DCS控制系统在水处理剂生产线上的运用

何超超

(中海油能源发展股份有限公司工程技术惠州分公司，广东 惠州 516086)

DCS控制系统在水处理剂生产线上的运用

何超超

(中海油能源发展股份有限公司工程技术惠州分公司，广东 惠州 516086)

某化工企业主要生产油田水处理剂系列产品，产品需要将几种原材料在一定的温度和压力条件下进行合成生产出中间产品，再通过复配工艺，最终生产出成品。生产控制系统使用横河CENTUM-CS3000系统，要实现系统控制生产线，需要对生产线上反应釜的蒸汽冷凝循环水系统、自动滴加系统、空分空压系统以及仪表控制系统等4个方面进行技术改造。同时，在DCS控制系统中进行组态，满足自动控制水剂合成生产的能力。

合成；复配；技术改造；自动控制

某化工企业为专用化学品生产企业，其生产的主要产品为水处理药剂等油田集输处理药剂。由于生产线设计年限较久远，目前只有复配生产线投产运行，且复配工艺涉及的所有工序均采用人工操作的方式进行，不仅增加了一线员工的工作强度，而且生产产量也相对比较小。在现有生产模式下，很多原材料和半成品都需要外购后进行复配生产，不利于生产成本控制。在水处理剂类产品需求量以每年保持在约20%递增趋势的情况下，需要对对水处理剂生产线进行改造，增加合成生产单元并实现DCS控制。

1 生产工艺概述

水处理剂生产是物料通过一定配比的蒸馏水在反应釜中稀释，搅拌均匀的同时对物料进行升温反应，到达指定温度后，通过高位槽提前配比的催化剂向聚合釜中进行滴加，滴加速度由高位槽计量称进行控制，滴加完毕后进行熟化反应后即完成聚合产品生产，再将该产品移液至复配釜进行简单复配。其中，合成工艺生产的难点主要是温度与滴加速度的控制，温度控制可以采用蒸汽调节阀与远传温度计(循环冷却水)实现自动控制，滴加速度可以使用高位槽电子称与调节阀实现。

生产工艺流程详见图1。

2 生产线改造方案

2.1 方案内容简介

目前，水处理剂生产线只有人工手动复配操作生产单元，究其原因是反应釜循环水没有自动阀门控制、滴加罐没计量仪表和滴加速度控制仪表，无法进行升温和降温控制，不能进行水剂合成的反应。为改变现有工艺操作方式，提高工作效率，需要对生产线流程进行改造，改造内容包括：增加循环水控制和滴加速度的自动控制。

2.2 自控(DCS)组态

2.2.1 新增节点组态

方案内容涉及的新增节点详见表1。

表1 新增控制节点

表1(续)

新增的I/O节点通过信号线将现场仪表和DCS控制站连接后，需要在系统对其进行组态，可以理解为对其进行定义，然后才能调用，组态过程详见图2。

图1 生产工艺流程图

2.2.2 单个仪表组态

节点组态完成后，需要根据每个节点的性质对每个仪表进行组态，例如开关阀、调节阀、温度远传、流量计等，在系统功能控制块中，对应选取合适的功能块进行组态。其中，开关阀选用SIO-11功能模块，调节阀采用PID控制模块，其他显示类的仪表选用PVI模块，带变化率显示的模块，可以将仪表的△PV利用辅助输出到PVI模块的输入，用作显示。单个仪表组态显示情况详见图3。

图2 新增节点组态过程

图3 单个仪表组态显示情况

2.2.3 流程图组态

流程图组态其实就是将生产工艺流程图在DCS操作界面直观的表现出来，同时为了方便操作人员操作，将控制仪表也在流程图中进行组态，在实际生产时进行调用操作，最终通过控制仪表来实现自动生产的过程。

流程图组态必须要反应的是现场实际的工艺流程，同时仪表的调用必须准确，一一对应，画面要清晰，尽量不要有管道交错，同时画面中必须体现出所有的自控阀门，手动阀门可根据实际情况，在流程画面中进行表示。流程图组态显示情况详见图4。

图4 流程图组态显示情况

2.2.4 生产工序组态

水剂合成生产工序相对比较简单，主要控制点是反应釜和滴加罐氮气置换和滴加速度的控制。同时还需要对氮气供气压力进行控制和设定，反应釜以及滴加罐压力进行高限放空控制。氮气供气压力通过压力传感控制调节阀来进行设置，滴加罐高限放空，则利用ST16顺控表、关系表达式和数据块来实现，例如当反应釜压力传感PI4102超过0.3MPa时，反应釜放空阀XV4107开启并放空，在关系表达式中定义PI4102与数据块的数据项，在ST16顺控表中设定条件关系表达式中大于条件成立时，开关阀XV4107打成自动并开启，最后在在线状态下写入数据块数据项为0.3MPa，组态完成。生产工序组态显示情况详见图5。

图5 生产工序组态显示情况

2.3 应用效果

通过本次改造，我单位水处理剂合成和复配生产操作都在DCS控制系统中实现自动控制生产，反应过程可控，未出现产品质量问题，目前主要生产水处理剂Q08、Q10等相关系列产品的合成生产。同时后续也可以根据改变工艺条件来完成其他合成产品的生产。

3 结论

通过水处理剂生产线的技术改造和DCS控制系统运用，实现的水处理剂合成和复配的自动化生产，大大的降低了生产劳动强度，也增大生产线产能，满足日益增大的市场需求；同时，通过本次技术改造和控制系统在生产线上的运用，也为后期其他生产线改造和扩能提供了理论和实践依据。

[1] 陆德明.石油化工自动控制设计手册[M].3版.北京：化学工业出版社.2000.1.

[2] 张德泉.集散控制系统原理及其应用[M].北京：电子工业出版社.2007.8.

(本文文献格式：何超超.DCS控制系统在水处理剂生产线上的运用[J].山东化工，2017，46(06)：92-95.)

Application of DCS Control System in Water Treatment Product Line

HeChaochao

(CNOOC Ener Tech-Drilling & Production Co. Huizhou Branch, Huizhou 516086, China )

A chemical enterprise mainly produces oil and water treatment products, which need series of raw materials for the synthesis products process in certain temperature and pressure conditions to produce the final product. The production control system using the YOKOGAWA CENTUM-CS3000 system need some technological innovation including reactor steam condensate water circulating system, automatic drip system, air pressure system and instrument control system to realize the production process under the control. At the same time, through the configuration of the DCS control system can be used to meet the need of the automatic control in increasing the water production capacity.

synthetise; compound;technical reconstruction; automatic control

2017-02-13

何超超(1985—)，湖北天门市人，大学本科，工程师，主要从事化工厂控制系统和仪器仪表运行维护、技术改造项目管理等工作。

TQ085.4

A

1008-021X(2017)06-0092-04