乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法與流程
2023-05-25 12:35:56
本發明涉及自動化控制領域一種乙炔生產工藝操作的控制方法，尤其是對置換與加料操作過程的DCS控制方法。
背景技術：
目前，公知的乙炔生產工藝技術已經很成熟。主要工藝流程為：採用電石法生產乙炔。將粉碎後的一定規格的電石塊由鬥式提升機乙炔發生器小料鬥、貯鬥進入發生器發生倉中，電石和水反應生成乙炔氣，生產的粗製乙炔氣經氣液分離後進入氣櫃儲存，氣櫃內的乙炔除去硫化氫、磷化氫等雜質後成為精製乙炔，再除去水分後進入壓縮機，加壓至 2.5MPa 的乙炔氣再經除油和除水後送至用氣裝置或乙炔充裝供下一工序使用。上述工藝過程多採用DCS集散控制系統控制，DCS集散控制系統由硬體和軟體構成，其中硬體包括現場控制站、操作站、工程師站、通訊網線等；軟體包括作業系統平臺及工業控制用的DCS組態軟體，所用DCS硬體配置及軟體配置各有不同，其中乙炔發生器置換與加料階段中放空閥、料鬥、充氮閥、貯鬥的操作為操作環節的關鍵因素，如浙大中控JX-300控制系統亦可用於此乙炔生產裝置。上述技術直接應用於乙炔發生器生產乙炔氣的工藝及其控制，主要問題是原電石加料和置換為手動操作，且操作過程中是否具備充氮條件、置換時間、閥門開度等，操作頻繁，且人為判斷時，以操作曲線或人為記錄時間為依據，存在人為控制比較困難，失誤現象較多，難以達到合理轉換的目的，存在安全隱患。「乙炔發生器加料和置換操作自控研究」（ 《化工自動化及儀表》2014年第1期第84-85頁，作者劉春豔，吳明生）、「乙炔發生器加料及置換操作自控程序改造」（ 《聚氯乙烯》2010年第11期第34-35頁，作者閆澤民，吉榮軍）公開了一種方法，在置換與加料過程採用了自動控制方法。因其對置換時間沒有特別限制或保證，所以存在置換時間不足產生安全隱患的風險；其次，還因其對所有內部開關及閥位置沒有復位，所以存在有程序不執行或混亂執行的風險。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種操作方便、可實時調控、利於工藝操作、降低操作人員勞動強度、適合乙炔發生器生產乙炔氣的DCS控制方法。
一種乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法。DCS控制乙炔發生器的放空→充氮→加料→反應過程。其中乙炔發生器頻繁進行的放空→置換→加料→反應手動操作過程最為頻繁且有時間要求。上述放空、充氮、加料、反應過程原為操作人員電腦上人工操作，現改為選擇發生器後由DCS自動控制完成；上述置換過程時間原為操作人員藉助曲線判斷是否滿足置換時間段，現改為DCS內部計時器完成設定置換時間值T1後，上述置換時間DCS機櫃中新增加時間繼電器設定置換時間值T2，當置換時間滿足T1和T2，自動進行下一程序步驟，上述同時如果DCS判斷充氮壓力小於A值，置換時間T1+2分鐘，置換時間T2+2分鐘，置換時間同時滿足T1+2分鐘和T2+2分鐘，自動進行下一程序步驟，上述自動操作過程置換與加料結束，現將所有內部開關及閥位置復位為初始狀態，最後進入反應階段。
如上所述的乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法，其DCS控制系統由硬體和軟體構成，其中硬體包括現場控制站、操作站、工程師站、通訊網線等；軟體包括作業系統平臺及工業控制用的DCS組態軟體。
如上所述的乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法，其中放空→充氮→加料→反應作為主要操作程序。
如上所述的乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法，其上述T1值設定為6分鐘。
如上所述的乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法，其上述新增加時間繼電器併入DCS控制系統，同時同步作用，T2值設定為6分鐘。
如上所述的乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法，其上述如果DCS判斷充氮壓力小於A值，置換時間T1+2分鐘，置換時間T2+2分鐘，置換時間同時滿足T1+2分鐘和T2+2分鐘。
如上所述的乙炔生產工藝操作置換與加料的控制方法，其上所述程序結束，增加DCS控制內部開關量，並新增內部開關及閥位置復位程序，其作用是將所有內部功能開關及閥位置為初始位置。
因為本發明將乙炔生產工藝操作置換與加料改為自動過程，解決了原來操作人員誤操作、置換時間過長過短的問題。經過自動加料程序，使得乙炔發生器內反應更能達到理想控制標準，從而使反應平穩，保證並優化了產品質量，同時還具有操作方便快捷、減輕工人勞動強度、克服人為因素對產品質量的影響。新增加控制站現場時間繼電器與DCS程序中計時功能塊同時作用，解決了對置換時間不足的問題，新增時間限制或保證，避免置換時間不足產生安全隱患的風險。其次，新增加DCS控制內部開關量，並新增內部開關及閥位置復位程序，其作用是將所有內部功能開關及閥位置為初始位置。提高了安全穩定性。減少事故發生率、實現了乙炔生產關鍵工序的自動控制、提高了工藝參數檢測精度和控制精度等優點。本發明可廣泛應用於不同乙炔反應及乙炔生產過程的單迴路、多迴路控制。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明實施例1的乙炔生產工藝流程示意圖。
圖2是本發明實施例1的乙炔放空→充氮→加料→反應控制中順序控制及邏輯判斷圖。
圖1中，1.加料輸送機，2.小料鬥，3.1#貯鬥，4.2#貯鬥，5.乙炔發生器，6.出料管線。
圖2中，為DCS集散控制系統中乙炔置換與加料控制編程邏輯圖。
具體實施方式
參照附圖1－2，本發明實施例1為DCS控制乙炔發生器置換和加料過程：放空→充氮→加料→反應過程，其中放空與充氮是置換的關鍵程序之一；當一個完整操作過程開始，氮氣總管壓力大於設定值A，可對1#貯鬥放空閥控制打開；放空判斷結束可進行充氮置換，置換時間設定T1 、時間繼電器設定T2與置換按鈕啟動滿足加料條件後，可以進行2#貯鬥加料。在乙炔發生器5中反應過程為間歇式反應，溫度與壓力為關鍵控制指標。正常反應溫度控制在84℃，發生壓力在7.5KPa。料充分反應完畢可進行下一循環操作。如此往復循環操作。DCS集散控制系統由硬體和軟體構成，其中硬體包括現場控制站、操作站、工程師站、通訊網線等；軟體包括作業系統平臺及工業控制用的DCS組態軟體，此技術直接應用於乙炔發生器生產乙炔氣的工藝及其控制。乙炔發生器上部2、3、4按DCS控制包括如下依次進行的程序：預設氮氣總管壓力值A值為0.35MPa，再預設3前充氮閥置換時間值為T1，預設置換時間繼電器時間值為T2，進行順序加料後再全打開氮氣調節閥，判斷是否到A值（0.35MPa），未到A值則返回上步，達到A值，則進入自動控制階段，判斷是否到達T1值，小於A值，則返回上步，達到A值，則進入下一程序步驟，即關閉氮氣閥，關閉放空閥，停止置換程序。上述置換與加料階段DCS控制包括如下依次進行的程序：置換合格且1#貯鬥滿鬥，可以進行2#貯鬥的加料程序，加料結束，則進入乙炔發生器的反應階段；此時判斷2#貯鬥壓力小於25KPa，放空閥與充氮閥關閉。
實施例2與實施例1不同之處在於：預設充氮置換時間值T1為6分鐘，如果氮氣總管壓力小於預設A值，則T1+2分鐘。即充氮8分鐘為判斷依據。
實施例3與實施例1不同之處在於：控制站新增加時間繼電器裝置，預設時間繼電器值T2為6分鐘，如果氮氣總管壓力小於預設A值，則T2+2分鐘。即充氮8分鐘為判斷依據，且T1 與T2必須同時滿足時間條件。
實施例4與實施例1不同之處在於：增加DCS控制內部開關量，並新增內部開關及閥位置啟動與復位程序，其作用是將所有程序結束時，將所有內部開關及閥位置復位為初始狀態。
上述實施例中預設壓力、溫度、置換時間參考值可以根據經驗需要取多個，具體取值與乙炔發生器、料鬥、貯鬥的大小、反應特性等有極為重要的關係。
上述實施例中預設充氮置換時間T1=T2。
本發明主要是對置換和加料階段的控制站中增加了時間繼電器、增加了DCS控制置換時間的設定與判斷程序、對程序中新增內部開關及閥位置啟動與復位程序等作了改進，其它與已有技術相同。