序控制,其它測量信號仍采用盤裝儀表,這雖然比過去使用油壓手動控制提高了一步,但仍存在以下問題:①僅單一的對造氣爐進(jìn)行程序控制,系統(tǒng)無冗余,一旦工控機(jī)出現(xiàn)故障,將造成系統(tǒng)裝置的減量甚至停車,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重;②由于系統(tǒng)功能的局限,無法實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制;③操作不方便,操作人員要在操作臺與儀表盤之間來回走動,稍不精心,就會造成爐況、工藝等波動;④生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境差,盤裝儀表故障率高,員工勞動強(qiáng)度大,維修費用高。為此我們公司決定采用更先進(jìn)的控制系統(tǒng)。
目前國內(nèi)小氮肥行業(yè)95%的企業(yè)均采用工控機(jī)PLC控制系統(tǒng),只有山東等部分規(guī)模較大的化肥企業(yè)采用了集散控制系統(tǒng),而且大部分企業(yè)都有更換較為先進(jìn)控制系統(tǒng)的愿望;采用的系統(tǒng)大多為國外較為先進(jìn)的控制系統(tǒng),如西門子、霍尼韋爾等,其價格相當(dāng)昂貴,一般是國內(nèi)系統(tǒng)的5~10倍左右。近幾年,隨著我國自動化水平的不斷提高,國內(nèi)的控制系統(tǒng)已趨于成熟,并不斷地被推廣應(yīng)用,而且價格便宜。比較成熟的系統(tǒng)有:浙大中控的JX-300系統(tǒng)、和利時公司的MACSV系統(tǒng)、浙江威盛公司的FB-2000系統(tǒng)。我們公司在經(jīng)過大量考察的基礎(chǔ)上決定采用浙大中控的JX-300系統(tǒng)。
JX-300系統(tǒng)是浙大中控于2003年推出的全數(shù)字化的新一代集散控制系統(tǒng)。JX-300系統(tǒng)的基本組成包括工程師站(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和網(wǎng)絡(luò)通訊SCnetⅡ.通過在JX-300的通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接總線變換單元(BCU)可實現(xiàn)與其它系統(tǒng)的互聯(lián);在網(wǎng)絡(luò)通訊上掛接通信接口(CIU)可實現(xiàn)與PLC等數(shù)字設(shè)備的連接;通過多功能計算站(MFS)和相應(yīng)的應(yīng)用軟件可實現(xiàn)與企業(yè)管理計算機(jī)網(wǎng)的信息交換,實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實時數(shù)據(jù)采集、實時流程查看、實時趨勢瀏覽、報警記錄與查看、開關(guān)量變位記錄與查看、報表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢存貯與查看、生產(chǎn)過程報表生成與輸出等功能,從而實現(xiàn)整個企業(yè)生產(chǎn)過程的管理、控制全集成綜合自動化。
JX-300系統(tǒng)覆蓋了大型集散控制系統(tǒng)的安全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成的用戶界面及信息存取功能,除了具有模擬量信號輸入輸出、數(shù)字量信號輸入輸出、回路控制等常規(guī)DCS的功能,還具有高速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄、可編程邏輯控制等特殊功能;它不僅提供功能塊圖、梯形圖等直觀的圖形組態(tài)工具,還提供開發(fā)復(fù)雜高級控制算法(如模糊控制)的類C語言編輯環(huán)境。系統(tǒng)規(guī)模變化靈活,可以實現(xiàn)從一個單元的過程控制,到全廠范圍的自動化集成。
綜合爐膛內(nèi)的溫度、上下行溫度、蒸汽壓力等參數(shù),對爐況進(jìn)行評估。在一個預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi),對吹風(fēng)、上下吹時間采用逐漸逼近的方法,進(jìn)行時間優(yōu)化,使?fàn)t況工作在最優(yōu)的工況下,以達(dá)到增產(chǎn)降耗的目的。
蒸汽總管壓力的波動主要原因就是用氣量的變化,即:造氣生產(chǎn)進(jìn)行上吹或下吹時,蒸汽閥門是瞬間打開的,蒸汽壓力驟降;當(dāng)上吹或下吹結(jié)束時,蒸汽閥門瞬間關(guān)閉,蒸汽壓力驟升。蒸汽壓力波動較大。我們用壓力前饋補(bǔ)償及調(diào)節(jié)方案,保證了蒸汽總管壓力不管在哪個階段上都能夠穩(wěn)定,始終在工藝的要求值上。
這一功能是保證風(fēng)壓和油壓處在穩(wěn)定運行狀態(tài),從而保證正常安全生產(chǎn)。
表1 集散控制系統(tǒng)應(yīng)用前后的數(shù)據(jù)比較表
按42臺爐計算:
年增合成氨:42×(43.79-43.5)×330= 4 019.4t,每噸合成氨按1 500元計算,可新增效益: 602.91萬元
年節(jié)約毛煤:42×43.79×330×(1.210-1.200) =6 069.294t。每噸毛煤按1 000元計算,可新增效益:606.93萬元
年節(jié)約蒸汽:42×43.79×330×(0.901-0.896) =3 034.647t,每噸蒸汽按100元計算,可新增效益: 30.35萬元
年新增效益:602.91+606.93+30.35= 1 240.19萬元
總之,集散控制系統(tǒng)應(yīng)用后,提高了自動化控制水平,改善了操作環(huán)境,降低了工人勞動強(qiáng)度。節(jié)約了一次能源,對建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會做出了重大貢獻(xiàn)。