第40卷第8期0140,No.82011年8月Liaoning Chemical IndustryAugust, 2011VA Series控制系統(tǒng)在水煤漿氣化中的應(yīng)用周琨1,周雪花',趙東凱2(1.新能風(fēng)凰(朦州)能源有限公司,山東州277527;2.大唐國際煤化工責(zé)任有限公司,內(nèi)蒙古錫林郭勒盟027300)摘要:介紹了四噴嘴對置式水煤漿氣化生產(chǎn)工藝、 FOXBORO公司的 IA Series控制系統(tǒng)的特點,及其在新能滕州能源有限公司氣化裝置中的應(yīng)用情況,通過實踐證明 UA Series控制系統(tǒng)完全滿足各種復(fù)雜自動化控制的要求,能夠?qū)崿F(xiàn)本公司生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。關(guān)罐詞:氣化; A Series控制系統(tǒng);自動化控制中圖分類號:TQ056文獻標(biāo)識碼:A文章編號:10040935(2011)08-085403新能滕州能源有限公司水煤漿氣化裝置是采用汽利用充分、灰水溫度高、節(jié)能、耐堵渣、適合長先進的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的華東理工大學(xué)“四噴嘴周期運行等特點。對置式加壓氣化新型氣化爐”專利技術(shù)?？刂葡到y(tǒng)1.2控制要求采用了 FOXBORO公司的I/ A Series DCs控制系氣化爐工藝系統(tǒng)控制可分為進料系統(tǒng)、鎖斗系統(tǒng),該控制系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了工藝的復(fù)雜、高精度、統(tǒng)、水系統(tǒng)和氣系統(tǒng)等。穩(wěn)定的控制要求。.2.進料系統(tǒng)控制1氣化的生產(chǎn)工藝概述和控制要求(1)煤漿進料系統(tǒng)2臺煤漿給料泵分別將水煤漿從煤漿槽加壓輸四噴嘴水煤漿氣化的工藝概述送到4個燒嘴中(每臺煤漿給料泵對應(yīng)的兩燒嘴為對水煤漿氣化工藝以煤漿制備生產(chǎn)的水煤漿和空置的兩燒嘴)這部分控制主要是通過控制泵的轉(zhuǎn)速分工段產(chǎn)出純氧為原料,經(jīng)過新型四噴嘴對置式氣來調(diào)節(jié)輸送的煤漿量,煤漿流量采取三取中值的方流床反應(yīng)器,在加壓非催化條件下進行部分氧化反法。在相對的兩燒嘴中,必須保證煤漿分配的平衡。應(yīng),反應(yīng)后生成以氫氣和一氧化碳為有效成分的粗(2)氧氣系統(tǒng)煤氣,作為甲醇合成用的合成氣。高純的氧氣經(jīng)空分裝置供出,調(diào)至穩(wěn)定壓力新能鳳凰能源有限公司水煤漿氣化壓力為65后,送至每臺爐的4個燒嘴。MPa,溫度為1350℃,采用四噴嘴對置式結(jié)構(gòu)這部分控制很重要,主要有:a、氧氣流量需煤漿經(jīng)髙壓煤漿泵加壓后,通過對稱布置在氣化爐要溫度-壓力補償;b、氧氣流量投自動后的PID調(diào)中上部同一水平面的4個工藝噴嘴,和氧氣一起在節(jié);c、氧煤比調(diào)節(jié),需要進入安全聯(lián)鎖邏輯;d、氣化爐內(nèi)對噴。四噴嘴的設(shè)計增強了混合和熱質(zhì)傳中心腔氧氣流量的手動調(diào)節(jié)。遞過程,在爐內(nèi)形成合理的流場結(jié)構(gòu),具有良好的(3)燒嘴冷卻水系統(tǒng)工藝與工程效果:有效氣成分高于80%,提高了碳冷卻水用于保護燒嘴,帶有CO分析。轉(zhuǎn)化率,延長了耐火磚壽命。這部分控制主要是燒嘴冷卻水泵2臺主從泵水煤氣的洗滌和冷卻單元采用噴淋床與鼓泡床(投自動時從泵能夠自啟動)、事故水泵、燒嘴冷卻組成的復(fù)合床,具有良好的抑制煤氣帶灰、帶水功能。水閥聯(lián)鎖,需要進安全聯(lián)鎖邏輯。水煤氣在進入變換爐前的初步凈化單元由混合(4)保護氮氣系統(tǒng)器、旋風(fēng)分離器、洗滌塔組成,具有效率高、節(jié)能用于開停車氮氣保護、氮氣吹掃,進安全聯(lián)鎖效果顯著的優(yōu)點。邏輯。渣水回收與除渣單元主要設(shè)備是蒸發(fā)熱水塔,1.22鎖H中國煤化工采用添汽與返回灰水直接接觸的工藝流程,具有蒸爐內(nèi)CNMHG冷后進入鎖斗稿日2010-09男9數(shù)理圍想,遼寧萌聲島人,206年單重業(yè)于沈用化工大學(xué)自動化專業(yè),聽究方向:從事自動化控制。通訊作者:周雪花(1982-)研究方向:自動化控制系統(tǒng)的研究。E-mail:13869438721@163m。第40卷第8期周琨,等: IA Series控制系統(tǒng)在水煤漿氣化中的應(yīng)用855排渣系統(tǒng)。排渣系統(tǒng)采用順控。主要就是9個切斷程參數(shù)的調(diào)整,改善工藝生產(chǎn)狀況閥和1個偏心旋轉(zhuǎn)閥根據(jù)時間、液位、壓力、閥門系統(tǒng)維護工程師可以通過操作站調(diào)出過組態(tài)軟開關(guān)反饋等信號順序開關(guān)動作。件對生產(chǎn)控制方案組態(tài),實現(xiàn)對過程流程圖在線組態(tài)123水系統(tǒng)和傳送,通過對歷史庫的組態(tài)增加或刪除控制點的趨氣化爐的水系統(tǒng)基本是一個封閉循環(huán)的系統(tǒng),勢和組態(tài)各種報表。監(jiān)控軟件可以實時的監(jiān)視系統(tǒng)的它的調(diào)節(jié)控制主要是氣化爐、水洗塔、含渣水處理工作狀態(tài),并可對系統(tǒng)進行診斷,及時的提供系統(tǒng)信等的液位和流量的控制。息以幫助工程師做出判斷和維護。工程師站可以對組(1)氣化爐態(tài)進行在線修改和下裝,不會影響生產(chǎn)。氣化爐液位采用三選二顯示監(jiān)控,進安全聯(lián)鎖2.2系統(tǒng)硬件和軟件介紹系統(tǒng),液位取壓點不合適還要進行補償運算。2.21主要的硬件部分(2)旋風(fēng)分離器、水洗塔(1)控制處理機FCP270主要控制就是液位、流量的PID控制調(diào)節(jié)?？刂铺幚頇C是一個冗余容錯的控制器,將組態(tài)(3)含渣水處理系統(tǒng)程序下裝到控制器后它會和相連的現(xiàn)場總線組件主要控制就是液位、流量的PID控制調(diào)節(jié)。(FBM)按照組態(tài)好的控制方案一起實現(xiàn)生產(chǎn)控制。(4)系統(tǒng)壓力控制它可實現(xiàn)連續(xù)控制、順序控制等功能,它具有數(shù)據(jù)采系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)采用分程控制以確保壓力集、檢測、報警和傳送信息的功能?；咎幚碇芷诘木?維持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定及避免系統(tǒng)超壓現(xiàn)象(BPC= Basic Process Cycle)最快可定義為0.05s的發(fā)生(在系統(tǒng)組態(tài)時定義)。FCP270在上電時自動完成2控制方案在 A Series Dcs控制系自檢,在工作運行期間可以執(zhí)行對其他卡件的檢查統(tǒng)上的實現(xiàn)以及監(jiān)視時鐘的功能,在冗余容錯式的控制處理機中,當(dāng)檢測到一個錯誤時,兩個組件運行內(nèi)部自診2.1系統(tǒng)簡述斷測試,以確定哪個組件故障,當(dāng)其中一塊主卡件報錯,會自動將備卡切換成主卡。VA SeresFCP270最多掛64個FBM,通過ⅣO鏈接接口Asen節(jié)點帷模件(FEM100)將FBM卡件接人控制器。(2)現(xiàn)場總線組件FBM現(xiàn)場總線組件FBM為O卡件,主要有模擬和數(shù)UAS·nes現(xiàn)場品字2種信號類型,另外還有通訊卡件,每個冗余型的模擬組件有8個輸入或輸出通道,模擬信號也可配置非冗余型,數(shù)字信號的卡件一般有16或32個通道圖1 VA Series系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(3)通訊擴張卡:FEM100A Series系統(tǒng)是美國?？怂共_公司推出的建立O卡件FBM機籠與FCP270控制器間通采用國際標(biāo)準(zhǔn)的開放式系統(tǒng),是世界上率先使用開訊連接同時通過FEM00可以將FCP270帶的FBM放式網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)控制系統(tǒng)。 UA Series控制系統(tǒng)采用卡件數(shù)由32塊擴展到64塊。了標(biāo)準(zhǔn)的MAP通訊協(xié)議,可以方便地與非 A Series2.2軟件部分系統(tǒng)兼容和通訊,以及實時數(shù)據(jù)和過程操作畫面在(1)IC組態(tài)器管理網(wǎng)絡(luò)上傳送。用于組態(tài)的軟件,組態(tài)文件分為3種有庫文件工藝操作人員可以通過操作員鍵盤方便快捷卷( Library Volume),站文件( Station File或 Station的調(diào)出過程顯示畫面,觀察生產(chǎn)過程參數(shù),控制點 Volume)和便簽式丁作文件卷( Work Volume)其的實時趨勢、歷史趨勢和報警情況,根據(jù)實時的工中庫文件卷中國煤化工組態(tài)文件,在藝參數(shù)判斷出T藝生產(chǎn)的狀況,及時快速的通過操離線的狀dCNMHG案(即組態(tài)作畫面修改工藝參數(shù),閥門的調(diào)整來實現(xiàn)對生產(chǎn)過 Compound和 Block),組好后再將其拷貝裝入控制856遼”寧化工2011年8月處理機中。站文件是安裝在控制處理機中的控制數(shù)鎖斗順控主要靠閥門的反饋信號、時間來控制。據(jù)庫文件,可用它在線進行編輯控制處理機中的因此,當(dāng)開關(guān)反饋沒有回來時,會有故障報警功能,Compound和 Block。自動方式時有鎖斗順控程序驅(qū)動,發(fā)生報警是,鎖斗(2) FoxDraw流程圖編輯軟件順控終止或暫停,切換到手動模式下操作。閥門的控用于流程圖畫面靜態(tài)文本和動態(tài)文本的編輯。制采用6DEV塊,專門針對此類閥門,相當(dāng)方便,(3)歷史庫組態(tài)軟件CONTI或COUT2直接連接閥門動作信號輸出。此外,Historian Configurator用于組態(tài)歷史庫。還應(yīng)注意鎖斗各閥門間的互相制約功能要在手動的時2.3四噴嘴氣化爐在丨/ A Series DCS控制系統(tǒng)上候也具備,比如鎖斗進口閥與出口閥不能冋時打開。的應(yīng)用(2)復(fù)雜程序的編寫。231O的點數(shù)統(tǒng)計氣化爐有許多聯(lián)鎖控制,其編寫采用 CALCA根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控要求,確定系統(tǒng)需要檢測和控制功能塊,該計算塊能提供50步的算術(shù)和邏輯運算步點的數(shù)量(10O點〉驟,模塊可以引用2個整形輸入,8個實型輸入,AI:無源電流信號180個,有源電流信號11516個布爾型輸入,4個實型輸出,8個布爾型輸出個;AO:80個;DI:212個;DO:供電32個,觸和24個中間存儲器。點55個;此外,需要RS485通訊。(3)流程圖的組態(tài)。23.2硬件配置建立新圖時大的流程圖畫面可以設(shè)置成Base根據(jù)O點數(shù)及生產(chǎn)實際的要求,考慮備用余 Display建立彈出式框圖可建成 Overlay,系統(tǒng)提供了大量,配置了7個機柜,2對冗余控制器,3個操作站,量的標(biāo)準(zhǔn)顯示畫面,除了需要繪制用戶流程畫面外2個冗余光纖交換機,1臺打印機。像報警,歷史數(shù)據(jù)等其他功能顯示界面,無需再進行其他卡件配置如下:圖形繪制,系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)化的,只需將參數(shù)填入即可。FCP270控制器4塊FBM100通訊卡件塊3結(jié)束語FBM216冗余模擬量輸入卡26塊FBM2l模擬量輸入卡18塊FOXBORO公司的I/ A Series dcs控制系統(tǒng)目FBM27開關(guān)量輸入卡12塊前已在新能鳳凰(滕州)能源有限公司氣化裝置上FBM237模擬量輸出卡22塊成功運用,其工作穩(wěn)定,組態(tài)方便,功能強大,經(jīng)FBM242開關(guān)量輸出卡233系統(tǒng)組態(tài)過工程和長時間運行的考驗,確保了氣化裝置的安根據(jù)前面給出的硬件配置,確定所有的o卡全穩(wěn)定運行。件位置,分配好所有的Vo點通道,用紅外組態(tài)器參考文獻:組態(tài)控制器,進入C組態(tài)器,建立卡件、 Compound田方興,系統(tǒng)及應(yīng)用間上海:上海?？吮涣_有限公間,3m15-17和 Block,將VO通道分配到各個O卡上,下裝組[2]樂嘉謙.儀表工手冊M北京:化學(xué)T業(yè)出版社,2004:386-403態(tài)到控制器,完成畫面靜態(tài)與動態(tài)文本的編輯。重]宋迪潘水雀水煤漿加壓氣化技術(shù)的進展石油化工應(yīng)用,200:6點需要注意的有以下幾點:4]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用M北京:清華大學(xué)出版社1999:2629(1)鎖斗順控的組態(tài)。Application of I/A Series Control System in the Coal-water Slurry GasificationZHOU Kun, ZHOU Xue-hua, ZHAO Dong-kai2(1. New Energy Tengzhou Energy Co, Ltd, Shandong Tengzhou 277527,China2. Datang Intermational Coal Chemical Co, Ltd. Neimenggu Xilinguole 027300, China)Abstract: The production process of four-nozzle opposed type coal-water slurryg"V凵中國煤化工 haracteristof IA series control system developed by FOXBORO company. ApplicationCNMHG coal-water slurrygasification in the New Energy Tengzhou energy Co, Ltd. was discussed. Application results prove that the la series control systemcan completely meet with the requirements for complex automation control, achieve production stable runningKey words: Gasification:; IA Series control system; Automation control