基于DCS顺序控制实现精密过滤装置的自动控制

刘书安

摘 要：精密过滤是化工、能源、医药生产过程中常用的一种重要操作装置，本文重点介绍了精密过滤装置基于DCS的自动控制，以及在编程过程中遇到的问题及解决方法。

关键词：精密过滤；DCS；顺序控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.123

0 引言

精密过滤装置工艺要求复杂，一般配用可编程控制器PLC来实现逻辑控制功能。某电厂有机胺法烟气脱硫工程将过滤流程纳入DCS控制系统，利用顺序控制来实现过滤装置自动控制。由于整个过滤系统阀门设备繁多，连锁程控复杂，我们对工艺流程细致分析分解使其逻辑化，成功实现利用DCS来完成复杂顺序控制。

1 工艺概述

某电厂有机胺法烟气脱硫，有机胺液在运转过程中会富集烟气中的粉尘并影响工艺运行，因此设置一套过滤系统对粉尘进行清除。过滤系统采用温州东瓯微孔过滤有限公司生产的微孔过滤机，控制系统采用国电智深EDPF-NT+系统。

在吸收塔捕获烟尘后的脱硫胺液，通过加压泵，输送到微孔精密过滤机内，由主过滤机内进行固液分离，过滤后的胺清液返回脱硫系统。浓浆通过辅助洗涤压干过滤机洗涤并压干后，将固体烟尘排出系统外。

2 DCS控制算法

国电智深DCS控制系统顺序控制通过步序主控算法块SEQMASTER及可变跳步步序设备算法块SEQDEVICEV来实现。

SEQMASTER算法应用于顺控逻辑，管理SEQDEVICEV设备算法块，实现顺序控制操作功能，SEQMASTER算法按顺序向每个SEQDEVICEV发送指令电平信号，接收SEQDEVICEV的反馈，并根据反馈信号决定是否进行下一个SEQDEVICEV进行操作。SEQDEVICEV算法在SEQMASTER算法管理下，完成单步控制造作功能，接收SEQMASTER发送的步启动指令，执行相应的操作，向受控设备发送脉冲指令，监视受控设备的状态反馈，并将自身状态输出回送给SEQMASTER。

利用SEQMASTER及SEQDEVICEV算法组成顺序控制主流程，在各自步序中根据工艺要求增加辅助逻辑。辅助逻辑主要利用TIMER计时器算法、ONDELAY延时闭合算法、ACCUM模拟量累计算法等完成工艺流程中的计时、延时、物质累计等要求。

3 逻辑设计

按照过滤流程工艺要求，逻辑设计为三个部分，助滤剂添加逻辑、过滤机主流程逻辑、化学再生逻辑。

3.1 助滤剂添加逻辑

当有主过滤机流程启动后，触发助滤剂自动配剂流程，在助滤剂罐中添加浊胺液，助滤剂添加完成后，搅拌均匀完成自动配剂，发出助滤剂备妥信号。当主过滤机调用助滤剂自动加剂步序，将助滤剂液通过助滤剂泵打入过滤机，待助滤剂添加程序完成，助滤剂备妥信号复位，等待进入下一个助滤剂自动配剂周期。

3.2 过滤机主流程逻辑

当主过滤机开始过滤时，通过浊胺泵将胺液注入主过滤机，调用助滤剂系统自动加剂流程，将搅拌均匀的助滤剂混和液，缓慢送入主过滤机泵前主管道，助滤剂混和液随原料液均匀的分布在微孔过滤管表面进行过滤，并形成均匀滤饼层。过滤机的处理量由流量计实时进行检测，通过调整胺液输送系统变频泵来保证进入系统的流量，待流量达到累计设定值后，过滤完成，进入过滤机回流过程。将过滤机筒体内的上部剩液输送回浊胺罐后，先用高压空气反吹微孔过滤管外的滤饼让其落到过滤机底部；后利用液气共吹原理对微孔过滤管进行反吹再生；再将主过滤机下部锥体的浓浆，通过低压缩空气输送至浓浆罐等待进入辅助压干过滤机。

3.3 化学再生逻辑

再生酸液通过再生泵由过滤机进料口进，经过滤机内微孔过滤管，由外向内流动，通过再生液的化学功能溶解微孔过滤管毛细孔中的固体杂质；由滤液出口循环回到再生液贮罐，按照动态循环进行再生。当循环结束后，排净过滤机内再生液，先反吹微孔过滤管内液体，然后用无离子水对微孔过滤管进行反洗洗涤，将污水排净，再用低压缩空气将微孔过滤管吹干，完成化学再生过程。

4 程序设计过程中几个关键问题

（1）时序问题。单个SEQMASTER控制算法块可连接最多15个SEQDEVICEV算法块，由于顺控过程中步序较多，采用多个SEQMASTER算法块级联。SEQMASTER及其所控制的SEQDEVICEV算法的执行顺序必须正确，SEQMASTER步号应最小， SEQDEVICEV算法步号依次递增，级联的SEQMASTER的执行顺序也要正确，跨页时要保证页间的执行顺序。这样就要求在逻辑编译过程中，及时调整单页中算法的时序和控制区中的跨页逻辑的时序，避免逻辑执行时的时序错误。

（2）暂停功能。过滤机在运行过程中可以手动或当过滤机出现故障时切换到“暂停状态”同时报警提示。切换到“暂停状态”时，关闭相应设备的所有阀门，停止相应过程的时间累计。当故障处理完后人工切换到“继续状态”，相应阀门和泵按开启顺序重新开启按照暂停是的状态继续运行。

逻辑初始设计时，采用记忆暂停时相关设备阀门状态，继续运行时按照记忆状态恢复设备阀门的状态。调试过程中发现，当暂停发生在设备阀门状态切换过程中时，如阀门由开状态切换到关状态时，不能识别阀门状态。

（3）排队等待问题。当多台过滤机主流程逻辑进入添加助滤剂、回流过程、进水反吹过程、排浓浆过程等需要调用公用设备的步序时需根据先后顺序排队等待。在逻辑设计中，三台过滤机分别设置TIMER计时器，只要过滤机主流程逻辑在初步进料及恒压过滤过程中就触发TIMER计时器算法，再将三个计时器算法利用COMPARE比较算法两两比较，判断出三台过滤器优先关系。

5 应用效果

经过逻辑优化后的过滤系统，实现了过滤过程的自动控制。系统设备按照设定的工艺顺序执行动作，完成过滤过程全自动控制，并能实现故障时自动暂停，待故障处理完毕后，可自暂停时步序继续运行，完成整个过滤流程全自动控制，实际应用效果非常好。

参考文献：

[1]北京国电智深控制技术有限公司.国电智深控制算法手册[M]. 2010.

[2]宋显洪，宋志黎.化工生产上的液体精密过滤与最新过滤技术[J].化工装备技术，2003，24（03）：8-12

[3]宋顯洪，周志鹤.高分子精密微孔过滤技术及其工业应用[J].有色金属工程，2003，55（03）：84-86.endprint