CN103331838B - 基于dcs系统控制的流化床物料均匀分布的方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及一种基于DCS系统的PVC系统生产过程中的干燥床布料打散机控制方法，是一种基于DCS系统控制的PVC干燥过程中流化床物料均匀分布的控制方法。</b><b>配合离心机、流化床温度控制和风量控制以实现干燥床</b><b>PVC</b><b>水分合格为目的布料打散机控制方法，通过</b><b>DCS</b><b>组态设定布料打散机运行程序、设定布料打散机电机运行和控制参数，实现对布料打散机电机的运行速度控制；</b><b>布料打散机运行程序包括布料打散机电机的开、停控制，控制布料打散机运行速度的变频器运行频率控制；布料打散机的运行和控制参数，包括布料打散机变频变化周期设定、运行频率变化上下幅度设定和变频变化基础量设置。</b><b>本发明能够达到布料均匀分布，</b><b>PVC</b><b>产品水分达标。</b>

Description

基于DCS系统控制的流化床物料均匀分布的方法

技术领域

本发明涉及一种基于DCS系统的控制方法，特别是一种基于DCS系统控制的流化床物料均匀分布的方法。

背景技术

在PVC生产过程中，干燥工序将聚合汽提后的浆料经离心机后进入流化床干燥，获得合格的PVC成品，在PVC浆料进入流化床之前需要对离心机下料进行分散打散同时在热风的作用下将PVC均匀的分布在流化床之中干燥，本公司流化床采用四川宜宾江源化工机械制造有限责任公司装置，在开车初期，由于布料打散机控制措施不当至使成品PVC水分超标，产品含水率达到：≥0.6wt%WB以上；且产品由于水分超标，结成坨成块现象普遍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现对布料打散机的运行和控制，基于DCS系统控制的流化床物料均匀分布的方法。

本发明采用如下技术方案：一种基于DCS系统控制的流化床物料均匀分布的方法，配合离心机、流化床温度控制和风量控制以实现干燥床PVC水分合格为目的的DCS控制方法，通过DCS组态设定布料打散机运行程序、设定布料打散机电机运行和控制参数，实现对布料打散机运行速度控制；达到物料均匀分布目的流化床布料打散机的控制方法；

布料打散机运行程序包括布料打散机电机的开、停控制，控制布料打散机运行速度的变频器运行频率控制；

布料打散机的运行和控制参数，包括布料打散机变频变化周期设定、运行频率变化上下幅度设定和变频变化基础量设置。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，能够达到布料均匀分布的目的；成功实现离心机下料均匀分布于硫化床之中，达到控制PVC成品水分在0.06wt%WB~0.19wt%WB之间，产品水分合格率100%；同时保护变频器的目的。

本发明的优选方案是：

一台流化床设置两台布料打散机，每台布料打散机分别连接一台离心机；每台布料打散机电机运行速度分别由一台变频器控制，DCS系统中通过组态由DCS通过调节模块直接控制每台变频器输出，控制布料打散机速度变化，变频器实际运行频率返回DCS指示，使两台布料打散机的运行速度快慢呈周期性交错变化。

系统控制布料打散机变频器，使每台变频器输出按规律呈周期性变化，循环往复，在周期函数中选取正弦函数：

HIC-UT1201-4A.MV=RD333×SIN(2×π×ta/RD334)+RD332；HIC-UT1201-4B.MV=RD333×SIN(2×π×tb/RD334)+RD332；

式中：HIC-UT1201-4A、B.MV：DCS调节模块中控制变频器的输出；

RD334：布料打散机变频变化周期；RD333：布料打散机变频变化上下波动幅度；RD332布料打散机变频变化基准转速。

当RD334=60秒时，ta=tb+K×30，当RD334=120秒时，ta=tb+K×60秒，其中K为正整常数；使得其布料打散机A、B速度按正玄函数规律交替变化，实现布料均匀控制。

系统采用横河CS3000系统，包括操作站，工程师站，控制站，NODE单元，端子板单元；

操作站：运行操作人员通过操作员站实现对过程参数、设备状态和控制系统的在线监视和操作；

工程师站：能进行系统组态、生成、软件调试工作；

控制站：用于过程I／0信号处理，完成模拟量调节、顺序控制的实时控制运算功能；

NODE单元：其作用是将FIO输入/输出设备的数据通过通讯模块传送给FCU，同时将FCU处理的数据通过通讯模块传送到输入/输出设备；

端子板单元：各种仪表和电器设备连接I/O模件的单元，根据I/O模件不同，可将端子板分为AI、AO、DI、DO不同类型的端子板；

DCS系统经过组态能够实现仪表模拟量PID控制功能，包括单回路调节，串级调节，比值调节，高低选的复杂调节；模拟量显示、高低限报警功能；实现包括与、或、非的逻辑控制，顺序控制、定时、计数和算术运算控制，开关量控制、定量控制功能，包括电气设备开停、连锁功能；

图形方面能够实现流程图画面，体现工艺流程，表征实际设备运行状态；趋势图画面，显示某个工位参数的趋势记录；仪表、电气设备操作画面，显示设定值、操作输出值和状态信息，进行仪表手自动切换和操作输出；

状态显示窗口：控制图状态显示窗口；

逻辑图状态显示窗口；顺控表状态显示窗口；SFC状态显示窗口。

附图说明

图1是本发明中DCS控制的布料打散机A的运行图。

图2是本发明中DCS控制的布料打散机B的运行图。

图3是PVC干燥总图。

图4是布料打散机变频周期是60S时的干燥参数表。

图5是布料打散机变频周期是120S时的干燥参数表。

图6是当运行频率是60S时，布料打散机运行频率输出图。

图7是当运行频率是120S时，布料打散机运行频率输出图。

图8是干燥系统开车画面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明：

实施例1：

完成干燥系统设备及仪表控制接线，干燥系统DCS组态完成，完成干燥系统设备及仪表控制接线，干燥系统DCS组态完成。流程图完整，调试完成，系统具备开车条件。进行布料打散机及其他设备工艺参数设定：参数设定见图4所示。

干燥整体工艺过程顺序（见图3）由DCS组态实现设备自动开停，参见干燥系统操作画面，其过程如下：设备启动条件：干燥处于开车等待状态，鼓风机BL-1201停止，引风机BL-1202停止，闭风卸料器UT-1201-5停止，热水槽液位LIC-1209符合设定要求，干燥器清洗完成，1床底部排污阀XV-1239关闭，1床2室底部排污阀XV-1240关闭，2床底部排污阀XV-1241关闭，离心机进料阀EIC-1201A.B关闭，干燥器清洗排气阀XV-1261关闭，干燥器清洗排污阀XV-1260打开，开始进入设备启动程序，打开流化床排水阀XV-1244-1，关闭流化床进水阀XV-1244-2，将PIC-1214、FIC-1211、FIC-1219、FIC-1212调节阀打手动，各调节器输出为设定值，开启离心机A油泵，开启离心机B油泵，开启除尘器旋转阀UT1201-5，启动蒸汽回水泵PU-1205，关闭XV-1230热水阀，关闭HIC-1262部分蒸汽进气阀，启动鼓风机BL-1201，引风机BL-1202，点击操作画面COFMKEY确定按钮，根据流化床压力PT-1214指示，按程序调整风机进口阀门FIC-1211、FIC-1219、FIC-1212阀门开度，调节进气风量，调整PIC-1214压力为设定值，将PIC-1214投入自动运行，将FIC-1211、FIC-1219、FIC-1212风量调节阀投入自动运行。控制进风温度将TIC-1227、TIC-1230投入自动。关闭VX-1239、XV-1240、XV-1241流化床底阀，设备启动完成。下一步进料启动，进料启动条件：纯水槽液位LI-1211.PV≥10%，浆料槽液位≥10%，热水槽液位LI-1209.PV≥25%，热水槽温度TI-1233.PV≥40℃，FIC-1211.PV≥3000Nm ³ /h,FIC-1212.PV≥1000Nm ³ /h，流化床压力PIC-1214.PV≤0.5KPa。启动顺序如下：关闭PIC-1213进气阀，开PU-1207软水阀，启动离心机A(SP-1201A),开启布料打散机A（UT-1201-4A)，启动离心机B(SP-1201B)，开启布料打散机B（UT-1201-4B)，调节PIC-1213蒸汽进气阀压力，设定给定值，投入自动运行，打开XV-1230热水阀，调整HIC-1231，HIC-1208，HIC-1262蒸汽进气开度使流化床温度TI-1226.PV达到进料要求值，打开离心机母液排放阀XV-1270A\B，打开离心机进液阀EIC-1201A，按设定进度提高离心机A进料量。打开离心机进液阀EIC-1201B，按设定进度提高离心机B进料量,调节进风量和蒸汽量控制干燥1-3室温度，当流化床3室温度满足排料要求时，启动后面风送系统排料。布料打散机运行程序为干燥进料并行程序，当条件满足时，其运行速度控制程序自动生效，按图1和图2所示的框图运行。

干燥系统开车前期工作完成。

一台流化床配备两台布料打散机，每台布料打散机分别连接一台离心机；每台布料打散机电机运行速度分别由一台变频器控制，DCS系统中通过组态由DCS通过调节模块直接控制每台变频器输出，控制布料打散机速度变化，变频器实际运行频率返回DCS指示，使两台布料打散机的运行速度快慢呈周期性交错变化。

两台布料打散机A和B两者的输出轴位于同一条直线上，两者对称设置，两者间距是2600毫米；两台布料打散机的输出轴向同一个方向旋转。

两台布料打散机的变频周期设定：RD334=60S

布料打散机变频上下幅度设定：RD333=20%～30%

布料打散机变频基础量设置：RD332=70%

整个干燥系统按程序开车，设备启动，进料启动，风送系统启动。

当离心机启动，布料打散机启动以后，其布料打散机运行频率如图6所示。从图6中可以看出，布料打散机变频周期为60秒，频率变化范围为25～45Hz,当RD333=30%时，频率变化范围为20～50Hz。

取成品，进入成品水分分析。

本实施例中的DCS系统采用横河CS3000系统，包括操作站，工程师站，控制站，NODE单元，端子板单元；

操作站：运行操作人员通过操作员站实现对过程参数、设备状态和控制系统的在线监视和操作。

工程师站：能进行系统组态、生成、软件调试工作。

控制站：用于过程I／0信号处理，完成模拟量调节、顺序控制的实时控制运算功能。

单元：其作用是将FIO输入/输出设备的数据通过通讯模块传送给FCU，同时将FCU处理的数据通过通讯模块传送到输入/输出设备。

端子板单元：各种仪表和电器设备连接I/O模件的单元，根据I/O模件不同，可将端子板分为AI、AO、DI、DO不同类型的端子板。

系统经过组态能够实现仪表模拟量PID控制功能，包括单回路调节，串级调节，比值调节，高低选的复杂调节；模拟量显示、高低限报警功能；实现包括与、或、非的逻辑控制，顺序控制、定时、计数和算术运算控制，开关量控制、定量控制功能，包括电气设备开停、连锁功能。

图形方面能够实现流程图画面，体现工艺流程，表征实际设备运行状态；趋势图画面，显示某个工位参数的趋势记录；仪表、电气设备操作画面，显示设定值、操作输出值和状态信息，进行仪表手自动切换和操作输出。

状态显示窗口：控制图状态显示窗口。

逻辑图状态显示窗口；顺控表状态显示窗口；SFC状态显示窗口。

实施例2：

完成干燥系统设备及仪表控制接线，干燥系统DCS组态完成，完成干燥系统设备及仪表控制接线，干燥系统DCS组态完成。流程图完整，调试完成，系统具备开车条件。进行布料打散机及其他设备工艺参数设定：参数设定见图5所示。

干燥整体工艺过程顺序（见图3）由DCS组态实现设备自动开停，参见干燥系统操作画面，其过程如下：设备启动条件：干燥处于开车等待状态，鼓风机BL-1201停止，引风机BL-1202停止，闭风卸料器UT-1201-5停止，热水槽液位LIC-1209符合设定要求，干燥器清洗完成，1床底部排污阀XV-1239关闭，1床2室底部排污阀XV-1240关闭，2床底部排污阀XV-1241关闭，离心机进料阀EIC-1201A.B关闭，干燥器清洗排气阀XV-1261关闭，干燥器清洗排污阀XV-1260打开，开始进入设备启动程序，打开流化床排水阀XV-1244-1，关闭流化床进水阀XV-1244-2，将PIC-1214、FIC-1211、FIC-1219、FIC-1212调节阀打手动，各调节器输出为设定值，开启离心机A油泵，开启离心机B油泵，开启除尘器旋转阀UT1201-5，启动蒸汽回水泵PU-1205，关闭XV-1230热水阀，关闭HIC-1262部分蒸汽进气阀，启动鼓风机BL-1201，引风机BL-1202，点击操作画面COFMKEY确定按钮，根据流化床压力PT-1214指示，按程序调整风机进口阀门FIC-1211、FIC-1219、FIC-1212阀门开度，调节进气风量，调整PIC-1214压力为设定值，将PIC-1214投入自动运行，将FIC-1211、FIC-1219、FIC-1212风量调节阀投入自动运行。控制进风温度将TIC-1227、TIC-1230投入自动。关闭VX-1239、XV-1240、XV-1241流化床底阀，设备启动完成。下一步进料启动，进料启动条件：纯水槽液位LI-1211.PV≥10%，浆料槽液位≥10%，热水槽液位LI-1209.PV≥25%，热水槽温度TI-1233.PV≥40℃，FIC-1211.PV≥3000Nm ³ /h,FIC-1212.PV≥1000Nm ³ /h，流化床压力PIC-1214.PV≤0.5KPa。启动顺序如下：关闭PIC-1213进气阀，开PU-1207软水阀，启动离心机A(SP-1201A),开启布料打散机A（UT-1201-4A)，启动离心机B(SP-1201B)，开启布料打散机B（UT-1201-4B)，调节PIC-1213蒸汽进气阀压力，设定给定值，投入自动运行，打开XV-1230热水阀，调整HIC-1231，HIC-1208，HIC-1262蒸汽进气开度使流化床温度TI-1226.PV达到进料要求值，打开离心机母液排放阀XV-1270A\B，打开离心机进液阀EIC-1201A，按设定进度提高离心机A进料量。打开离心机进液阀EIC-1201B，按设定进度提高离心机B进料量,调节进风量和蒸汽量控制干燥1-3室温度，当流化床3室温度满足排料要求时，启动后面风送系统排料。布料打散机运行程序为干燥进料并行程序，当条件满足时，其运行速度控制程序自动生效，按图1和图2所示的框图运行。

干燥系统开车前期工作完成。

一台流化床配备两台布料打散机，每台布料打散机分别连接一台离心机；每台布料打散机电机运行速度分别由一台变频器控制，DCS系统中通过组态由DCS通过调节模块直接控制每台变频器输出，控制布料打散机速度变化，变频器实际运行频率返回DCS指示，使两台布料打散机的运行速度快慢呈周期性交错变化。

两台布料打散机布置A和B两者的输出轴位于同一条直线上，两者对称设置，两者间距是2600毫米；两台布料打散机的输出轴向同一个方向旋转。

两台布料打散机变频周期一致：RD334=120S

布料打散机变频上下幅度设定：RD333=20%～30%

布料打散机变频基础量设置：RD332=70%

整个干燥系统按程序开车，设备启动，进料启动，风送系统启动。

当离心机启动，布料打散机启动以后，其布料打散机运行频率如图7所示。从图7中可以看出，布料打散机变频周期为120秒，频率变化范围为25～45Hz,当RD333=30%时，频率变化范围为20布料打散机变频周期为120秒，频率变化范围为25~45Hz,当RD333=30%时，频率变化范围为20～50Hz。

取成品，进入成品水分分析。

由以上两个实施例可以看出，本发明是通过DCS自动控制布料打散机转速使其按一定规律周期性变化，循环往复，并利用两台打散机互补性，成功实现离心机下料均匀分布于硫化床之中，达到控制PVC成品水分在0.06wt%WB～0.19wt%WB之间，产品水分合格率100%；同时保护变频器的目的。

Claims (3)

1.一种基于DCS系统控制的流化床物料均匀分布的方法，配合离心机、流化床温度控制和风量控制以实现干燥床PVC水分合格为目的的DCS控制方法，通过DCS组态设定布料打散机运行程序、设定布料打散机电机运行和控制参数，实现对布料打散机运行速度控制；达到物料均匀分布目的流化床布料打散机的控制方法；其特征在于：布料打散机运行程序包括布料打散机电机的开、停控制，控制布料打散机运行速度的变频器运行频率控制；布料打散机的运行和控制参数，包括布料打散机变频变化周期设定、运行频率变化上下幅度设定和变频变化基础量设置；一台流化床设置两台布料打散机，每台布料打散机分别连接一台离心机；每台布料打散机电机运行速度分别由一台变频器控制，DCS系统中通过组态由DCS通过调节模块直接控制每台变频器输出，控制布料打散机速度变化，变频器实际运行频率返回DCS指示，使两台布料打散机的运行速度快慢呈周期性交错变化。

2.根据权利要求1所述的基于DCS系统控制的流化床物料均匀分布的方法，其特征在于：DCS系统控制布料打散机变频器，使每台变频器输出按规律呈周期性变化，循环往复，在周期函数中选取正弦函数：

HIC-UT1201-4A.MV=RD333×SIN(2×π×ta/RD334)+RD332；HIC-UT1201-4B.MV=RD333×SIN(2×π×tb/RD334)+RD332；

式中：HIC-UT1201-4A、B.MV：DCS调节模块中控制变频器的输出；

RD334：布料打散机变频变化周期；RD333：布料打散机变频变化上下波动幅度；RD332布料打散机变频变化基准转速。

3.根据权利要求2所述的基于DCS系统控制的流化床物料均匀分布的方法，其特征在于：当RD334=60秒时，ta=tb+K×30，当RD334=120秒时，ta=tb+K×60秒，其中K为正整常数；使得其布料打散机A、B速度按正玄函数规律交替变化，实现布料均匀控制。