I/A Series控制系统在水煤浆气化中的应用

第40卷第8期Vo1.40,No.82011年8月Liaoning Chemical IndustryAugust, 2011VA Series控制系统在水煤浆气化中的应用周琨1,周雪花,赵东凯2(1.新能风凰(朦州)能源有限公司,山东蜃州277527;2.大唐国际煤化工责任有限公司,内蒙古锡林郭勒盟027300)摘要:介绍了四喷嘴对置式水煤浆气化生产工艺、 FOXBORO公司的 I/A Series控制系统的特点及其在新能滕州能源有限公司气化装置中的应用情况,通过实践证明 A Series控制系统完全满足各种复杂自动化控制的要求,能够实现本公司生产的稳定运行。关键词:气化; A Series控制系统;自动化控制中图分类号:TQ056文献标识码:A文章编号:10040935(2011)08-0854-03新能滕州能源有限公司水煤浆气化装置是采用汽利用充分、灰水温度高、节能、耐堵渣、适合长先进的拥有自主知识产权的华东理工大学“四喷嘴周期运行等特点。对置式加压气化新型气化炉”专利技术。控制系统12控制要求采用了 FOXBORO公司的I/ A Series DCs控制系气化炉工艺系统控制可分为进料系统、锁斗系统,该控制系统很好的实现了工艺的复杂、高精度、统、水系统和气系统等。稳定的控制要求。21进料系统控制1气化的生产工艺概述和控制要求(1)煤浆进料系统2台煤浆给料泵分别将水煤浆从煤浆槽加压输1.1四喷嘴水煤浆气化的工艺概述送到4个烧嘴中(每台煤浆给料泵对应的两烧嘴为对水煤浆气化工艺以煤浆制备生产的水煤浆和空置的两烧嘴〉这部分控制主要是通过控制泵的转速分工段产出纯氧为原料,经过新型四喷嘴对置式气来调节输送的煤浆量,煤浆流量采取三取中值的方流床反应器,在加压非催化条件下进行部分氧化反法。在相对的两烧嘴中,必须保证煤浆分配的平衡。应,反应后生成以氢气和一氧化碳为有效成分的粗(2)氧气系统煤气,作为甲醇合成用的合成气高纯的氧气经空分装置供出,调至稳定压力新能凤凰能源有限公司水煤浆气化压力为6.5后,送至每台炉的4个烧嘴。MPa,温度为1350℃,采用四喷嘴对置式结构,这部分控制很重要,主要有:a、氧气流量需煤浆经髙压煤浆泵加压后,通过对称布置在气化炉要温度-压力补偿;b、氧气流量投自动后的PID调中上部同一水平面的4个工艺喷嘴,和氧气一起在节;c、氧煤比调节,需要进入安全联锁逻辑;d、气化炉内对喷。四喷嘴的设计增强了混合和热质传中心腔氧气流量的手动调节。递过程,在炉内形成合理的流场结构,具有良好的(3)烧嘴冷却水系统工艺与工程效果:有效气成分高于80%,提高了碳冷却水用于保护烧嘴,带有CO分析。转化率,延长了耐火砖寿命。这部分控制主要是烧嘴冷却水泵2台主从泵水煤气的洗涤和冷却单元采用喷淋床与鼓泡床(投自动时从泵能够自启动)、事故水泵、烧嘴冷却组成的复合床,具有良好的抑制煤气带灰、带水功能。水阀联锁,需要进安全联锁逻辑。水煤气在进入变换炉前的初步净化单元由混合(4)保护氮气系统器、旋风分离器、洗涤塔组成,具有效率高、节能用于开停车氮气保护、氮气吹扫,进安全联锁效果显著的优点。逻辑。渣水回收与除渣单元主要设备是蒸发热水塔,1.22锁斗顺控系统采用蒸汽与返回灰水直接接触的工艺流程,具有蒸炉内反应后剩余的炉渣经过激冷后进入锁斗榉着号:(}3i男助理工程师,辽宁葫芦岛人,2006年毕业于沈阳化工大学自动化专业,研究方向:从事自动化控制。通讯作者:周雪花(192-).女,助理工程师,研究方向:自动化控制系统的研究。E-mai:13869438721163.cm第40卷第8期周琨,等: A Series控制系统在水煤浆气化中的应用855排渣系统。排渣系统采用顺控。主要就是9个切断程参数的调整,改善工艺生产状况阀和1个偏心旋转阀根据时间、液位、压力、阀门系统维护工程师可以通过操作站调出过组态软开关反馈等信号顺序开关动作。件对生产控制方案组态,实现对过程流程图在线组态123水系统和传送,通过对历史库的组态增加或删除控制点的趋气化炉的水系统基本是一个封闭循环的系统,势和组态各种报表。监控软件可以实时的监视系统的它的调节控制主要是气化炉、水洗塔、含渣水处理工作状态,并可对系统进行诊断,及时的提供系统信等的液位和流量的控制。息以帮助程师做出判断和维护。工程师站可以对组(1)气化炉态进行在线修改和下装,不会影响生产。气化炉液位采用三选二显示监控,进安全联锁22系统硬件和软件介绍系统,液位取压点不合适还要进行补偿运算。2.21主要的硬件部分(2)旋风分离器、水洗塔(1)控制处理机FCP270主要控制就是液位、流量的PID控制调节。控制处理机是一个冗余容错的控制器,将组态(3)含渣水处理系统程序下装到控制器后它会和相连的现场总线组件主要控制就是液位、流量的PID控制调节(FBM)按照组态好的控制方案一起实现生产控制。(4)系统压力控制它可实现连续控制、顺序控制等功能它具有数据采系统压力控制系统采用分程控制以确保压力集、检测、报警和传送信息的功能。基本处理周期的精度,维持系统压力的稳定及避免系统超压现象(BPC= Basic Process Cycle)最快可定义为005s的发生。(在系统组态时定义)。FCP270在上电时自动完成2控制方案在 IA Series Dcs控制系自检,在工作运行期间可以执行对其他卡件的检查统上的实现以及监视时钟的功能,在冗余容错式的控制处理机中,当检测到一个错误时,两个组件运行内部自诊2.1系统简述断测试,以确定哪个组件故障,当其中一块主卡件工rA咯报错,会自动将备卡切换成主卡=UA Series HFCP270最多挂64个FBM,通过O链接接口材 A seris节山称帷模件(FEM100)将FBM卡件接入控制器(2)现场总线组件FBM现场总线组件FBM为IO卡件,主要有模拟和数UASn现场总瞧字2种信号类型,另外还有通讯卡件,每个冗余型的卩模拟组件有8个输入或输出通道,模拟信号也可配置非冗余型,数字信号的卡件一般有16或32个通道。图1 VA Series系统结构图(3)通讯扩张卡:FEM00VA Series系统是美国福克斯波罗公司推出的建立O卡件FBM机笼与FCP270控制器间通采用国际标准的开放式系统,是世界上率先使用开讯连接同时通过FEM00可以将FCP270带的FBM放式网络的工业控制系统。 A Series控制系统采用件数由32块扩展到64块。了标准的MAP通讯协议,可以方便地与非 I/A Series222软件部分系统兼容和通讯,以及实时数据和过程操作画面在(1)ICC组态器管理网络上传送。用于组态的软件,组态文件分为3种有库文件工艺操作人员可以通过操作员键盘方便快捷卷( Library Volume),站文件( Station File或 Station的调出过程显示画面,观察生产过程参数,控制点 Volume)和便笺式工作文件卷( Work volume)其的实时趋势、历史趋势和报警情况,根据实时的工中库文件卷和工作文件卷都是离线的组态文件,在艺参数判断出工艺生产的状况,及时快速的通过操离线的状态下可用它编辑控制方案(即组态作画面修改工艺参数,阀门的调整来实现对生产过 Compound和Bock),组好后再将其拷贝装入控制856辽宁化工011年8月处理机中。站文件是安装在控制处理机中的控制数锁斗顺控主要靠阀门的反馈信号、时间来控制。据库文件,可用它在线进行编辑控制处理机中的因此,当开关反馈没有回来时,会有故障报警功能Compound和 Block自动方式时有锁斗顺控程序驱动,发生报警是,锁斗(2) FoxDraw流程图编辑软件顺控终止或暂停,切换到手动模式下操作。阀门的控用于流程图画面静态文本和动态文本的编辑。制采用6DEV块,专门针对此类阀门,相当方便,(3)历史库组态软件coUT或COUT2直接连接阀门动作信号输出。此外,Historian Configurator用于组态历史库。还应注意锁斗各阀门间的互相制约功能要在手动的时23四喷嘴气化炉在|/ A Series DCS控制系统上候也具备,比如锁斗进口阀与出口阀不能同时打开。的应用(2)复杂程序的编写。231ⅣO的点数统计气化炉有许多联锁控制,其编写采用 CALCA根据系统监控要求,确定系统需要检测和控制功能块,该计算块能提供50步的算术和逻辑运算步点的数量(D0点〉骤,模块可以引用2个整形输入,8个实型输入AI:无源电流信号180个,有源电流信号11516个布尔型输入,4个实型输出,8个布尔型输出个;AO:80个;Dl:212个;DO:供电32个,触和24个中间存储器。点55个;此外,需要RS485通讯。(3)流程图的组态。232硬件配置建立新图时大的流程图画面可以设置成Bae根据I0点数及生产实际的要求,考虑备用余 Display,建立弹出式框图可建成 Overlay,系统提供了大量,配置了7个机柜,2对冗余控制器,3个操作站,量的标准显示画面,除了需要绘制用户流程画面外,2个冗余光纤交换机,1台打印机。像报警,历史数据等其他功能显示界面,无需再进行其他卡件配置如下:图形绘制,系统是标准化的,只需将参数填入即可。FCP270控制器FBM100通讯卡件4块3结束语FBM216冗余模拟量输入卡26块FBM2l模拟量输入卡18块FOXBORO公司的I/ A Series dcs控制系统目FBM217开关量输入卡12块前已在新能风凰(滕州)能源有限公司气化装置上FBM237模拟量输出卡22块FBM242开关量输出卡10块成功运用,其工作稳定,组态方便,功能强大,经233系统组态过工程和长时间运行的考验,确保了气化装置的安根据前面给出的硬件配置,确定所有的卡全稳定运行。件位置,分配好所有的ⅣO点通道,用红外组态器参考刷组态控制器,进入ICC组态器,建立卡件、 Compound查方兴WA'系统及应用M海:上海福克斯波罗有限公司,20015-17和 Block,将O通道分配到各个O卡上,下装组2乐嘉谦.仪表工手册M北京:化学T业出版社,200386403态到控制器,完成画面静态与动态文本的编辑。重③宋迪潘水雀水煤浆加压气化技术的进展U石油化I应用,200:6点需要注意的有以下几点4]阳宪惠现场总线技术及应用M北京:清华大学出版社,199926-29(1)锁斗顺控的组态。Application of I/A Series Control System in the Coal-water Slurry GasificationZHOU Kun, ZHOU Yue-hua, ZHAO Dong -kai2(1. New Energy Tengzhou Energy Co, Ltd, Shandong Tengzhou 277527,China2. Datang Intermational Coal Chemical Co, Ltd. Neimenggu Xilinguole 027300, China)Abstract: The production process of four-nozzle opposed type coal-water slurry gasification was introduced as well as characteristicof IA series control system developed by FOXBORO company. Application of IA series control system in coal-water slurrygasification in the New Energy Tengzhou energy Co, Ltd. was discussed. Application results prove that the lA series control systeman completely meet with the requirements for complex automation control, achieve production stable runningKey words: Gasification; IA Series control system; Automation control