氯碱化工装置自动控制系统优化分析

[摘 要]提高氯碱工业产品的质量与生产效能十分重要，而作好氯碱化工装置自动控制系统的优化是实现这一目标的有效途径。论文分析了计算机自动控制系统在氯碱化工生产过程当中的几种优化控制方法，并指出氯碱化工装置自动控制系统现存主要问题，针对问题提出氯碱化工装置自动控制系统进一步优化的建议，还结合实际，以DCS集散控制系统在氯碱化工安全大联锁控制当中的应用做为案例，针对存在问题加以分析，提出如何对氯碱化工装置自动控制系统进行再优化，希望从中得到一定启发。

[关键词]氯碱化工 装置 自动控制系统 优化

中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0054-01

一、绪论

工业作为第二产业，是国民经济的重要组成部分。而氯碱工业又是工业的基础产业，在我国的国民经济当中发挥着不可或缺的作用。近几年来，尽管国内生产氯碱的能力每年达到了600万吨，俨然成了生产氯碱第一大国，然而跟发达国家对比，尚存很大差距。在党的十以后，我国各行各业进一步深化改革进，如何提升效能，走一条资源节约型、环境友好型社会，成了各行各业思考的一个突出问题。为了适应这个新形势，不断提高氯碱工业产品的质量与生产效能十分重要，而作好氯碱化工装置自动控制系统的优化是实现这一目标的有效途径。

二、氯碱化工生产过程优化控制中计算机的应用

当前，氯碱化工装置自动控制系统的目的在于：对氯碱工业常规控制中出现的不佳效果，或者是常规生产中无法解决的繁杂工业程序进行优化控制。氯碱化工做为一个高危工业，含有大量的化学元素，其生产过程必须采用自动化检测技术和自动化控制技术，而自动化仪器设备和控制理论的有机结合是实现氯碱化工自动化的关键。为此，必须充分发挥化工装置的功能，从而实现对氯碱化工生产过程的优化控制，最终提升产能、减少能耗、提升质量以及经济效益。目前，自动控制系统在氯碱化工生产过程当中的优化控制主要体现在：

（一）盐水微机控制系统

盐水微机控制系统主要采取多目标控制方式以及受状态估计方式，通过对盐水里含碱的浓度进行在线计算，然后根据计算结果合理分配析出的盐水，紧接着选择最低限度地采用碱或者酸的形式去调整PH值，最终不仅极大的提升盐水的质量、稳固盐水的操做，而且捉断电流效率，大大的使电解槽的使用寿命得到延长。

（二）氯压机微机控制系统

氯压机微机控制系统主要采取先进的神经元网络技术诊断氯碱化工当中的氯压机和工况的故障。使用这项技术，可以对冷却器漏、氯气含水、氯压机喘振的可能性等故障进行预报，最终实现了对故障之前的操作。与此同时，该系统极大的改善了氯碱化工工艺程序工况，实现了工艺流程的自动化控制，极大的降低了氯压机的能耗，并且因为让氯气干躁工艺程序处在一个相对理想的状态，也极大的降低了对硫酸的耗费。

（三）氢系统微机控制系统

氢系统微机控制系统主要是对冷却水与工业水等进行最佳的分配，进而最大限度的降低氯碱化工整个工艺当中冷源的消耗，并且借助故障的诊断、分析、处理等先进技术，极大的提升了工序的安全性。此外，该系统还能对设备的运转与否进行预报。

（四）烧碱蒸发控制系统

氯碱化工生产系统生产烧碱的重要工序是烧碱蒸发，烧碱蒸发具有强腐蚀、冲刷、易结品、高压、高温等特征。烧碱蒸发工序自控水平的高与低直接关系烧碱的消耗、质量以及产量。其控制山常规仪表系统目前已经开始往计算机系统延伸，发展成计算机控制系统当中较为成熟的集散控制系统。而罐内浓度的测量则发展成为烧碱蒸发工序是否能够自动出碱的关键。此外，测量罐内浓度最好的方法是用物料浓度控制出料阀门开度，可是因为当前浓度检测仪表的性能尚存在一定欠缺，使得控制无法完全实现，所以唯有采取间接测量的方法，也就是采用温差法，主要经过取得烧碱的浓度和温差之间的数量关系然后建立温差控制器，把温差信号传输到现场出料调节阀门，进而达到控制出碱的目的。

三、氯碱化工装置自动控制系统现存主要问题

一是DCS集散控制系统普遍存在死机的现象。二是在应用DCS集散控制系统过程当中普遍存在广度与深度的严重不足问题，致使其应用效率偏低，例如，尽管DCS集散控制系统应用在国内得到了广泛推广使用，可是其应用还是局限在报警、打印、数据采集、PID调节等常规功能上，对于那些作用重大、功能复杂等的产品则得不到充分的应用。三是一些先进的控制理论仍无法在氯碱生产过程中得到推广应用。

四、对氯碱化工装置自动控制系统优化的建议

尽管计算机的应用在氯碱化工装置自动控制系统优化中发挥了主要作用，但是在氯碱化工装置自动化控制系统目前在应用的过程当中仍然存在一些突出问题，应当从下面几个方面采取有效措施加强改善，使氯碱化工装置自动控制系统在生产的过程当中发挥更大作用。

（一）进一步加强研发力度，特别是那些可以适应目前国内绝大多数氯碱化工生产工艺的DCS集散控制系统，力争全力实现DCS集散控制系统、PLC可编程逻辑控制器与常规仪器仪表有效结合，从而实现氯碱化工的全过程控制。

（二）进一步强化对先进控制技术与理论知识的研究和应用。21世纪是科技信息时代，伴随计算机科学技术的日新月异，计算机控制系统的应用也得到了广泛推广，对那些先进实用的控制技术可以尝试应用到氯碱化工的生产过程当中，将先进的技术转化为生产力，进而促进氯碱化工的发展。

（三）进一步研发与应用特殊的氯碱化工分析仪器与检测设备，不断满足氯碱生产过程中高温、高压、强碱、强酸等情况要求。尤其，需利用好在线分析仪，不断提升产品的质量，不断实现氯碱化工生产的优化控制。

（四）进一步增强国产DCS集散控制系统的应用力度，不断提升硬件和软件技术人员的技术能力以及操控人员的职业素质，研发出部分适合目前我国氯碱企业较为实用的自控系统。

（五）进一步加强氯碱化工生产工艺的关联研究，不断提升自动化联动效益。由于目前我国氯碱化工生产工艺相关联动不足，再加上氯碱化工的生产流程较为繁杂，所以倘若只是对某一道工序进行自控研究，那么效果则无法满足整个工艺生产的需要，所以需加强工艺的关联研究，各个环节实现突破，进而促进整个生产的优化。

五、氯碱化工装置自动控制系统优化的案例分析

目前，国内较多氯碱企业均引入了自动化技术，并且该技术也获得了很大的效用，在这里，以DCS集散控制系统在氯碱化工安全大联锁控制当中的应用做为案例，针对其中存在的问题加以分析，并提出如何对氯碱化工装置自动控制系统进行优化，以便得到启发。

氯碱化工具有易爆、易燃和连续性强的特征，在实践过程中氯碱化工安全大联锁控制主要存在问题是：我国的离子膜装置总体配套设计能力尚存不足，未可以对整体的装置进行系统的衡量和设计，使得氯碱化工安全大联锁设计出现孤立的情况，从而造成合成炉尾气系统爆炸、VCM合成燃爆、氯氢系统爆等严重问题，既导致设备故障，又导致严重人员伤亡事故。

针对这一突出问题，可以尝试采用下面优化控制方案进行改善：一是单独采取控制站作为装置E S D系统，然后完成装置系统级大连锁控制，进一步扩大设备的控制范围。二是把工艺控制标准和要求做为有力根据，然后编制连锁逻辑框图。三是把联锁系统细化成小联锁和大联锁，并将小联锁属于电解槽工艺联锁，而大联锁属于系统级联锁。四是通过联锁投切开关、闭锁、信号延时、触发延时等有效举措保证联锁系统的可靠性。五是对联锁系统添加测试、首发记录、故障复位等功能，方便联锁系统的有效管理和运转。

通过对系统进行优化之后，该运行大约四年均未发生任何重大误操作或者误动作，对氯碱化工装置的安全运转起到了很大的保障作用，并且系统安全大连锁的优化，进一步改善了氯碱企业生产运转的应急处理自动化，让事故的预警更加科学、规范、准确，最终经过优化举措减少了仪器仪表设备的损害以及环境的污染，为企业创造了巨大的经济效益。

参考文献

[1] 陈传金，邵文祖.氯碱生产中氯化钾盐水除氨的探讨[J].无机盐工业，2008（9）

[2] 江迎武.氯碱化工装置自动控制系统及优化[J].化学工程与装备，2009（10）