聚氯乙烯PVC聚合釜控制方案

1、聚氯乙烯PVC聚合釜控制方案一、系统概述PVC聚合反应控制采用MACS集散控制系统（简称DCS系统）。系统主要 由操作站、控制站、通信总线、信号模块等组成。DC且系统的控制站直接与现场生产装置相连，它承担现场信号的实时采样、处理、控制、输出，并与操作 站进行数据通信。而操作站一方面接收操作人员的指令（人机会话），通过通 信总线向操作站发送相应的命令，同时接收控制站回送的数据，并对这些数据 进行显示、报警、存储、打印等。DCS系统内各个节点（操作站与控制站）之 间的信息交换是通过通信总线来实现的，系统硬件原理图如图1。PVC聚合反应DCS系统控制主要装置包括：聚合釜、回收系统、公用系统。聚合工段

2、生产装置图1： PVC聚合反应DC系统结构图二、系统控制要求冷搅拌30分钟结束-升温，开热水上水阀及回水阀，通过夹套来加热聚合 釜，诱发聚合反应-升温至切换温度，关热水上水阀及回水阀，开循环水回水 阀- 聚合反应，通过改变循环水阀位开度来控制反应釜内温度到要求的范围内 反应釜压力低于出料压力（反应釜温度不变），方可出料。此处循环水的目 的是为了带走放热反应的多余热量，控制反应釜内的温度。不同型号的树脂， 要求控制的反应温度、反应压力等参数均不相同，需分别设置控制程序，各温 度控制值-2.5 C为偏差报警限。6#釜温度控制（主环）6#釜夹套水温控制（副环）IX'DC£系统循环回

3、水H-1D9-6TillTI-107-6高压水删H4I5-SCocIk4TUI 1OD-S AC3niiiocY悬浮液去回收槽热水回水循环进水TUI 1 叶 $檢水遊水VL-J02-8H图2:聚合釜工艺流程图三、温度控制方案聚合釜温度控制基本上采用 串级控制方案，以釜内温度作为主调变量，夹 套水温作为付调变量，控制输出将调节循环水上水阀的开度。同时，循环水回 水阀处于开启状态。下面将对釜合反应分两个阶段进行分析串接控制。在反应前期（升温结束后备20分钟），釜温与反应温度设定值还存在较大 偏差，如果立即投入带积分作用的定值串级控制，将会引起积分饱和，致使升 温的过渡阶段温度超调。所以在这一阶段，

4、DCS系统采用变给定的串级控制，如图3所示。上图中，串级控制器给定值SV各由程序设定模块PGSU输出决定，给定值SV 将随时间t变化而逐渐增大；而SV-t关系曲线将由现场调试得出，此曲线起点为 升温结束时的温度，终点为温度设定值，整个过程的时间为 20分钟。次阶段结 束后，DC系统自动进入“正常反应”阶段。在正常反应阶段，DC将采用定值串级控制，控制器的给定值 SV就是操作人员设定的“反应温度设定值”，如图4所示。此设定值将决定PVC勺型号+TIC1 10A6TIC110B6PID （较强） 纯比例Pr1 6#釜反应温度6#釜反应 温度设定输出 循环水阀位图4正常反应串接控制6#釜夹套水温在此

5、阶段，为了减小余差（温度波动0.3 C）,提高控制精度和PVC勺质量， 串级控制的主调节器将具有较强的积分作用，这些主副环 PID参数需进行现场调 试决定。在DC系统中，反应前期与正常反应的串级控制采用了两个不同回路中的串 接控制模块CSC因为这两个CS模块在两个回路中，所以反应前期与正常反应 的串接控制的P.I.D参数可以具有不同值，以适合反应前期与正常反应这两个阶 段对象特性的变化。“出料”阶段的控制与正常反应阶段控制方案基本一致， 在此不再赘述。上述控制，每一只聚合釜基本相同，但由于每一聚合釜的对象特性并不相 同。所以需要对一只釜单独整定P.I.D参数,包括“反应前期”变给定串级控制 参

6、数和“正常反应”阶段的定值串级控制参数。这些参数需要现场调试决定。聚合工段DC控制包括：* 1-7# 反应釜温度控制。上面已作详细分析；* 热水槽温度控制90 C± 2C* 热水槽液位控制。* 1、2号单体计量槽进、出料控制计量总量一一对应（计量槽液位上上报警限-下下报警限）， 所以必须合理设置液位报警限.* 软水计量槽进、出料控制与单体计量槽一样需要进行报警限调试。四、聚合釜操作规程聚合釜的DCSS作17#聚合釜的DC操作过程基本相同，以下将以6#聚合釜为例进行说明。聚合反应的操作步骤分为“预处理”、“抽真空”、“冷搅拌”、“升 温”、“反应前期”、“正常反应”、“出料”和“手动”

7、。前三步受到检测 和控制仪表安装不足的限制，所以并没有作实质性的输出控制。从步骤“升 温”开始，将由DCS系统实现自动控制，直至出料。DCS系统操作步骤处于“手动”状态下，操作人员可根据需要手动操作热水上水阀、热水回水阀、循 环水上水阀、循环水回水阀等，以满足某些特殊要求。1 、预处理 按“控制分组”翻至“ 6#聚合釜反应（一）”，在“ 6#釜操作步骤设定”仪表中按入“预处理”。在这一步骤中，DCS系统自动关闭热水上水阀、热水回水阀、循环水上水阀、循环水回水阀并锁定，不可开启。系统内部 将各种内部时钟清零，以备计时正确。2 、抽真空 在“6#釜操作步骤设定”仪表中按入“抽真空”。DC系统将从零

8、开始以秒为单位计时，并显示于“ 6#聚合釜反应（二）”画面的“计时时钟”，“分钟”，“秒钟”上。此步骤中，DCS系统仍然关闭热水上水阀、热水回水阀、循环水上水阀、循环水回水阀。3 、冷搅拌 在“6#釜操作步骤设定”仪表中按入“冷搅拌”。DC系统将完成“抽真空”步骤中类似的功能。4 、升温 在聚合釜升温前，操作工必须预先设定好“ 6#釜生产批号”，并 且检查“ 6#釜反应温度设定”，“ 6#釜出料压力设定”是否正确，否则DCS系 统将无法进行正常控制。在“6#釜操作步骤设定”仪表中按入“升温”（使用“ UP，“ DOWN 键及确认键），此时DCS系统将接受操作人员的命令开始升温，自动开启热水 上

9、水阀、热水回水阀，关闭循环水上水阀、循环水回水阀，并锁定这些状态。 当反应釜内温度升至切换温度Tm系统自动关闭热水上水阀、热水回水阀，开 启循环水回水阀。其中，切换温差（反应温度与切换温度 Tm勺差值）的高低由 DC根据夹套内的水温而定（通过查折线表实现），操作人员不必设定。合理的 切换温度将保证聚合釜从加热升温结束到正常反应开始阶段釜温平稳的过渡， 不至于太大的超调，以保证PV（产品质量。5 、反应前期 从切换温度Tn开始，DC系统进入“反应前期”状态。关闭 热水上水阀、热水回水阀，开启循环水回水阀，循环水上水阀（调节阀）的阀 开度将根据DCS系统的釜温串接控制器的输出来决定，如图 5。从升

10、温状态刚 进入反应前期状态时，由于此时釜温与正常的反应温度有较大的差值，所以循环水上水阀不可能打开，即阀开度为零。在这过程中，DCS系统的釜温串接控制器的给定值将根据时间推移逐渐升 高，直至到底设定的反应温度，它们所经历的时间和给定值上升速度各个釜不 尽相同（现场调试结果），具体数据如表二。而反应前期时间的计时显示在“6#聚合釜反应（三）”的“ 6#釜上升时间”中。时间一到，系统进入正常反 应阶段并在“ 6#釜操作步骤设定”仪表中显示“正常反应”。反应前期的时间 可以在自定义程序单独设置表1釜号1234567保温时间（秒）112001200 :12001200 :12001200 :12006

11、#釜温度控制6#釜夹套水温控制？6#釜反应_ ；、- 温度设定y-*TIC110A63TIC110B6循环水阀位输出6#釜温PV43夹套水温PV44图5:釜温串接控制器6 、正常反应系统进入正常反应阶段，系统自动关闭热水上水阀、热水回水阀，开启循环水回水阀，循环水上水阀的阀开度将根据DCS系统的釜温串接控制器的输出来决定，控制器的给定值为操作人员设定的反应温度。釜温串 接控制器的内环为夹套水温控制 TIC110B6,外环为聚合釜温度控制TIC110A6, 如图4，控制目的是使聚合釜内的温度达到 一反应温度设定值土 0.2 C。在此步 骤中，操作人员需监视聚合釜的温度，以防系统受到较大干扰（循环

12、水温突然 升高）的情况下失控而影响产品质量。在正常反应阶段，如果聚合釜内温度超出“ 6#釜反应温度设定”值3C, DCS系统将进行联锁，循环水回水阀和循环水上水阀全开，系统变成“手动” 状态，在这种情况下，操作人员应及时进行处理。当温度恢复正常后，操作人 员应在“ 6#釜操作步骤设定”仪表中改为“正常反应”。7 、出料 聚合反应到了后期，聚合釜内的压力将逐渐下降。当正常反应 阶段期间，釜内压力低于“出料压力设定”值，“ 6#釜操作步骤设定”中显示“出料”，表示PVC可以出料。此时系统仍处于正常反应期间的控制状态，但 此时阀门并没有锁定，操作人员可以改变这些状态，如开关热水上水阀、热水 回水阀及

13、循环水回水阀等。8 、手动 在系统运行中，如果有特殊需要，操作人员可以将“ 6#釜操作 步骤”中设定为“手动”，此时系统的控制状态为手操状态，即可以随意改变 6#釜热水上水阀、热水回水阀、循环水回水阀的开关，增减循环水上水阀的阀 门开度，此项操作通过夹套水温控制器 TIC110B6 （串接内环）的MV增减实现。 控制分组操作仪表说明：1 ） 6#聚合釜反应（一）1 6#聚合釜温度控制TIC110A6（串接控制外环）2 6#釜温器夹套水温控制TIC110B6 （串接控制内环）3 6#聚合釜压力 PIA1064 6#釜操作步骤设定 STEP65 6#釜反应温度设定 TC66 6#釜生产批号设定 N

14、UM67 6#釜热水上水阀 TV110A-68 6#釜热水回水阀 TV110C-62） 6#聚合釜反应（二）1 6#釜循环水回水阀 TV110D-62 6#釜出料压力设定 PA63 6#釜切换温差TA6,其中TC6=Tm + T-A64 空5 6#釜计时时钟 HOUR66 6#釜计时分钟 MIN67 6#釜计时秒钟 SEC68 空3） 6#聚合釜反应（三）1- 空26#釜升温自控TIC110A6 （反映前期串接控制外环）3 6#釜升温夹套水温自控TIC110B6 （反映前期串接控制内环）聚合釜DCS制注意事项1、釜温超过设定温度土 1.0 C为釜温上限/下限报警2、釜温超过设定温度土 2.0

15、C为釜温上上限/下下限报警3、温度控制偏差报警为土 2.5 C4、釜内温度超出反应温度设定值3C, DCS系统将进行联锁。5、如果17#釜泄漏量过大，将影响聚合釜的正常升温，应及时修改。6、因为DC系统17#釜操作画面基本相同，所以操作人员操作仪表应注意仪 表对应的釜号。7 、反应过程中不可修改“反应温度设定”值。聚合工段公用系统DC堂制试车规程1 、单体计量槽操作（ 1 、 2）a 、计量槽进料自控（ 1） 按“控制分组“第 1页“1单体计量槽”，按“增”或“减”将“ 1单体 计量 槽进料”开关拨向“进料”， 系统将自动打开单体进料阀、气相阀；关 闭单体出料阀，气相平衡阀。此时开始进料。当计

16、量槽液位上升到“ 上限报警值时”，系统将进行“液位上限报警”， 当液位上升到“上上限报警值”时，系统将自动关闭单体进料阀和气相阀，计 量槽停止进料，液位已满。计量槽的单位计量多少将取决于“单体计量液位报 警”上上限与下下限的差值。b 、单体计量槽出料自控 按“控制分组”第一页“ 1单体计量槽”按“增”或“减”键将“ 1单 计量槽出料”开关拨向“出料”，系统将自动打开单体出料阀、平衡阀，同时 关闭单体进料阀、气相阀。当计量槽液位下降至“下限报警值”时，系统将进行”单体计量槽液位低 限”报警，当液位下降至“下下限报警”时，系统将自动关闭单体计量槽出料 阀和平衡阀，此时，计量槽内液位已空，卸料完毕。

17、其中，修改 1单体计量槽液位报警限方法（此项操作必须在工程师状态下 进行）。方法一：修改组态中 1单体计量槽液位报警限。方法二：按“控制分组”，找到“ 1#单体计量槽液位” （LIAS1011），再 按”调整画面“，修改HH （上上限），HI （上限），L0 （下限），LL （下下 限）。c 、 2#单体计量槽控制 在”控制分组“第 2页“2#单体计量槽”中操作，操作方法同 1#单体计量 槽操作步骤。上述操作也可在“流程图中“进行，按”流程图“键，再按 F1 F8找到相 应的仪表或阀门，作相应的操作。2 、软水计量槽自控 该槽装有”软水进水阀”和“软水出水阀”计量前必须事先设定好“控制 分组”

18、第 3页“软水计量槽液位”的报警，包括报警上上限、上限、下下限、下 限。每次计量；软水多少将决定于“上上限”和“下下限”“调整画面”： HH-上上限；HI 上限；L0-下限；LL下下限。计量槽进水：“控制分组”按“”或“ “将计量槽进水开关打开”阀开“，开始进水。当软水计量槽液位到达上限报警；液位到达上上限，自动关 闭”进水阀“，此时表示软水计量槽已满。计量槽出水：按”“或“ ”将软水计量槽出水开关打开“阀开”开始出水进入相应的反应釜。当软水计量槽液位降至报警下下限（LL）系统将自动关闭“软水计量槽”出水阀，表示软水计量槽出水完毕。此项操作也可在“操作流程”中进行，按“ F1F8 “键寻找相应

19、的仪表进 行操作。说明：上述两项“软水计量槽”，“1#单体计量槽”，“ 2#单体计量槽”自控过程必须将“控制分组”第1页“公用部分控制状态”开关拨向“自 动”，如果处于“手动”状态，上述操作将失效。3 、热水槽控制热水槽装有“工业上水“和”蒸汽“两只调节阀，分别用于控制热水槽的 液位和水温。利用PID单回路控制：”热水槽液位控制“和”热水槽水温控制 “，操作工可以改变这两个回路的手、自动状态，处于手动状态时，可手动通 过改变阀位来改变液位和水温。按”自动“，并且改变调节器的设定值（SV，改变设定值可通过按下数 据再确认（按”确认“键）或按“增 ”“减”，“快增”“快减” 键。通过按此类键，可用

20、于改变调节阀的设定值或阀位；当调节器处于”自动 “状态（AUT，可改变设定值；而处于”手动“状态”（MAN，可改变调节 器的阀位输出值，而去改变相应阀的阀开度。参考数据（2型为例）正常反应釜内温度波动：土 0.2 C反应前期釜内温度波动：土 2.0 C反应时间：约7小时冷搅拌时间：30分钟正常反应夹套水温约：40 °C反应后期夹套水温约：37 C热水温：90 C五、操作要点和参数设置操作人员“升温”前必须检查：1 、反应温度设定是否正确一与所生产的树脂型号对应。2 、生产批号是否正确。如果生产批号为“ 0”，否则将无法升温。反应过程中，“釜温报警”类型:1 、釜温超过设定温度土 1.

21、0 C,釜温上限/下限报警；2 、釜温超过设定温度土 2.0 C,釜温上上限/下下限报警；3 、釜温超过设定温度土 2.5 C,釜温偏差报警；4 、釜温超过设定温度3.0 C,釜温极限报警联锁，进入手动状态，阀位为100%即循环水上水气阀全开。操作人员必须认真监视DCS提供于“报警一览”的这些信息，并作出相信 的安全措施。如果釜温超过设定温度3.0 C,并一直保持此状态，操作人员将无 法切入“自动”控制状态，因为釜温还处于危险状态。在这种情况下，操作人员应该“手操”，使釜温恢复正常（设定温度土 0.5 C），此时方才可切入“自 动”控制状态。并应该注意，这种情况下如果温差过大（釜温与设定温度差

22、大 于土C）切入自动控制一“正常反应”状态，将会引起聚合釜温度大幅度的波 动，所以 超温时必须手操阀位使温度正常并切入自动 。所有上述这些操作过程都被登录于“历史曲线”，可以通过对历史曲线分 析得出操作工是否有 误操作 。 在出现下述情况，首先将操作步骤切为“ 手动 ”，然后手操各阀门，。釜温检测故障，温度不动或跳动；阀门故障； 夹套水温检测故障； 超温无法自控； 其中手动状态下循环水上水阀开度改变是在“ i# 聚合釜反应（一）”通过 增减“i#釜温器夹套水温控制TIC110B6（串接控制内环）”的阀位M侏改变。 仪表技术员检查及整定参数 ：1 、软水计量槽报警限设置 修改软水计量槽液位“调整

23、画面”中 报警上限 HI 报警上上限 HH 报警下限 LO 报警下下限 LL其中（HH LL） 一一对应所计量软水总量。同时对DC输入组态中的软水计量槽液位作上述各项报警限的永久性修改。2 、1#单体计量槽报警限设置修改 1#单体计量槽液位“调整画面”中的报警上限 HI 报警上上限 HH 报警下限 LO 报警下下限 LL其中（HH LL） 一一对应1#单体计量槽所计量的单体总量。 同时对DC输入组态中的1#单体计量槽液位作上述各项报警限的永久性修 改。3 、2#单体计量槽报警限设置修改 2#单体计量槽液位“调整画面”中报警上限 HI 报警上上限 HH 报警下限 LO 报警下下限 LL其中（HH

24、 LL） 一一对应2#单体计量槽所计量的单体总量。同时对DC输入组态中的2#单体计量槽液位作上述各项报警限的永久性修4、反应前期串级控制PID参数“参数修改”中1 7#釜“ i#升温釜温自控TC110A”主环PID参数，正/反作用等;“i#升温夹套温度自控TC110B”副环PID参数，正/反作用等;5、正常反应串级控制PID参数“参数修改”中1 7#釜“i#釜温度控制TICIIOAi”主环PID参数，正/反作用等;“i#釜夹套温度控制TIC11OBi ”副环PID参数，正/反作用等;6、热水槽温度控制PID参数“参数修改”中“热水槽温度控制” PID参数，正/反作用等。仪表技术员应注意：当工艺

25、条件或生产的树脂型号改变后，引起控制效果不佳，需要进行 串级控制器的PID主副环参数整定。7、切换温差（反应温度与切换温度Tm勺差值）的高低由DCS艮据夹套内的 水温而定，操作人员不必设定。具体实现是：先定义 FXY8勺X-Y关系，即切换温 差与夹套水温的关系，在升温过程中，通过查折线表 FXY8得到相应夹套水温 的切换温差，也就决定了切换温度。所有“报警限”和“ PID参数”如果不作修改，将不必重新设置， DC系统将 一直保存直至下次被修改。六、“聚合釜超温工艺故障”软件指导1、升温过程升温结束5分钟后，检察“夹套水温” <50C故障提示：循环泵未开启热水进水阀未开启热水回水阀未开启热

26、水温度太低热水泵未开启 循环水进水阀漏反应温度设定值正常否 说明：所有上术故障报警提示只是“可能性”，所以极易出现“误报 警”，2、反应前期超前量>±2°C故障提示：循环水回水阀不可开启循环水回水阀前截止阀不可开启循环水温太高 循环水上水阀故障循环泵未开启热水进水阀漏串接控制 P.I.D 参数需修整2、 正常反应* 超调-1 C； 0P<5%故障提示：循环水阀漏；*超调+1C； 0P%<5%且循环水进口水温-出口水温<0.5 C报警提示：循环水流通存在问题；1 、 循环水回水阀不可开启2、循环水回水阀前截止阀不可开启3、循环水水温过高4、循环水上水调节阀故障5、循环泵未开启6、凉水泵未开启7、热水进水阀漏8、串接控制 P.I.D 参数需整定说明：OP>50%,入一T出<0.5 C ,表示循环水对聚合釜的降温效果极差，需 要进行检察循环水系统的流通能力，上述故障提示只是“可能性”，很有可能 出现“误报警”从目前情况看来，DCS系统聚合釜相关信息的检测由于受设备安装的限 制，是很不足够的，特别是在阀门或检测元件出现故障的情况下，要求对阀门 故障进行报警的依据是不足够的。如阀位开度反馈、循环水进水流量、循环水 水温检测控制等等都没有安装，这一切