一种全自动氯碱装置控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及氯碱装置智能控制技术领域，且公开了一种全自动氯碱装置控制系统，包括APC层、OPC服务器、常规控制层和氯碱装置，本发明专利技术通过氯碱装置的全自动控制系统根据生产装置的生产特点以及操作习惯，实现装置内各个系统之间，以及系统与外部环境之间的多变量协调控制，降低关键被控变量的波动幅度，实现生产过程的长期、稳定、安全、最优、卡边控制。全自动控制系统能有效的处理各生产单元相关变量之间的多变量控制，综合考虑上下游操作变量与被控变量之间的关系，更好的处理多个不断变换的工艺约束条件及各种干扰因素，将工况逐步推向最优工艺目标值，保证装置的整体、长期最优化。长期最优化。长期最优化。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动氯碱装置控制系统


[0001]本专利技术涉及氯碱装置智能控制
，具体为一种全自动氯碱装置控制系统。

技术介绍

[0002]氯碱工业指的是工业上用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠(NaOH)、氯气(Cl2)和氢气(H2)，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。主要有3种工艺：隔膜法，双电解池法，水银电解池法。
[0003]现有的氯碱装置控制系统采用集散控制系统(DCS)，集散控制系统(DCS)中的常规控制策略难以实现生产装置的多变量控制、多目标优化和多层次协调等功能，生产装置的操作运行仍主要依赖于操作人员的经验，无法满足生产装置高效、优化运行的要求，为解决上述问题，提出一种全自动氯碱装置控制系统，旨在针对各个系统的不同特性建立合适的控制方案，以实现对装置的整体优化控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供如下技术方案：一种全自动氯碱装置控制系统，包括APC层、OPC服务器、常规控制层和氯碱装置，所述APC层和OPC服务器双向连接，OPC服务器和常规控制层双向连接，常规控制层和所述氯碱装置双向连接，APC层包括工程师操作界面、氯碱装置全自动控制器系统和数据采集处理模块，工程师操作界面和氯碱装置全自动控制器系统双向连接，氯碱装置全自动控制器系统和数据采集处理模块双向连接，所述氯碱装置全自动控制器系统包括脱盐水工序控制器、一次盐水工序控制器、二次盐水工序控制器、电解槽工序控制器、蒸发器工序控制器、氯氢工序控制器、锅炉工序控制器和盐酸合成工序控制器。
[0005]通过采用上述技术方案；氯碱装置的全自动控制系统根据生产装置的生产特点以及操作习惯，实现装置内各个系统之间，以及系统与外部环境之间的多变量协调控制，降低关键被控变量的波动幅度，实现生产过程的长期、稳定、安全、最优、卡边控制。全自动控制系统能有效的处理各生产单元相关变量之间的多变量控制，综合考虑上下游操作变量与被控变量之间的关系，更好的处理多个不断变换的工艺约束条件及各种干扰因素，将工况逐步推向最优工艺目标值，保证装置的整体、长期最优化，全自动控制系统在DCS系统平台之上实施，采用上位机方式实现，硬件系统是上位机通过交换机与OPC服务器进行互联，建立上位机与DCS控制站数据传送的物理链接。
[0006]优选的，所述脱盐水工序控制器通过将传统的PLC控制转换为DCS控制，所述一次盐水工序控制器包括一次盐水工序控制策略，一次盐水工序控制策略包括无机膜过滤器工艺，一期控制策略；和无机膜过滤器工艺，二期控制策略，所述无机膜过滤器工艺，一期控制策略为；
[0007](1)ORP的平稳控制：以进3#折流槽亚钠流量调节阀为操纵变量，D0106出口精盐水
ORP为被控变量，建立控制器，实现对ORP的平稳控制；
[0008](2)精盐水储槽液位控制：以电解槽负荷、原再生泵变频为操作变量，精盐水储槽液位(LT109A)为被控变量，建立多变量控制器，实现工艺指标的平稳运行；
[0009](3)物料平衡：
[0010]中间槽液位LT02101、LT108、LT109A、LT109B为被控变量，精盐水变频AIJ0110a～b、过滤罐盐水槽JI10110a～b为操作变量，建立模型控制器，实现物料平衡；
[0011]NaOH罐液位(LT101)为被控变量，FIC_1028流量调节阀、FIC_102A流量调节阀、AICO20102流量调节阀为操纵变量，建立多变量模型控制器，实现各液位的平稳控制；
[0012]Na2CO3槽液位(LT111)、Na2CO3槽配制池液位(LT0111)为被控变量，Na2CO3提升泵变频为操作变量，建立多变量模型控制器，实现各罐液位的平稳控制；
[0013]所述无机膜过滤器工艺，二期控制策略为；以中间槽液位(LT020101)、Ca2+离子、反应槽出口PH值(AT02102)为被控变量，原卤泵流量变频(FIC02105A、FIC02105B)、NaOH流量控制阀(AIC02102)、Na2CO3流量控制阀(FIC02107)为操纵变量，建立多变量控制器，实现对各指标的平衡控制。
[0014]优选的，所述二次盐水工序控制器包括二次盐水工序控制策略，二次盐水工序控制策略为；
[0015]物料平衡：以过滤盐水槽液位(LT1401)、二次精盐水槽(LT1501)为操作变量，过滤盐水泵变频(P1401A～B)、FIC200201、FIC200202、FIC200203、FIC200204、FIC200205、FIC200206流量调节阀为操纵变量，建立多变量预测模型控制器，实现对各液位平稳控制，确保物料平衡。
[0016]优选的，所述电解槽工序控制器包括电解槽工序控制策略，电解槽工序控制策略包括电解槽温度控制、氢气氯气管网压差控制器、电解槽控制器、升降负荷控制器和分析仪校正计算模块，所述电解槽温度控制包括；
[0017]以碱液温度调节阀和盐水温度调节阀为操纵变量，以阴极液(碱液)温度、阳极液(盐水)温度和一次盐水温度为被控变量，以6个电解槽电流量为干扰变量，建立多变量模型预测控制，通过自动调节冷却水和蒸汽流量，控制各温度点，保证电解反应的正常进行。
[0018]由于盐水温度调节阀对于阴极液温度和阳极液温度的控制时间常数较大，因此在控制器中，特设计为盐水温度调节阀以控制一次盐水温度3TIZA
‑
161.PV为主；碱液温度调节阀以控制阴极液温度为主；
[0019]所述氢气氯气管网压差控制器包括；
[0020]氢气氯气管网压差控制是一个典型的多输入多输出问题，存在变量之间的相互耦合问题，以氯气管网压力调节阀、氢气管网压力调节阀为操纵变量，以氢气氯气管网压差、氢气管网压力、氯气管网压力为被控变量，以6个电解槽电流量为干扰变量，建立多变量模型预测控制系统，通过自动调节管网压力控制阀，首先确保压差稳定、再兼顾压力在一定范围内，且尽可能开大阀门开度，以保证电解反应的正常进行、延长离子膜使用寿命：
[0021]所述电解槽控制器包括；
[0022]电解槽的常规控制，由于无严格可靠的被控变量可作为标准，因此考虑以智能控制算法来实现，控制策略如下：
[0023]被控变量CV：出口碱液密度、出口盐水密度、出口盐水PH值、单个电解槽出口盐水
PH值
‑
；
[0024]操纵变量MV有：盐水流量R2001、盐酸流量、高纯水流量；
[0025]干扰变量DV有：电解槽电流量、电解槽进口盐水浓度；
[0026]以控制器投入时的各MV、CV、DV为基准值，
①
根据出口碱液密度和盐水密度的变化量以及电流量的干扰，模拟操作员人工操作的方式自动调节6路盐水流量和高纯水流量；
②
分别调整6个盐酸流量，控制6个电解槽出口盐水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全自动氯碱装置控制系统，包括APC层、OPC服务器、常规控制层和氯碱装置，其特征在于：所述APC层和OPC服务器双向连接，OPC服务器和常规控制层双向连接，常规控制层和所述氯碱装置双向连接，APC层包括工程师操作界面、氯碱装置全自动控制器系统和数据采集处理模块，工程师操作界面和氯碱装置全自动控制器系统双向连接，氯碱装置全自动控制器系统和数据采集处理模块双向连接，所述氯碱装置全自动控制器系统包括脱盐水工序控制器、一次盐水工序控制器、二次盐水工序控制器、电解槽工序控制器、蒸发器工序控制器、氯氢工序控制器、锅炉工序控制器和盐酸合成工序控制器。2.根据权利要求1所述的一种全自动氯碱装置控制系统，其特征在于：所述脱盐水工序控制器通过将传统的PLC控制转换为DCS控制，所述一次盐水工序控制器包括一次盐水工序控制策略，一次盐水工序控制策略包括无机膜过滤器工艺，一期控制策略；和无机膜过滤器工艺，二期控制策略，所述无机膜过滤器工艺，一期控制策略为；(1)ORP的平稳控制：以进3#折流槽亚钠流量调节阀为操纵变量，D0106出口精盐水ORP为被控变量，建立控制器；(2)精盐水储槽液位控制：以电解槽负荷、原再生泵变频为操作变量，精盐水储槽液位(LT109A)为被控变量，建立多变量控制器；(3)物料平衡：中间槽液位LT02101、LT108、LT109A、LT109B为被控变量，精盐水变频AIJ0110a～b、过滤罐盐水槽JI10110a～b为操作变量，建立模型控制器；NaOH罐液位(LT101)为被控变量，FIC_1028流量调节阀、FIC_102A流量调节阀、AICO20102流量调节阀为操纵变量，建立多变量模型控制器；Na2CO3槽液位(LT111)、Na2CO3槽配制池液位(LT0111)为被控变量，Na2CO3提升泵变频为操作变量，建立多变量模型控制器；所述无机膜过滤器工艺，二期控制策略为；以中间槽液位(LT020101)、Ca2+离子、反应槽出口PH值(AT02102)为被控变量，原卤泵流量变频(FIC02105A、FIC02105B)、NaOH流量控制阀(AIC02102)、Na2CO3流量控制阀(FIC02107)为操纵变量，建立多变量控制器。3.根据权利要求1所述的一种全自动氯碱装置控制系统，其特征在于：所述二次盐水工序控制器包括二次盐水工序控制策略，二次盐水工序控制策略为；物料平衡：以过滤盐水槽液位(LT1401)、二次精盐水槽(LT1501)为操作变量，过滤盐水泵变频(P1401A～B)、FIC200201、FIC200202、FIC200203、FIC200204、FIC200205、FIC200206流量调节阀为操纵变量，建立多变量预测模型控制器。4.根据权利要求1所述的一种全自动氯碱装置控制系统，其特征在于：所述电解槽工序控制器包括电解槽工序控制策略，电解槽工序控制策略包括电解槽温度控制、氢气氯气管网压差控制器、电解槽控制器、升降负荷控制器和分析仪校正计算模块，所述电解槽温度控制包括；以碱液温度调节阀和盐水温度调节阀为操纵变量，以阴极液(碱液)温度、阳极液(盐水)温度和一次盐水温度为被控变量，以6个电解槽电流量为干扰变量，建立多变量模型预测控制；由于盐水温度调节阀对于阴极液温度和阳极液温度的控制时间常数较大，因此在控制器中，特设计为盐水温度调节阀以控制一次盐水温度3TIZA
‑
161.PV为主；碱液温度调节阀
以控制阴极液温度为主；所述氢气氯气管网压差控制器包括；氢气氯气管网压差控制是一个典型的多输入多输出问题，存在变量之间的相互耦合问题，以氯气管网压力调节阀、氢气管网压力调节阀为操纵变量，以氢气氯气管网压差、氢气管网压力、氯气管网压力为被控变量，以6个电解槽电流量为干扰变量，建立多变量模型预测控制系统，通过自动调节管网压力控制阀，首先确保压差稳定、再兼顾压力在一定范围内，且尽可能开大阀门开度；所述电解槽控制器包括；电解槽的常规控制，由于无严格可靠的被控变量可作为标准，因此考虑以智能控制算法来实现，控制策略如下：被控变量CV：出口碱液密度、出口盐水密度、出口盐水PH值、单个电解槽出口盐水PH值
‑
；操纵变量MV有：盐水流量R2001、盐酸流量、高纯水流量；干扰变量DV有：电解槽电流量、电解槽进口盐水浓度；以控制器投入时的各MV、CV、DV为基准值，
①
根据出口碱液密度和盐水密度的变化量以及电流量的干扰，模拟操作员人...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾永寿，李国骁，魏相章，冉志辉，李卫东，余飞，侯新宇，
申请(专利权)人：重庆市映天辉氯碱化工有限公司，
类型：发明
国别省市：