文/褚玉慧

提升自控率 實現(xiàn)卓越運營

文/褚玉慧

濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司鈦白主裝置自控率已達(dá)到92%，關(guān)鍵工序全部實現(xiàn)數(shù)字化數(shù)據(jù)采集功能，自控率達(dá)到國內(nèi)鈦白行業(yè)最好水平。2012年2月，濟(jì)南裕興在總公司的指導(dǎo)下成立了由主管生產(chǎn)的廠級領(lǐng)導(dǎo)掛帥的自控率項目團(tuán)隊，運營維護(hù)車間副主任張慶新任技術(shù)負(fù)責(zé)人，在短短幾個月的時間內(nèi)，完成自控率由67%提高到85%以上的年度目標(biāo)。今年40歲的張慶新是自控儀表方面的技術(shù)專家，進(jìn)廠近20年一直從事計算機(jī)控制工作，曾帶領(lǐng)技術(shù)人員一起研究開發(fā)出了DCS系統(tǒng)在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用，首次實現(xiàn)了鈦白生產(chǎn)的程序控制。

組織有序 自控率快速提升

自動化是指機(jī)器或裝置在無人干擾的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進(jìn)行操作或控制的過程，其目標(biāo)是“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”。2012年2月初，自控率項目小組首先對公司所有自控裝置的情況進(jìn)行詳盡的摸底排查，掌握了各生產(chǎn)裝置的工藝流程、自控回路、現(xiàn)場儀器儀表等情況。隨后，又對項目組成員、DCS控制人員和部分工藝人員進(jìn)行了控制回路和PID參數(shù)知識培訓(xùn)工作，召開專題研討會和培訓(xùn)會議30多次。他們“每天一小步，一月一大步”，對控制回路進(jìn)行了PID參數(shù)的初步整定和優(yōu)化工作，從無到有再到優(yōu)。

鈦白生產(chǎn)主裝置DCS 控制系統(tǒng)采用橫河CENTUM-CS3000系統(tǒng)，控制規(guī)模近9000點，每條線設(shè)計自控回路約46個，投入聯(lián)鎖控制平均56個，工序覆蓋率達(dá)到了90%以上。他們在節(jié)省投資的前提下，盡可能提高裝置自動化水平，提高裝置運行效率，降低能源消耗，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而實現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。根據(jù)鈦白生產(chǎn)工藝特性，對影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序如沉降、水解、晶種制備的堿煮和溶膠等進(jìn)行了自控方案的設(shè)計及投運工作，實現(xiàn)了自動控制；對水洗、漂白和包膜等符合條件的工序進(jìn)行了PID參數(shù)的整定和優(yōu)化工作，使控制更加精確；鹽處理工序?qū)崿F(xiàn)了自動程序控制，漂白工序?qū)崿F(xiàn)了順序聯(lián)鎖控制，減少了流程的誤操作，提高了自動化水平；同時，鹽處理、包膜工序關(guān)鍵參數(shù)實現(xiàn)了數(shù)字化數(shù)據(jù)采集功能，為生產(chǎn)管理、工藝管理提供了數(shù)據(jù)支持，并實現(xiàn)了追溯性管理，提高了公司的信息化程度。在此基礎(chǔ)上，他們還自己設(shè)計了窗口彈出式聲光報警系統(tǒng)，運用到水解、轉(zhuǎn)窯、包膜、三洗等關(guān)鍵工序，這樣不僅減少了各工序之間的誤操作，而且報警具有了針對性和醒目性，能使操作人員及時準(zhǔn)確地了解報警情況，大大減少了工藝、設(shè)備事故的發(fā)生，提高了開車率和控制精度。

30萬噸硫磺制酸和廢酸濃縮裝置采用的是浙大中自SunyTDCS9200 DCS系統(tǒng)。他們根據(jù)工藝要求和自控現(xiàn)狀，先后更改控制方案3個，對硫酸裝置對焚硫爐出口溫度、轉(zhuǎn)化器二段進(jìn)口溫度、轉(zhuǎn)化器三段進(jìn)口溫度進(jìn)行了自動和回路的整定，并對轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)口爐氣溫度、干吸槽液位等7個回路進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化效果非常明顯。

鍋爐裝置原有控制回路45個，原來的上煤機(jī)是手操器操作，無控制回路，于是他們在每臺鍋爐的三個給煤機(jī)分別增加了控制回路，共增加了9個。隨著各個控制回路的投用，鍋爐裝置的安全性大大增強(qiáng)，而且減少了運行人員的工作強(qiáng)度。

截止目前，他們共完成46個手動改自動和75個回路的優(yōu)化整定工作，制定控制方案23個。2012年10月份，總公司對濟(jì)南裕興生產(chǎn)裝置進(jìn)行評估，主裝置自控投用率達(dá)到了92%，達(dá)到化工企業(yè)較高的自控率水平。

攻堅克難 各個擊破

“水解升溫自控回路”是他們遇到的第一個難題。流量計以前經(jīng)常發(fā)生超調(diào)（超出量程），對回路投入影響很大，崗位操作人員有時采取措施使用，有時使用手動控制，這樣一方面影響工作效率，另一方面易造成冒罐現(xiàn)象。他們采用由流量控制改為壓力和流量聯(lián)合、人工選擇控制模式控制閥門。改造后，自控回路程序穩(wěn)定運行，減輕了操作勞動強(qiáng)度，杜絕了本回路冒罐生產(chǎn)事故。

在“晶種溶膠自控回路”改造中，因原設(shè)計中未考慮自控程序，投料后一次、二次升溫蒸汽量、沸騰溫度、沸騰保溫蒸汽量和通汽時間都根據(jù)人工判斷，造成蒸汽浪費和勞動強(qiáng)度大，同時供汽壓力波動大、外界環(huán)境溫差、物料工況等影響因素使物料溫升1℃/min 的工藝要求很難精確達(dá)到，控制難度大。他們根據(jù)馮博士的指導(dǎo)設(shè)計了生產(chǎn)經(jīng)驗專家控制程序，通過研究理想狀態(tài)的歷史趨勢和工人操作經(jīng)驗數(shù)值，在升溫階段和沸騰保溫階段用程序根據(jù)供汽壓力等外界影響因素變化自動匹配經(jīng)驗蒸汽閥門開度值，合理控制蒸汽用量；在沸騰保溫階段用程序自動判斷是否到達(dá)保溫溫度和保溫時間，按需控制蒸汽閥門出汽量；用聯(lián)鎖程序?qū)⒄麄€工序?qū)崿F(xiàn)無人值守自動。自控回路程序穩(wěn)定運行月余，節(jié)省了大量蒸汽，基本滿足工藝要求，減輕了操作勞動強(qiáng)度，提高了控制精度。

公司3臺75t/h鍋爐裝置控制系統(tǒng)采用的和利時MACSV DCS系統(tǒng)，由于是EPC工程，遺留問題較多，項目組根據(jù)提高自控率的要求和鍋爐優(yōu)化控制的目標(biāo)，除了對除氧給水、減溫減壓公共部分的回路進(jìn)行了自動投運和PID參數(shù)的優(yōu)化整定外，還在吃透其設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，對原設(shè)計缺陷進(jìn)行了完善和補充。首先將汽包液位兩沖量控制改為三沖量控制并投入自動，經(jīng)過優(yōu)化整定，汽包液位控制相對平穩(wěn)；對引風(fēng)系統(tǒng)加入了平均值濾波功能，解決了PV值波動頻率快影響自控投入的問題；通過對控制回路模式的研究，又設(shè)計了回路模式變更報警，通過聲光窗口提示方式提示操作工，一方面增加了鍋爐運行的安全性，另一方面也大大減輕了職工的工作量。為了實現(xiàn)鍋爐負(fù)荷整體控制，又設(shè)計了上煤自動控制回路和斷煤后煤量自動分配系統(tǒng)，保證了上煤量的穩(wěn)定。風(fēng)煤交叉控制是鍋爐控制的難點和重點，我們查閱了這方面的大量資料，同馮博士積極進(jìn)行溝通，設(shè)計了風(fēng)煤交叉控制的初步方案，下一步對方案進(jìn)行優(yōu)化并投入運行。

優(yōu)化控制 期待實現(xiàn)卓越運營

在談到下一步打算時，張慶新說：下一步我們打算繼續(xù)在比較復(fù)雜的控制回路上下功夫，進(jìn)一步提升裝置自控率水平，實現(xiàn)降低成本、提高收益的目的。

在主裝置方面繼續(xù)優(yōu)化控制，根據(jù)設(shè)備和工藝條件優(yōu)化控制方案，穩(wěn)定工藝參數(shù)的控制，消除缺陷。比如，優(yōu)化潤濕密度控制，確定了采用串級加比值控制方案，在控制水量的同時控制下料量，克服脫鹽水水壓不穩(wěn)和供給量不足的情況下穩(wěn)定密度控制的問題。硫酸裝置逐步在單回路的基礎(chǔ)上構(gòu)建復(fù)雜控制回路，優(yōu)化運行參數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐方面主要是優(yōu)化負(fù)荷控制和燃燒系統(tǒng)的交叉控制，燃燒控制、富氧控制等復(fù)雜回路控制方案正在優(yōu)化中，待這部分工作完成后，預(yù)期收益將比較顯著。

曾經(jīng)指導(dǎo)濟(jì)南裕興提升自控率工作的馮博士曾說過，實施自動控制能更好地利用資源，做到產(chǎn)品領(lǐng)先，最終做到卓越運營。