CN106094951B

CN106094951B - 基于电石法pvc生产中发生器给料速度自动控制方法

Info

Publication number: CN106094951B
Application number: CN201610776440.5A
Authority: CN
Inventors: 覃德光; 张国林; 胡冰; 陈福新; 刘宝东; 商宝海; 高悦; 李瑞新; 周爱存; 武晓兵; 陈志威; 秦德轮; 刘红松; 刘明杰
Original assignee: Tangshan Alkali Chloride Co Ltd
Current assignee: Tangshan Alkali Chloride Co Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106094951A

Abstract

本发明涉及一种基于电石法PVC生产中自动控制方法，特别是一种基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法。控制方法为三冲量均匀控制：发生器给料速度调节器通过DCS组态实现发生器压力、发生器温度和发生器乙炔气柜高度三参数平衡，通过调节发生器给料速度调节器设定值大小，实现发生器负荷调整，实现各发生器均匀负荷，确定每台发生器给定高限范围；根据每台发生器加水阀温度控制情况、压力情况设定加料速度调节器输出上限，设置发生器压力、温度、发生器乙炔气柜高度高限报警。本发明与现有技术相比，能够及时调整发生器给料速度调节器设定值，平衡生产负荷，稳定生产，达到降低劳动强度，提高生产自动化水平，生产安全。

Description

基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于电石法PVC生产中自动控制方法，特别是一种基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法。

背景技术

多年来，电石法PVC生产领域，发生器电石给料机的给料速度控制一直是人工手动调节，劳动强度大且造成生产负荷不均衡，影响发生器生产能力，其原因是发生器给料速度影响因素很多，如发生器压力，发生器温度，乙炔气柜高度以及乙炔压缩机入口压力等因素影响，加上乙炔生产的危险性，使得发生给料速度自动控制处于被人遗忘的的角落，手动调节已成为行业习惯。因此，目前急需提供一种能够自动调节的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电石法生产过程中发生器给料能够自动控制的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，发生器给料变频器的自动控制和高限限位控制均由DCS组态中的发生器给料速度调节器和DCS编程进行控制，

控制方法为三冲量均匀控制：发生器给料速度调节器通过DCS组态实现发生器压力、发生器温度和发生器乙炔气柜高度三参数平衡，通过调节发生器给料速度调节器设定值大小，实现发生器负荷调整，实现各发生器均匀负荷，确定每台发生器给定高限范围；根据每台发生器加水阀温度控制情况、压力情况设定加料速度调节器输出上限，设置发生器压力、温度、发生器乙炔气柜高度高限报警。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，设置发生器压力、发生器乙炔气柜高度高限报警，提醒操作人员及时调整发生器给料速度调节器设定值，平衡生产负荷，稳定生产，达到降低劳动强度，提高生产自动化水平，均衡负荷，确保生产安全的目的。

本发明采用如下技术方案：

发生器温度实现单独的PID自动调节。

DCS组态功能能够实现仪表模拟量PID控制功能。

发生器给定高限范围设置：发生器给料速度调节器的控制受发生器温度A、发生器压力B和乙炔气柜高度C三个参数的共同作用，每个参数最高值为100%，调节器设定值“SV”代表三个参数的总和除以3，即“SV”=（A+B+C）/3，即为三参数平均控制点。

发生器压指标B为控制点，结合生产负荷确定“SV”值，“SV”值是能够设定的。

“SV”值极端情况的计算：当气柜液位低时，实际控制发生器给料速度调节器的控制值SV≦60%。

开车阶段发生器给料速度调节器的SV值由小到大逐渐增加，调到生产负荷要求值，根据发生器运行情况，确定每台发生器的SV值，确保发生器稳定运行。

设置发生器给料速度调节器的输出高限限制值，确保发生器工作在生产能力范围，同时设置气柜液位、发生器温度超标报警，及时调整发生器给料速度调节器“SV”值，达到调整生产负荷的目的。

开车阶段发生器各参数均低时，发生器给料速度调节器的“SV”值由小到大：20%～60%，逐渐增加，调到生产负荷平衡值。

附图说明

图1是三冲量均匀调节***原理图。

图2是三冲量均匀调节***方块图。

图3是乙炔发生流程图。

图4是二冲量均匀调节***原理图。

图5是二冲量均交调节***方框图。

图6是实施例1的冲量控制点示意图。

图7是实施例2的冲量控制点示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明：

一种电石法PVC生产过程中，基于乙炔发生器电石给料机变频器的自动控制方法。

发生器给料变频的自动控制、包括给料机变频的开、停控制，给料机变频器运行频率自动控制和高限、低限限位控制的方法。

发生器电石给料机变频器为接收4～20mA信号，控制给料电机速度，实现给料机给料速度控制。

发生器给料变频的自动控制和高限限位控制均由DCS中组态的调节器和DCS编程实现，该调节器称为发生器给料速度调节器，控制方法为具有创造性的三冲量均匀控制。

发生器给料速度调节器，通过DCS组态创造性的实现发生器压力、发生器温度和发生器乙炔气柜高度三参数平衡，通过调节发生器给料速度调节器设定值大小，实现发生器负荷调整，同时实现各发生器均匀负荷，确保发生器生产稳定，生产能力最大化，同时通过理论计算确定每台发生器给定高限范围，并且根据每台发生器温度情况、压力情况设定加料速度调节器输出上限限制确保生产安全。设置发生器压力、发生器乙炔气柜高度高限报警，提醒操作人员及时调整发生器给料速度调节器设定值，平衡生产负荷，稳定生产。

发生器温度实现温度PID自动调节。

DCS***组态功能可实现仪表模拟量PID控制功能，包括单回路调节，串级调节，比值调节，高低选等复杂调节；模拟量显示、高低限报警功能；实现与、或、非等逻辑控制，顺序控制、定时、计数和算术运算等控制，开关量控制、定量控制等功能，包括电气设备开停、连锁等功能；图形方面可实现流程图画面，体现真正的工艺流程，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(顺控图)、状态显示窗口等功能。

发生器给料速度控制三冲量为：发生器压力、乙炔气柜高度、发生器温度。三冲量参数中温度为一参数，在发生器给料速度控制实现自动控制前，实现PID自动调节。

发生器三冲量调节实施过程中各冲量的控制点必须一致，这是控制成功的关键。

三冲量为发生器压力、气柜高度、发生器温度之和，但这种三冲量之和不是简单的相加，因为各种参数的量程不一样，控制点百分数不一致，必须调整各种参数测量量程使得各参数控制点百分数一致，达到控制点均衡。如：发生器温度量程为0～100℃，控制点定为0～65%，发生器压力变送器实际量程为0～40kPa,控制范围为4～13 kPa时百分数为（10%～32.5%）气柜高度变送器量程为0～7.6米，控制范围为1-3.5米时百分数为（13.16%～46%）。控制百分数不一致，必须调整一致。在发生器被调参数中，发生器压力参数最为重要，因此以压力范围为主，为保持控制范围一致性首先对将发生器压力变送器量程进行调整变为0～20kPa，缩小系数为2.控制范围为4～13 kPa时控制百分数为（20%～65%），同理，将气柜的的控制范围变为3.5米时对应65%，则气柜液位变送器量程为0～5.385米，缩小系数为1.41132.则对应1-3.5米时控制范围为（18.57%～65%）。同样，温度控制范围为（20%～65%），通过以上量程范围调整实现了控制范围的统一。此量程调整功能在DCS上实现。

发生器给料速度控制三冲量均匀调节过程中计算确定发生器给定高限范围。

发生器给料速度调节器设定值“SV”的意义：

发生器给料速度调节器的控制受发生器温度A、发生器压力B和乙炔气柜高度C三个参数的共同作用。每个参数最高值为100%（量程上限），而这个调节器设定值“SV”代表三个参数的总和除以3，即“SV”=（A+B+C）/3。即为三参数平均控制点。

如何设定“SV”值：

根据发生器运行情况，发生器温度跑在最前面，很容易出现加水阀开度100%，所以以发生器压力指标为中心控制点，结合生产负荷确定“SV”值。即设定范围为 4～13 kPa时控制百分数为（20%～60%），及“SV”设定值是变化的，不是固定的。

“SV”值最大值：

极端情况计算：当气柜液位比较低时，假如为最低值1.0米，发生器温度控制极限点为90℃，（在生产实际中，由于温度控制中加水阀结巴问题和水温问题，发生器温度最先到达极值点,限制发生器能力）假如此时发生器压力达到12kpa，则此时测量值为（90+1.0/5.385×100+12/20×100）/3=57.85%，如果此时发生器SV值设定为65%，并且发生器给料速度调节器的输出没有限制，此时实际发生器压力可能为：（90+1.0/5.385×100+P_发）/3=65%，解得P_发=86.43%×20=17.28 6kpa，严重超限。如果此时发生器SV值设定为60%，并且发生器给料速度调节器的输出没有限制，此时实际发生器压力可能为：（90+1.0/5.385×100+P_发）/3=60%，解得P_发=71.43.43%×20=14.28 6kpa，按照发生器压力不超过14KPa，有一点超标，所以实际控制发生器给料速度调节器的控制值SV≤60%时是安全的。

开车阶段发生器各参数均低时，发生器给料速度调节器的SV值由小到大（20%～60%）渐渐增加，调到生产负荷平衡值。

设置发生器给料速度调节器的输出高限输出值，确保发生器控制指标合格，同时设置气柜液位、发生器温度超标报警，及时提醒操作员调整发生器给料速度调节器“SV”值。确保生产负荷均衡和生产安全。

发生器工艺流程简介：

破碎后质量合格的原料电石,经加料皮带机加入到发生器开放斗内。在上储斗置换后，打开电石称量斗活门加入到电石上储斗内，经置换气密后把电石加到电石下储斗内。电石下储斗内的电石经振动给料器连续不断地加入到乙炔发生器内。电石在乙炔发生器内遇水迅速分解，产生的乙炔气体从乙炔发生器顶逸出进入气柜和乙炔压缩机。电石水解时放出大量的热，因此要不断往乙炔发生器中加水并排出渣浆带走热量以维持温度，同时补充消耗的水份。

电石水解后的稀电石渣浆经排渣气动闸阀由渣浆泵打到渣浆槽内。通过控制渣浆泵变频来控制发生器液位。

由乙炔发生器顶部逸出的乙炔气体经渣浆分离器到正水封、再去乙炔清净工序净制。为维持乙炔发生器的压力稳定，***设有逆水封和安全水封。当乙炔发生器内压力降低时，乙炔气体由乙炔气柜，经逆水封进入粗乙炔管道***，保持乙炔发生器正压。而当乙炔发生器内压力过高时，通过安全水封来泄压。

发生器原有控制：

1、发生器原有温度控制，通过调节进入发生器的加水量调节发生器温度。

2、发生器液位调节，通过控制渣浆泵变频控制发生器液位。

3、发生器进料速度通过DCS给定手操器输出控制振荡器变频调节。

4、发生器压力没有调节，只有压力指示。

5、加料速度对发生器工艺参数的影响：

6、对发生器温度的影响，当速度提高时反应加快，温度上升，为控制温度，加水量加大，反之亦反。

7、对发生器压力的影响，加料速度提高，出气量加大，发生器压力升高，反之亦反。

8、对气柜高度的影响，在后续反应平稳的情况下，单台发生器进料速度加快，产气量增加，气柜高度增加，反之亦反。

由此可见，发生器进料速度影响着发生器的温度、压力、和气柜高度。

发生器加料速度控制方案研究：

关于均匀调节***的概念：所谓均匀调节***是指两个工艺参数在规定的范围内能缓慢地、均匀的变化，其目的是为了使前后设备在物料供求上相互兼顾，均匀协调。均匀并不意味着“平衡照顾”，而应该根据两个工艺参数各自的重要性来确定兼顾主次。

双冲量均匀调节：双冲量均匀调节就是将两个测量信号通过加法器后作为被调参数，送入调节器来达到均匀调节的目的。例如：精馏塔釜液位与采出流量的双冲量均匀调节***。其原理图、方框图如下：

从图中可以看出某一时刻当液位升高时，则加法器的输出增加则调节器感受到这一偏差信号后进行调节，发出信号去开大调节阀门以调节温度。阀门的开大，引起流量的增加和液位以某一瞬间开始下降，当两个测量信号逐渐接近到某一数字时，加法器的输出重新恢复到调节器的给定值，***趋于稳定，调节阀停留在新的开度上，液位的平衡数字比原值有所升高，流量平衡数字也比原值有所增加，从而达到了均匀调节的目的。上述双冲量均匀调节在结构上相当于以两个信号之差（或之和）为被调参数的单回路***，参数可按简单均匀调节的要求进行。

发生器进料速度三冲量调节***的可能性：根据以上叙述，采用三冲量均匀调节：引入发生器压力，温度调节器输出、气柜高度之和为测量值（被调参数）构成调节***。

通双冲量均匀调节***一样，三冲量调节***的工作原理描述如下：某一时刻，当温度增加，则测量值增加通过调节器后降低发生器给料速度，使得发生器温度降低，通过温度调节器使得加水阀开度降低。其他参数波动时也是如此，这样就达到了发生器温度、压力和气柜液位的均匀调节。

实施例1：

发生器三冲量调节实施过程中各冲量的控制点一致问题：

设温度调节器位号为2TIC-1201A；输出量程：0～100%；压力测量指示位号为2PI-1201A；量程为0～40KPa，乙炔气柜液位位号：2LISA-1304A；量成为0～7.5m；改变量程后的发生器压力位号为：2P1-1201A；量程为0～20KPa；乙炔气柜液位位号为：2L1-1304A；量程为0～5.385m；三冲量控制测量位号为：2PC-1201A；量程：0～100%，则：

2P1-1201A.PV=2PI-1201A.PV×100/20；

2L1-130A.PV=2LISA-1304A.PV×100/5.385；

2PC-1201A.PV=(2P1-1201A.PV+2L1-130A.PV+2TIC-1201A.PV)/3

建立PID调节器：设调节器位号为：2L1202A，反作用输出。

调节器投运：PI调节，P=240%；I=60S；

设定调节器最大输出值限制：2L1202A.MH=70%；

设定温度、压力报警输出值：2TIC-1201A.PH=90℃；2LISA-1304A.PH=3.6米。

实施例2：

发生器三冲量调节实施过程中各冲量的控制点一致问题：

设温度调节器位号为2TIC-1201B；输出量程：0～100%；压力测量指示位号为2PI-1201B；量程为0～40KPa，乙炔气柜液位位号：2LISA-1304B；量成为0～7.5m；改变量程后的发生器压力位号为：2P1-1201B；量程为0～20KPa；乙炔气柜液位位号为：2L1-1304B；量程为0～5.385m；三冲量控制测量位号为：2PC-1201B；量程：0～100%，则：

2P1-1201B.PV=2PI-1201B.PV×100/20；

2L1-130B.PV=2LISA-1304B.PV×100/5.385；

2PC-1201B.PV=(2P1-1201B.PV+2L1-1304B.PV+2TIC-1201B.PV)/3

建立PID调节器：设调节器尾号为:2L1202A,反作用输出。

调节器投运：PI调节，P=220%；I=50S；

设定调节器最大输出值限制：2L1202B.MH=85%；

设定温度、压力报警输出值：2TIC-1201B.PH=90℃；2LISA-1304B.PH=3.6米。

Claims

1.一种基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，发生器给料变频器的自动控制和高限限位控制均由DCS组态中的发生器给料速度调节器和DCS编程进行控制，其特征在于：控制方法为三冲量均匀控制：发生器给料速度调节器通过DCS组态实现发生器压力、发生器温度和发生器乙炔气柜高度三参数平衡，通过调节发生器给料速度调节器设定值大小，实现发生器负荷调整，实现各发生器均匀负荷，确定每台发生器给定高限范围；根据每台发生器加水阀温度控制情况、压力情况设定加料速度调节器输出上限，设置发生器压力、温度、发生器乙炔气柜高度高限报警。

2.根据权利要求1所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：发生器温度实现单独的PID自动调节。

3.根据权利要求1或2所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：DCS组态功能能够实现仪表模拟量PID控制功能。

4.根据权利要求1所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：发生器三冲量调节过程中各冲量的控制点一致。

5.根据权利要求1所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：发生器给定高限范围设置：发生器给料速度调节器的控制受发生器温度A、发生器压力B和乙炔气柜高度C三个参数的共同作用，每个参数最高值为100%，调节器设定值“SV”代表三个参数的总和除以3，即“SV”=（A+B+C）/3，即为三参数平均控制点。

6.根据权利要求5所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：发生器压力B为控制点，结合生产负荷确定“SV”值，“SV”值是能够设定的。

7.根据权利要求5所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：“SV”值极端情况的计算：当气柜液位低时，实际控制发生器给料速度调节器的控制值SV≦60%。

8.根据权利要求5所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：开车阶段发生器给料速度调节器的SV值由小到大逐渐增加，调到生产负荷要求值，根据发生器运行情况，确定每台发生器的SV值，确保发生器稳定运行。

9.根据权利要求1所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：设置发生器给料速度调节器的输出高限限制值，确保发生器工作在生产能力范围，同时设置气柜液位、发生器温度超标报警，及时调整发生器给料速度调节器“SV”值，达到调整生产负荷的目的。

10.根据权利要求5至9任意一项所述的基于电石法PVC生产中发生器给料速度自动控制方法，其特征在于：开车阶段发生器各参数均低时，发生器给料速度调节器的“SV”值由小到大：20%～60%，逐渐增加，调到生产负荷平衡值。