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摘要：随着科学技术的发展，我国的DCS技术有了很大进展，本文以集散控制系统（DCS）应用于硫酸低温热回收（HRS）系统中的硫酸浓度分析为例，分析可变折线函数块（FUNC-VAR）在硫酸装置中的应用。以横河DCS系统为平台，应用折线表控制方案，建立一个温度-电导率随动控制系统，根据硫酸浓度值对HRS塔的热回收进行控制，此折线表方案具有良好的控制性能，对公司节能减排、安全生产起到了巨大作用。
关键词：硫酸；热回收（HRS）；DCS控制系统；折线表；控制方案
引言
在接触法制取硫酸的工艺中，通常采用98.3%硫酸作吸收剂，因其液面上水、三氧化硫、硫酸三者的蒸汽压最低，不易产生酸雾，故吸收效率最高。吸收酸浓低易产生酸雾，影响三氧化硫的吸收率，酸浓高会使硫酸过快达到饱和，影响吸收效果。特别是在开停车的过程中，硫酸浓度对三氧化硫气体的吸收率，非常影响尾气中硫化物的控制，进而会大幅提升环保费用。因此，硫酸浓度的控制，就显得格外重要。
1DCS系统改造的原则
（1）安全性原则：采用成熟可靠技术，减少整个系统的风险。（2）冗余设计原则：系统硬件设备（服务器、操纵员站、控制站和网络）及相应软件按照冗余原则进行设计，提高系统的可用性。（3）可维护性原则：整个系统选用统一的、优化的硬件平台，避免采用专用的系统或设备，降低维护的成本和风险。（4）端子设计原则：由于现场至控制柜的电缆长度已固定，在信号通道分配时尽量保持与原信号端子位置相同，以免线缆长度不够。（5）人机界面设计原则：人机界面组态尽量与原系统保持一致，减少对操作员的影响。（6）通信接口设计原则：维持通讯方案和接口与原系统一致，不引起第三方系统的变更。（7）重要系统分站控制原则：将重要的设备分成不同的控制站，减小控制站故障对现场设备运行的影响。
2折线表计算的优势
折线表的功能，可以很好解决这种问题。在浓度的相同时，一个电导率只能对应一个温度，根据此原理，可以得到一个温度—电导率折线表。同理，温度相同，一个电导率只能对应一个酸浓，同样得到一个浓度—电导率折线表。通过现场电导率仪表检测的电导率，先经过温度—电导率折线表，将当前测量的电导率修正到一个标准的温度下的电导率，再通过浓度—电导率折线表，计算出实时的硫酸浓度。由此实现温度变化范围在20℃-80℃，浓度变化在96%-100%的硫酸浓度在线连续测控。3DCS系统折线表控制方案在硫酸热回收系统中的应用DCS系统设备在大修进行到中后期时全部安装完毕，所要做的DCS逻辑现场调试也随即展开，运行人员必须与电厂仪控人员配合才可以满足调试规程所需要达到的各项要求，现场通道繁多，要求系统阀门必须按调试规程要求在线，现场的每一步操作必须在主控DCS系统中确认完成，现场通过相关的变送器进行实际的模拟，使得整个DCS逻辑的调试就和实际运行的情况相符，这样的调试使每一个变送器的逻辑通道都得到了验证，在调试中发现了新DCS系统存在的一些问题，对于机组的运行会产生一定的影响。
2.1新DCS系统2S脉冲逻辑
DCS系统逻辑设计在给执行机构指令时是以2S脉冲的信号给出，由执行机构本身的自保持回路进行功能的实现（阀门的开关、泵的启停），2s脉冲信号的设计主要从以下考虑：（1）从安全角度考虑，DCS输出卡件到接地电缆很长，情况复杂，当线路接地、断线或DCS卡件故障时，如果不是脉冲信号，可能导致跳闸。（2）为了防止DCS控制回路的继电器长时间带电。
在新DCS系统调试过程中并未发现这个2s的脉冲信号有任何的问题，但在调试后期除氧器水箱进水液位高排水后突然出现排水阀1ADG021VL（除氧器水箱放水阀）无法关闭的现象，而且此现象接连出现了两次，该现象的出现并不是偶然的，逻辑图中并无法看出有何问题，但在新DCS系统的组态逻辑图中即可分析出其中的一些原因。通过这张组态逻辑图我们可以推断出1ADG021VL开启后无法关闭的原因：通过1ADG021VL电动阀开启对除氧器排水，由于除氧器排水较快，除氧器高1信号很快消失，此时逻辑上会发一个2s的关阀信号，但由于电动阀开启速度较慢，尚未完全开启到位，关阀信号无法关闭阀门（电动阀自保持），当阀门全开后，2s关阀脉冲信号已经消失，导致阀门无法关闭，因图中ADG23D03为触发状态，AOF\OFF将通道占据，RD/TD（开关输出）无法翻转导致手动触发U1ADG021TLC.DV时信号无法到达下游。
2.2软件实现
DCS控制系统选用中控ECS700，该系统具有开放性、安全性、实时性等特点，适用于大型工业流程控制。应用ECS700系统实现工业流程控制需完成硬件组态、位号组态、功能块程序搭建、画面组态等步骤。位号组态是将设计好的位号添加到位号表即可。功能块程序搭建即应用系统自带的逻辑功能块、用户功能块（根据项目需要用户可自己编写功能块）搭建程序，实现系统功能。01A401_STA.PV为搅拌状态通信字，STA_SND为状态字解析模块，将状态字解析为搅拌的准备信号、运行信号、报警信号；CMD_SND为命令字打包模块，将搅拌的启动/停止，复位信号打包成命令通信字送到变频器，执行相应命令。
2.3新DCS系统2s脉冲问题的解决方案
在逻辑中加入RS触发器的方法，经查看该电厂扩建机组的组态逻辑图，其DCS系统的命令信号为5s的脉冲，一样是短脉冲未达到电动阀开关的时间，但他们在设计中加入了阀门的开、关限位作为逻辑的复位信号，出现开未到位而直接出关信号阀门无法动作的情况是，在主控可以用TPL对阀门进行手动操作，避免了像一号机组目前如出现阀门动作过程中出现相反指令后阀门无法动作的缺陷，可以保留短脉冲时间的常规设计，对机组而言是偏安全的（且扩建机组运行稳定）。
3节能效果分析
为了验证通过折线表控制浆罐搅拌频率节能效果，设计了2组实验，第一组实验为在循环打浆导浆过程中，浆罐搅拌电机采用固定频率控制，即搅拌电机的频率输出给定是固定值。第二组实验为在循环打浆导浆过程中，浆罐搅拌电机采用折线表控制频率输出给定，即浆罐搅拌电机的频率输出给定随液位的变化按折线表规则输出频率给定值。
结语
综上所述，充分实现根据工艺系统中实际温度-电导率的变化情况来实现硫酸装置热回收系统中硫酸浓度的分析，确定了DCS折线表控制方案。实际应用表明，该折线表方案可对硫酸装置热回收系统进行良好、有效地监控，使工艺操作人员准确无误地掌握工况，为节能减排发挥巨大作用。
参考文献：
[1]周静，杨艳，蒋吉强，等.DCS系统应用技术回顾与展望[J].石油与天然气化工，2010，39（SI）：62-65.
[2]佚名.横河DCS系统使用手册[M].西安：横河电机株式会社，2004.
[3]HONGT，RITSCHELP，PURCELLISM.孟山都公司硫酸新技术[J].硫酸工业，2003（1）：1-5.
[4]丁华，RITSCHELPM.HRS在硫磺制酸中的应用[J].硫酸工业，2007（3）：19-23.
[5]梁永新，章越海.DCS系统折线表控制方案在氨回收塔上的应用[J].浙江化工，2009，40（4）：24-31.
[6]赵恩军，张涛.浅谈在DCS系统上实现硝酸浓度的连续测量[J].泸天化科技，2012（2）：119-121.