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酒精生产线DCS控制系统的设计

百家乐娱乐 www.bengouyy.com 2018年10月22日 14:20:50 中国传动网

蒸馏工段,无疑是酒精生产中最重要的一个环节。生产酒精的质量、出酒率、能耗等多项指标,都与之有极大的关系。在我国众多的酒精生产企业中,蒸馏工艺还是以两塔生产为主。在仪表方面,大部分企业都是采用数显表显示参数,工人根据参数变化,手工来调整阀门。虽然也能达到控制要求,但是,工人的劳动强度高,在精力不集中时,容易出现控制滞后现象,造成参数波动较大,影响酒精的质量或造成上、下跑酒。为改进这一状况,稳定酒精生产条件,济南中润自动化控制有限公司和肥城金塔机械有限公司联合,推出了酒精蒸馏DCS控制系统。

近几年,受市场形势的刺激,国内新上酒精企业激增,老企业也纷纷扩产。为应对更为激烈的市场竞争,不少企业在蒸馏工艺上,选择了三塔、五塔等多塔蒸馏工艺。蒸馏检测点和控制点的增多,对蒸馏控制系统提出了更高的要求。针对不同的工艺设备,我们为不同的用户量身订作了二塔常压DCS控制系统、三塔常压DCS控制系统、三塔差压DCS控制系统、五塔差压DCS控制系统。

一、蒸馏工艺的选择

在蒸馏工艺的选择上,根据用户原料、酒精销售对象、产量规模的不同,可分为二塔蒸馏、三塔蒸馏、多塔蒸馏。生产普级酒精,一般可选用二塔常压蒸馏;在酒精质量要求较高时,一般选择多塔蒸馏。

根据常压蒸馏与差压蒸馏在蒸汽消耗、电耗方面的对比,多塔蒸馏最好选用差压蒸馏。

二、工艺检测点与工艺控制点的选择

下面,以五塔差压蒸馏DCS控制系统为例,简要介绍一下工艺检测点和工艺控制点的选择。

DCS控制系统突破了仪表盘仪表数目上的限制,在工艺检测点和工艺控制点的选择上,可以更加灵活、方便,控制形式也更加多样。

1、公共部分

1.1蒸汽的控制:在传统的蒸馏操作中,讲究“一匀四稳”。蒸汽压力稳,是保证酒精质量稳定的前提。在五塔差压蒸馏DCS控制系统中,对蒸汽的压力、温度、流量进行测量,DCS控制系统根据测量值的变化作出计算,对蒸汽调节阀进行调控,达到稳定蒸汽压力的目的。

1.2循环水压力的控制:在酒精生产中,蒸馏冷凝器都是用循环水进行冷却。在五塔差压蒸馏中,用水设备较多,为了稳定酒精质量、冷凝器不跑酒,在循环水的供应上,我们采取变频恒压供水工艺。同时,在DCS控制系统上,我们设置了循环水温度和压力检测,并设置了上、下限报警。

1.3真空度的控制:五塔差压蒸馏中,粗塔、甲醇塔是在负压状态下工作的。系统的负压状态,是由真空泵造成的,真空泵不断地抽走不凝气体,以维持系统的负压状态。为了稳定系统的真空度,保证各塔独立的负压状态,稳定操作环境,在真空泵进气口设置了进空气

调节阀。DCS控制系统根据真空度测量值的变化作出计算,对进空气调节阀的开度进行调控,以保证真空度稳定。

2、粗馏塔系统

2.1粗馏塔进醪量控制:在五塔差压蒸馏系统中,维持粗馏塔进醪量的稳定,是保持五塔系统物料平衡的先决条件。粗塔进醪量的控制方案,我们选择了进醪泵的变频控制方案。在粗塔进醪管道上,安装有电磁流量计,可以检测出进醪流量的变化值。DCS控制系统根据流量变化结果作出计算,对变频器进行控制,调整变频器的输出频率,改变进醪泵电机的转变,从而改变粗塔进醪泵的输出醪量,保持粗塔进醪量的稳定。

2.2粗塔液位控制:粗馏塔是处于负压状态下工作,需要用酒糟泵将粗塔内的酒糟排出粗塔。粗塔液位控制方案,采取了酒糟泵的变频控制方案。DCS控制系统,对粗塔塔釜液位进行测量,并根据测量值作出计算,对酒糟泵变频器进行控制。

2.3粗酒罐液位控制:粗塔粗酒罐里的淡酒精,经过淡酒泵打入稀释塔。在控制方案上,我们选择了淡酒泵变频控制方案。粗酒罐差压变送器检测出液位变化值,DCS控制系统根据计算结果,调整淡酒泵变频的输出频率,从而调整粗酒罐的液位。

3、稀释塔系统

3.1稀释塔进水控制:稀释塔的稀释热水是来自精塔塔釜的废水,是用精塔废水泵输送至塔顶。稀释用水必须保证流量稳定、可调。在控制方案上,我们选择了精塔废水泵的变频控制。在生产过程中,我们根据生产情况设定稀释塔热水流量的设定值,电磁流量计检测出热水流量的变化值,DCS控制系统根据流量变化值来调整变频器的输出频率,从而使热水流量稳定在设定的范围内。

3.2稀释塔塔釜液位控制:稀释塔淡酒经精塔进料泵输送入精塔中下部,精塔进料泵采用变频控制方案。稀释塔塔釜差压变送器将稀释塔液位变化值送入DCS系统,DCS系统根据计算结果调整精塔进料泵变频器的输出频率,调整精塔进料泵的流量,从而使稀释塔塔釜液位控制在设定的范围内。

4、精馏塔系统

4.1精馏塔进蒸汽控制:精塔进汽是整个五塔系统的主要热源,精塔进汽的稳定对粗塔、稀释塔、甲醇塔的平衡运行有很大的影响。为使精塔进汽能适应各种各种参数变化,我们利用了DCS控制系统的优点,用精塔底温、底压、蒸汽温度等参数组成复杂控制系统,来共同控制精塔进汽。生产实践证明,用精塔底温、底压、蒸汽温度来共同控制精塔进汽的方案,可达到非常理想的效果。

4.2精塔塔釜液位控制:精塔是处在正压环境下工作,塔釜液体可利用精塔内压排出塔外。我们在排废水管道上安装有调节阀。塔釜差压变送器将精塔塔釜液位变化值送入DCS控制系统,DCS控制系统根据计算结果来调整调节阀的开度,达到控制精塔塔釜液位的目的。

4.3精塔蒸汽冷凝水罐的液位控制:精塔是用再沸器间接加热的,在加热时会产生大量的蒸汽冷凝水。蒸汽冷凝水进入蒸汽冷凝水罐,再用冷凝水泵输送到锅炉。冷凝水泵采用变频控制,冷凝水罐差压变送器测量出冷凝水罐液位变化值,DCS控制系统根据计算结果调整冷凝水泵变频器的输出频率,从而使冷凝水罐的液位保持在设定范围内。

4.4精馏塔取酒控制:我们根据多年酒精生产自控的经验,选择了精塔中温、中上温、中下温、顶温中温的温差、取酒流量多个变量组成复杂控制系统,来控制精塔取酒。精塔中温、中上温、中下温、顶温、取酒流量等参数送入DCS控制系统,DCS控制系统根据内存的数学模型作出计算、比较、判断,计算出调节阀的开度,从而使精塔取酒可应对各种参数的变化,达到取酒的无人操作。

5、回收塔系统

5.1回收塔进料罐液位控制:对于回收塔进料罐液位的控制,我们采取了液位和流量的串级调节??刂剖?,以回收塔进料流量为主变量,以回收塔进料罐液位为副变量,回收塔进料泵采用变频控制。

5.2回收塔塔釜液位控制:在回收塔排废水管道上安装有调节阀。塔釜差压变送器将塔釜液位变化值送入DCS控制系统,DCS控制系统根据计算结果来调整调节阀的开度,达到控制塔釜液位的目的。

5.3回收塔取酒:回收塔取酒是以回收塔中温为变量的PID控制调节。

三、DCS系统组成及画面

1、DCS系统硬件组成:本DCS系统硬件由控制系统和监控部分组成??刂葡低逞∮昧薙7-400的CPU系列,监控站由三台上位机组成。三台上位机选用DELL计算机,配三台20″液晶显示器组成监控系统。三台上位机为一台工程师站,二台操作员站,工程师站又可兼作操作员站,这样,我们在控制室的显示器上,可以同时监控三个不同的画面。

2、组态软件:在组态软件的选择上,根据用户技术力量和使用习惯,可选择组态王或WinCC组态软件。

3、控制画面介绍:

3.1工艺流程图画面:五塔差压系统设备较多,检测控制点也很多,不可能将所有设备及参数在一个画面上显示。我们将五塔差压系统分为三个显示画面,分别是:粗塔及真空控制系统、稀释塔及精塔系统、甲醇塔及回收塔系统。这三个工艺流程画面,可以同时在三个显示器上显示。工艺流程画面,是我们在生产过程中监控的主要画面。在工艺流程画面上,工艺设备及管线按相对位置,构成了工艺流程,各设备及管道的检测控制点也按相对位置,布置在工艺流程画面上。各个工艺检测点以数字量的形式,显现在监控画面上,各个控制参数,均设置了开窗菜单功能,可以利用鼠标方便地打开、关闭窗口??梢岳檬蟊攴奖愕氐髡鞲隹刂撇问?,调整变频器或调节阀的开度。

3.2参数列表画面:在五塔系统中,参数众多,不可能在一个显示屏幕上显示。为此,我们设置了参数列表画面。在列表画面上,所有参数均以数字量的形式显示出来,整个画面布置,有些类似于传统的仪表盘。对于需要控制的参数,均设置了点击开窗功能,用鼠标打开窗口,可进行控制参数的调整。

 

供稿:网络转载

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