ECS-100应用汇编

严禁转载本书的部分或全部内容。

在不经预告和联系的情况下，本书的内容有可能发生变更，请谅解。

本书所记载的内容，不排除有误记或遗漏的可能性。

如对本书内容有疑问，请与我公司联系。

版次：2004年1月第一版第一次印刷发行日期：2004年1月1日印数：001~1000版权：浙江浙大中控技术有限公司所有1目录1、ECS-100在离子膜烧碱装置中的应用 (1)2、ECS-100在热电中的应用 (6)3、ECS-100在水泥生产装置中的应用 (11)4、ECS-100在汽柴油联合加氢精制装置中的应用 (15)5、ECS-100在批量配方生产中的应用 (21)6、ECS-100在均热炉控制中的应用 (26)7、ECS-100在化学制浆中的应用 (30)8、ECS-100在苯胺装置中的应用 (33)1ECS-100在离子膜烧碱装置中的应用1.1项目背景烧碱的生产有隔膜电解、水银电解和离子膜电解三种方法。

隔膜法生产的50％液碱含盐高达1％，不适用于化学纤维等工业。

长期以来高纯氢氧化钠完全由水银法获得，碱液含盐量可小于50mg/L。

离子膜法技术是七十年代中期出现的一种制碱方法，具有投资省、技术先进，节能效果显著、产品质量好、无石棉和汞污染、经济效益高等优点，已被公认为是目前技术上最先进、经济上最合理的烧碱生产方法，由于其具有纯度高、杂质少的优点，还广泛用于医药、化纤、水处理等需要高纯碱的行业。

我国自从80年代引进日本旭化成的离子膜生产技术以来,一直在探索研究工艺、自控以实现国产化，也取得了很大的成果，然而自控部分大多仍采用进口的DCS或PLC，国产的控制系统由于各种各样的原因没能在离子膜装置中得到大力推广。

为了适应市场的需要，某公司在原有I期2万t/a离子膜基础上进行扩建，II期的2万t/a 离子膜仍采用意大利DENORA公司的技术，总规模达4万t/a原来2万t/a离子膜的控制系统是引进装置时配套的Siemens S5 PLC系统，由于是使用年数较长，再加上备品困难、用户对系统的了解不深等原因，已经严重影响了安全、高效的生产。

因此，厂方要求在II期的控制系统中把I期的测点也全部引入，原有的控制方案也在新系统中实现。

系统的规模就比较大，有1100多个I/O点，模拟量控制回路80多个，其中包括30多个复杂控制回路，并有5个较大规模复杂逻辑控制程序及安全连锁控制系统。

1.2工艺流程简介离子膜装置有盐水一次精制过滤、盐水二次精制（螯合树脂塔）、入槽盐水处理、电解槽、阴极液处理、盐水脱氯、氯酸盐分解、氯气氢气并网、公用工程等工序的过程控制和五个较大规模的逻辑顺序控制及安全联锁系统，主要分为：盐水系统、碱系统和电槽系统三大部分。

一次精制是添加过量NaOH和Na2SO3来除掉钙、镁离子。

经过处理以后盐水中钙、镁离子的含量降到10mg/l以下，重金属离子总量低于1mg/l。

二次精制就是通过螯合树脂进一步降低一次盐水中钙、镁离子含量，一般要求降到20～30ug/l。

它的基本原理就是树脂中的中心离子通过配位键和络合物相结合形成络合物，表现出一定的化学吸引力。

另外，二次精制中还包括树脂的再生，原理就是在已“洗脱”金属离子的“H”型树脂中加入NaOH，调节PH值，使树脂又回到吸附前的状态。

1图 1 二次盐水精制工艺流程图电解主要是利用具有固定离子和对离子的膜有排斥外界溶液中某一离子的能力。

化学反应式如下：阳极反应：阴极反应：1.3解决方案1.3.1 系统配置该工程为离子膜Ⅰ期（DD槽）和离子膜Ⅱ期（DN槽）的DCS控制系统，设置了三个控制站和三个操作站及一个工程师站。

三个操作站的功能完全相同，即每个操作站均可对DD槽、DN槽系统进行检测、操作。

测点清单如下：序号信号类型测点数量23电流信号 4201 模拟量输入热电阻信号 392 模拟量输出 823 开关量输入 3984 开关量输出 1665 合计 11051.3.2控制策略结合DENORA公司离子膜生产工艺的特点，我们对槽液位、槽压力、温度、预过滤盐水泵出口压力、去树脂塔精制盐水流量、精盐水高位槽进口浓度、精盐水高位槽液位、氯气总管压力等采取常规控制；对再生水量、再生HCl量、再生NaOH量、过滤盐水流量、过滤盐水液位、HCl流量、氢气压力、冷却水调节、NaOH出口温度调节、NaOH流量调节、淡盐水受槽出口PH控制、脱氯塔压力、硫酸钠浓度、盐酸浓度控制、过滤盐水中和罐PH调节、混合器出口PH调节、TOELS盐水流量控制、加热器出口温度控制、一次盐水流量遥控、槽液位、蒸汽调节等采取自定义控制回路。

在离子膜烧碱生产过程中盐水二次精制、盐水过滤、电解等三道工序是控制的重点也是难点。

由于篇幅的关系，在此不做详细的介绍。

在离子膜工艺中存在较多的联锁控制，如在整流、压力、液位、温度、流量、PH、REDOX、泵、风机、调节阀、ON/OFF阀之间有许多复杂的安全联锁。

这里举例介绍紧急停整流联锁和氢气阀门紧急开关联锁。

紧急停整流和整流停的联锁在离子膜生产中最为重要，它同时与多种工艺状况相关联，该联锁的框图如下图。

图 2 紧急停整流和整流停联锁框图电解槽正常运行时，氢气切断阀由操作员打开，当整流停时，该阀门由联锁关闭。

该阀门同时需要提供联锁屏蔽功能，整流停时，操作员根据工艺需要可以把联锁屏蔽开关置OFF，此时可以对阀门进行操作。

在整流运行时，该联锁功能自动投运。

该联锁的框图如下图。

图 3 氢气切断阀联锁框图1.4应用效果从系统投运以来，运行良好，控制功能完全满足工艺的要求，自动投运率高，I期系统中原有的一些手动回路也成功地改为自动回路。

另外，树脂塔和过滤器原来采用PLC控制，这次全部由ECS－100系统实现了全部PLC的功能，在操作、维护等方面具有明显的优势，效果好。

系统投运以来具有以下几个特点：1、系统安全性好控制系统设计可靠，具有详尽的事故判断及快速反映能力，对各种意外情况能进行正确、有效的处理，联锁动作及时准确，对保护生产装置以及离子膜起到了很好的作用。

2、运行稳定系统自投运以来，工作正常，各类卡件也都达到了相应的技术指标。

43、自控投运率高工艺正常的情况下，自控投运率在90%以上。

4、画面操作方便、功能强大各种画面全部采用中英文描述，并且可以自由切换。

给开车的外方人员提供了极大的方便，深得外方专家的好评；同时系统功能强大，人机界面清晰，大大缩短了操作人员培训的时间并使系统现场调试时间短、投运时间快。

1.5意义该工程不仅仅直接为用户节省了几百万的投资费用，同时通过这次成功的应用，我们可以摆脱国外控制系统占据绝大部分离子膜装置的现状，为今后类似装置的控制系统的选型提供了很好的典范，也可以为国家、为企业节约宝贵的外汇。

截至目前为止，浙大中控的JX-300X、ECS-100已经在国内的多套离子膜烧碱装置中得到成功应用。

系统最终的成功投运以及长时间的稳定运行再次表明了国产的控制系统完全可以满足离子膜烧碱装置的自控要求。

56ECS-100在热电中的应用1.1 项目背景某厂热电主体设备包括3×160T/H 煤粉炉，1×12MW 抽凝机组、1×6MW 背压机组等，初期采用常规仪表进行监控，日常操作人员较多、系统维护工作量大，故采用DCS 进行改造以提高燃料转化效率。

此次改造要求将原有的监控测点全部引入DCS 系统且实现原控制方案，并增加部分控制回路。

1.2 工艺流程简介煤经磨煤机磨成煤粉后由粗粉分离器、细粉分离器分离，然后由一次风送入炉膛燃烧，燃烧后的烟气经过热器、省煤器、空气预热器、除尘设备、引风机、烟囱排入大气。

锅炉汽水循环为：给水经给水泵送入高温加热器，然后经省煤器送入汽包；水从汽包流向下降管，经受热面吸热成为汽水混合物，回到汽包；汽水混合物经汽包中汽水分离器，分离出蒸汽送至低温过热器过热，再流经减温器以控制蒸汽温度；蒸汽再经高温过热器、过热器集箱去汽机或热网，然后经主汽门、调速器进入汽轮机，推动汽轮机叶轮做功后进入凝汽器，在凝汽器中冷却成水后回除氧器，再从除氧器到给水泵完成汽水循环。

DCS 系统包括锅炉与汽机检测系统、MCS （模拟量控制系统）、SCS(顺序控制系统)、FSSS(炉膛安全监控系统)、ETS(汽机紧急停机保护系统)、锅炉风粉在线检测系统、锅炉性能计算等。

1.3 解决方案1.3.1 系统配置根据测点规模与厂方操作管理要求， 设置了5个控制站、7个操作站、1个成本核算站、1个工程师站。

7个操作站的功能完全相同，即每个操作站均可对各锅炉、汽机系统进行检测、操作。

测点清单如下： 序号 信号类型 测量点数电流信号 504热电阻信号 2561 模拟量信号输入 热电偶信号 882 模拟量输出 1443 开关量输入 5124 开关量输出 6565 合计 21601.3.2控制策略结合热电生产的工艺特点，对锅炉汽包水位采用三冲量控制；对主汽温度采用带前馈单回路调节；对主汽压力控制、一、二次风调节、引风调节、磨煤机出口温度调节、磨煤机入口负压调节、减温器温度调节、减温器压力调节、热井液位调节、除氧器液位、除氧器压力调节等采取自定义控制回路。

在热电工艺中存在较多联锁及保护控制，如锅炉FSSS (炉膛安全监控系统)、MFT(燃料跳闸系统)、锅炉大联锁、锅炉及汽机各子系统的顺序控制及联锁、汽机ETS(汽机紧急停机保护系统)等。

锅炉燃烧系统的控制是控制的重点也是难点。

由于篇幅的关系，在此不做详细的介绍。

锅炉MFT和汽机ETS对热电的安全生产十分重要，此处仅简单介绍汽机ETS保护，框图如图4所示。

7图 4 汽机ETS保护框图8图 5 汽机ETS保护界面当主汽门开闭行程开关处于开位且紧急停机按纽按下、轴向位移>=1.4mm、润滑油压<=0.2kgf/cm2、汽轮机发电机轴承温度>=75℃、推力轴瓦温度>=75℃、凝汽器真空<=0.061MPA、发电机跳闸、汽机转速高时磁力断路油门电磁阀动作、调压器电磁阀动作、关闭抽汽逆止、关抽汽电动门。

当油开关切断、主汽门开闭行程开关处于关位时调压器电磁阀动作。

当油开关切断时超速控制电磁阀动作，经延时（油开关切断延时）超速控制电磁阀释放。

当油开关切断时关闭抽汽逆止门。

1.4应用效果系统自2002年10月投运以来，运行平稳可靠，控制功能完全满足工艺的要求，自动投运率高，在易操作、易维护等方面具有明显的优势，效果非常好。

具有以下几个特点：1、系统安全性好控制系统设计可靠，具有详尽的事故判断及快速反映能力，对各种意外情况能进行正确、有效的处理，联锁动作及时准确，对保护工艺装置以及安全效果起到了很好的作用。

2、运行稳定系统自投运以来，工作正常，各类卡件也都达到了相应的技术指标。

3、自控投运率高工艺正常的情况下，自动控制投运率在90%以上。