解化集團公司的硝酸裝置由雙加壓硝酸裝置、全加壓硝酸裝置、常壓1—4#硝酸機組構成。全加壓硝酸裝置是2003年2月剛投產(chǎn)的裝置，常壓1—4#硝酸機組是60年代初投用的，經(jīng)多次改造一直使用常規儀表控制;雙加壓硝酸裝置是1997年由美國引進(jìn)的裝置，也一直使用常規儀表控制。隨著(zhù)使用年限的增加，儀表腐蝕老化問(wèn)題突出，故障不斷增多，直接影響工藝安全穩定生產(chǎn)。為確保工藝生產(chǎn)，提高自動(dòng)化水平，增強儀表控制系統的可靠性，2002年5—9月我們對硝酸裝置的儀表進(jìn)行改造，淘 汰了控制室的常規儀表，改用中控JX—300X DCS集散控制系統控制，從而實(shí)現了解化集團公司的硝酸裝置的集中控制。

    二、控制系統概述與構成

　　中控的JX-300X DCS充分利用了最新信號處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、可靠成熟的先進(jìn)控制算法，使其兼具了高速可靠的數據輸入輸出運算、過(guò)程控制和PLC聯(lián)鎖邏輯控制功能，獲得了廣泛的應用，特別是其性能價(jià)格比優(yōu)于同等規模的常規儀表系統，成了我們儀表改造首選的產(chǎn)品。

　　JX-300X的基本組成包括工程師站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通訊網(wǎng)絡(luò )SCnet II ，其系統結構如圖1所示：

圖1 JX-300X DCS系統結構

　　1、DCS的配置

　　基于JX-300X DCS系統的硝酸裝置計算機集散控制系統由一個(gè)多功能站（工程師站）、三個(gè)操作站、二個(gè)控制站和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò )組成，。

　　2、制站硬件及卡件配備

　　控制站完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監控功能，由主控制卡、數據轉發(fā)卡、I/O卡件、供電單元等組成?？刂普镜母鞣N卡件均可冗余配置，為了增加系統的可靠性，我們對控制站的主控制卡、數據轉發(fā)卡進(jìn)行了冗余配置。表1列出了控制站的硬件，表2為系統的I/O信號及卡件配備表。

　　表1控制站硬件

    三、工藝流程簡(jiǎn)介

　　雙加壓硝酸裝置的流程是首先原料液氨被送入氨蒸發(fā)器和輔助氨蒸發(fā)器。蒸發(fā)出來(lái)的氣氨經(jīng)過(guò)除霧器除去夾帶液氨后進(jìn)入氨過(guò)熱器加熱到95℃后，送至氨過(guò)濾器，過(guò)濾掉氣氨中油污和雜質(zhì)后，氣氨送到氨混合器中。

　　取自大氣的空氣經(jīng)吸入空氣過(guò)濾去灰塵和雜質(zhì)后，進(jìn)入空壓機，壓至0.795Mpa后,送至壓縮空氣過(guò)濾器中進(jìn)一步凈化后送至氨混合器中作原料氣使用。

　　氨氣和空氣在氨混合器中充分均勻混合后，約為80%，在約223℃下被送入氧化爐，并均勻分布鉑網(wǎng)上，氨在高溫下與空氣中的氧發(fā)生氧化反應，生成NO，并放出大量熱量，氣體經(jīng)過(guò)透平加熱器、燃燒室、廢熱鍋爐回收部分熱量后，出口的NOx溫度下降為228℃。經(jīng)過(guò)NOx的吸收，脫硝等工序后生產(chǎn)出硝酸，送至成品酸槽。

    四、控制方案

　　1 、雙加壓硝酸聯(lián)鎖控制

　　為保證設備穩定運行及人身安全而設置必要的聯(lián)鎖系統，使之能夠及時(shí)、準確地動(dòng)作。為此根據工藝要求，提出系統聯(lián)鎖控制。

　　1.1機組聯(lián)鎖系統聯(lián)鎖圖

　　注：聯(lián)鎖原理圖條件和動(dòng)作的描述為1

　　例：PSLL-1049C=1即機組潤滑油壓高 PSLL-1049C=0即機組潤滑油壓低

　　HY-1044=1即蒸汽透平入口閥關(guān)，電磁閥失電

　　HY-1044=0即蒸汽透平入口閥開(kāi)，電磁閥得電

　　1.2工藝聯(lián)鎖系統原理圖
　　

　　注：聯(lián)鎖原理圖條件和動(dòng)作的描述為1

　　例:TSHH-1001=1即網(wǎng)溫度高 TSHH-1001=0即網(wǎng)溫度低

　　FY-1012=1即氣氨調節閥關(guān),電磁閥失電

　　FY-1012=0即氣氨調節閥開(kāi),電磁閥得電

　　1.3冰機與加壓硝酸聯(lián)鎖原理圖

　　注：聯(lián)鎖原理圖條件和動(dòng)作的描述為1

　　例：PSH-2222=1即氣氨壓力高 PSH-2222=0即氣氨壓力低

　　PY-2222=1即氣氨壓力調節閥關(guān)，電磁閥失電

　　PY-2222=0即氣氨壓力調節閥開(kāi)，電磁閥得電

　　2、氨濃度控制原理

　　氨濃控制系統主要就是使氨—空混合器中氨含量控制在9—10%范圍內;避免氨濃度升時(shí),使氧化爐鉑網(wǎng)溫度升高,鉑網(wǎng)發(fā)亮、發(fā)白、損壞或引起氧化爐爆炸。氨濃度低時(shí),會(huì )降低氧化效率,增加消耗。

　　3、壓縮機防喘振控制原理圖
　　

　　PV= P出/ P入-0.083△P

　　喘振是壓縮機性能反常的一種不穩定運行狀態(tài)。壓縮機發(fā)生喘振時(shí)，不當會(huì )使壓縮機的性能顯著(zhù)惡化，氣體參數（壓力、流量）產(chǎn)生大幅度脈動(dòng)，大大地加劇機組的振動(dòng)，而且會(huì )使壓縮機組的轉子和定子經(jīng)受交變的動(dòng)應力使密封和軸承損壞，甚至發(fā)生轉子和定子相碰，引起爆炸等惡性事故。喘振還會(huì )引起氨濃度升高，空氣回流，至使氧化爐溫度升高，損壞鉑網(wǎng)。

　　在通常情況下，壓縮機的喘振主要是負荷減少所至，而負荷的增減則是由工藝所決定的。為避免壓縮機出現喘振，要確保在任何轉速下，通過(guò)壓縮機的實(shí)際流量都不小于喘振極限所對應的最小流量。為避免進(jìn)入喘振區，在喘振極限旁建立一條“安全操作線(xiàn)”作為安全工作的界限。

　　當壓縮機出口系統阻力升高、壓力增大，壓縮機入口流量減少，空氣過(guò)濾器阻塞，負荷調整不當，升、降轉速過(guò)快，引起機組發(fā)生喘振時(shí);可通過(guò)防喘振控制系統減緩或消除喘振，避免機組機械損傷,減少事故發(fā)生。

　　4、機組調速控制原理圖

　　機組轉速主要是靠手動(dòng)調節蒸汽透平入口蒸汽量來(lái)控制,當入口蒸汽波動(dòng)大時(shí),將會(huì )引起轉速突然下降,造成機組喘振,甚至停車(chē)。機組的轉速一般控制在900-1000rpm,合理的轉速可以提高機組出功功率,降低消耗。確保機組安全運行。

　　5、汽包液位控制原理圖

　　汽包水位是機組運行的一個(gè)重要參數，它反映了給水量與供汽量的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。如果水位過(guò)高，會(huì )破壞汽水分離裝置的正常工作,嚴重時(shí)會(huì )導致蒸汽帶水增多，從而增加在過(guò)熱器管壁上和汽輪機葉片上的結垢，甚至會(huì )使汽輪機發(fā)生水沖擊而損壞葉片。相反，如果水位過(guò)低則會(huì )破壞水循環(huán)，導致干鍋,水冷壁管道破裂。因此，機組啟停和正常運行時(shí)要求保持汽包水位相對恒定。如果水位超出正常范圍，輕則發(fā)出報警，重則停爐停機。構成給水調節系統的三沖量是汽包水位、主蒸汽流量及給水流量。汽包水位信號經(jīng)汽包壓力補償后作為主調的輸入，蒸汽流量信號經(jīng)溫度、壓力修正后與給水流量信號一起作為副調的反饋輸入。

    五、系統運行情況

　　自2002年10月JX-300XDCS投入生產(chǎn)至今，沒(méi)有因儀表設備故障影響工藝生產(chǎn)，機組未發(fā)生過(guò)喘振，大大提高了機組的運轉周期，機組運轉率由原來(lái)的85%提高到95%以上，降低了儀表故障率,減少了機組停車(chē)次數，降低了消耗和維修費用，穩定了生產(chǎn)工藝，減輕操作工的勞動(dòng)強度，受到工藝人員的好評。

　　雙加壓硝酸裝置停車(chē)后從點(diǎn)火到開(kāi)車(chē)正常一般需要六個(gè)小時(shí)左右，這期間平均每小時(shí)需耗蒸汽16t\h左右,而機組正常運行時(shí)平均每小時(shí)只需耗蒸汽7-8t\h。由于提高了機組運轉率，減少了機組停車(chē)次數，從而節藥蒸汽用量。

    六、系統評價(jià)

　　硝酸裝置使用的中控JX-300X DCS自運行以來(lái)，系統運行穩定、可靠，安全生產(chǎn)得到保障，產(chǎn)量有明顯提高，設備故障停車(chē)時(shí)間明顯減小，相應提高了鉑網(wǎng)得使用壽命，經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)。與其它DCS產(chǎn)品的使用效果對比，中控的JX-300X DCS產(chǎn)品具有更高的性能價(jià)格比，（組態(tài)工作簡(jiǎn)單明了，軟件功能豐富，能方便地實(shí)現一些復雜地控制方案。）可以提供更加完善的技術(shù)服務(wù)，選用國產(chǎn)的集散控制系統，有利于提高國內產(chǎn)品的市場(chǎng)竟爭力并為其發(fā)展創(chuàng )造良好的環(huán)境。

    [參考文獻]

　　1、《SUPCON JX—300X集散控制系統使用手冊》

　　2、《駐昆解放軍化肥廠(chǎng)氨加工車(chē)間工藝操作法》

　　3、《化工自動(dòng)化控制手冊》