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1、1 酒精生产 DCS 控制系统简介蒸馏工段， 无疑是酒精生产中最重要的一个环节。生产酒精的质量、出酒率、能耗等多项指标，都与之有极大的关系。在我国众多的酒精生产企业中，蒸馏工艺还是以两塔生产为主。在仪表方面，大部分企业都是采用数显表显示参数，工人根据参数变化， 手工来调整阀门。虽然也能达到控制要求，但是，工人的劳动强度高，在精力不集中时，容易出现控制滞后现象，造成参数波动较大，影响酒精的质量或造成上、下跑酒。为改进这一状况，稳定酒精生产条件，济南中润自动化控制有限公司和肥城金塔机械有限公司联合，推出了酒精蒸馏DCS 控制系统。近几年，受市场形势的刺激， 国内新上酒精企业激增， 老企业也纷纷扩产
2、。为应对更为激烈的市场竞争，不少企业在蒸馏工艺上，选择了三塔、五塔等多塔蒸馏工艺。蒸馏检测点和控制点的增多，对蒸馏控制系统提出了更高的要求。针对不同的工艺设备， 我们为不同的用户量身订作了二塔常压DCS 控制系统、三塔常压DCS 控制系统、三塔差压 DCS 控制系统、五塔差压DCS 控制系统。一、蒸馏工艺的选择在蒸馏工艺的选择上， 根据用户原料、 酒精销售对象、产量规模的不同，可分为二塔蒸馏、三塔蒸馏、多塔蒸馏。生产普级酒精，一般可选用二塔常压蒸馏； 在酒精质量要求较高时， 一般选择多塔蒸馏。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
3、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 根据常压蒸馏与差压蒸馏在蒸汽消耗、电耗方面的对比， 多塔蒸馏最好选用差压蒸馏。二、工艺检测点与工艺控制点的选择下面，以五塔差压蒸馏DCS 控制系统为例，简要介绍一下工艺检测点和工艺控制点的选择。DCS 控制系统突破了仪表盘仪表数目上的限制，在工艺检测点和工艺控制点的选择上， 可以更加灵活、方便，控制形式也更加多样。1、公共部分1.1 蒸汽的控制：在传统的蒸馏操作中，讲究“一匀四稳”。蒸汽压力稳，是保证酒精质量稳定的前提。在五塔差压蒸馏DCS 控制系统中，对蒸汽的压力、温度、流量
4、进行测量，DCS 控制系统根据测量值的变化作出计算， 对蒸汽调节阀进行调控， 达到稳定蒸汽压力的目的。1.2 循环水压力的控制：在酒精生产中，蒸馏冷凝器都是用循环水进行冷却。在五塔差压蒸馏中， 用水设备较多， 为了稳定酒精质量、冷凝器不跑酒，在循环水的供应上，我们采取变频恒压供水工艺。同时，在 DCS 控制系统上，我们设置了循环水温度和压力检测，并设置了上、下限报警。1.3 真空度的控制：五塔差压蒸馏中，粗塔、甲醇塔是在负压状态下工作的。系统的负压状态，是由真空泵造成的，真空泵不断地抽走不凝气体，以维持系统的负压状态。为了稳定系统的真空度，保证各塔独立的负压状态， 稳定操作环境， 在真空泵进气
5、口设置了进空气名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 调节阀。 DCS 控制系统根据真空度测量值的变化作出计算，对进空气调节阀的开度进行调控，以保证真空度稳定。2、粗馏塔系统2.1 粗馏塔进醪量控制：在五塔差压蒸馏系统中，维持粗馏塔进醪量的稳定， 是保持五塔系统物料平衡的先决条件。粗塔进醪量的控制方案，我们选择了进醪泵的变频控制方案。在粗塔进醪管道上，安装有电磁流量计，可以检测出进醪流量的变化值。DCS 控制系统根据
6、流量变化结果作出计算， 对变频器进行控制， 调整变频器的输出频率，改变进醪泵电机的转变，从而改变粗塔进醪泵的输出醪量，保持粗塔进醪量的稳定。2.2 粗塔液位控制：粗馏塔是处于负压状态下工作，需要用酒糟泵将粗塔内的酒糟排出粗塔。粗塔液位控制方案， 采取了酒糟泵的变频控制方案。 DCS 控制系统，对粗塔塔釜液位进行测量，并根据测量值作出计算，对酒糟泵变频器进行控制。2.3 粗酒罐液位控制：粗塔粗酒罐里的淡酒精，经过淡酒泵打入稀释塔。在控制方案上，我们选择了淡酒泵变频控制方案。粗酒罐差压变送器检测出液位变化值，DCS 控制系统根据计算结果，调整淡酒泵变频的输出频率，从而调整粗酒罐的液位。3、稀释塔系
7、统3.1 稀释塔进水控制：稀释塔的稀释热水是来自精塔塔釜的废水，是用精塔废水泵输送至塔顶。稀释用水必须保证流量稳定、可调。在控制方案上，我们选择了精塔废水泵的变频控制。在生产过程中，我名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 们根据生产情况设定稀释塔热水流量的设定值，电磁流量计检测出热水流量的变化值， DCS 控制系统根据流量变化值来调整变频器的输出频率，从而使热水流量稳定在设定的范围内。3.2 稀释塔塔釜液位控制：稀
8、释塔淡酒经精塔进料泵输送入精塔中下部，精塔进料泵采用变频控制方案。稀释塔塔釜差压变送器将稀释塔液位变化值送入DCS 系统， DCS 系统根据计算结果调整精塔进料泵变频器的输出频率， 调整精塔进料泵的流量， 从而使稀释塔塔釜液位控制在设定的范围内。4、精馏塔系统4.1 精馏塔进蒸汽控制：精塔进汽是整个五塔系统的主要热源，精塔进汽的稳定对粗塔、稀释塔、甲醇塔的平衡运行有很大的影响。为使精塔进汽能适应各种各种参数变化，我们利用了DCS 控制系统的优点，用精塔底温、底压、蒸汽温度等参数组成复杂控制系统，来共同控制精塔进汽。生产实践证明，用精塔底温、底压、蒸汽温度来共同控制精塔进汽的方案，可达到非常理想
9、的效果。4.2 精塔塔釜液位控制：精塔是处在正压环境下工作，塔釜液体可利用精塔内压排出塔外。 我们在排废水管道上安装有调节阀。塔釜差压变送器将精塔塔釜液位变化值送入DCS 控制系统， DCS 控制系统根据计算结果来调整调节阀的开度，达到控制精塔塔釜液位的目的。4.3 精塔蒸汽冷凝水罐的液位控制： 精塔是用再沸器间接加热的，在加热时会产生大量的蒸汽冷凝水。蒸汽冷凝水进入蒸汽冷凝水罐，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - -
10、5 再用冷凝水泵输送到锅炉。 冷凝水泵采用变频控制， 冷凝水罐差压变送器测量出冷凝水罐液位变化值，DCS 控制系统根据计算结果调整冷凝水泵变频器的输出频率， 从而使冷凝水罐的液位保持在设定范围内。4.4 精馏塔取酒控制：我们根据多年酒精生产自控的经验，选择了精塔中温、中上温、中下温、顶温中温的温差、取酒流量多个变量组成复杂控制系统，来控制精塔取酒。精塔中温、中上温、中下温、顶温、取酒流量等参数送入DCS 控制系统， DCS 控制系统根据内存的数学模型作出计算、比较、判断，计算出调节阀的开度，从而使精塔取酒可应对各种参数的变化，达到取酒的无人操作。5、回收塔系统5.1 回收塔进料罐液位控制：对于
11、回收塔进料罐液位的控制，我们采取了液位和流量的串级调节。控制时，以回收塔进料流量为主变量，以回收塔进料罐液位为副变量，回收塔进料泵采用变频控制。5.2 回收塔塔釜液位控制： 在回收塔排废水管道上安装有调节阀。塔釜差压变送器将塔釜液位变化值送入DCS 控制系统， DCS 控制系统根据计算结果来调整调节阀的开度，达到控制塔釜液位的目的。5.3 回收塔取酒：回收塔取酒是以回收塔中温为变量的PID 控制调节。三、 DCS 系统组成及画面1、DCS 系统硬件组成：本 DCS 系统硬件由控制系统和监控部分组成。控制系统选用了 S7-400的 CPU 系列，监控站由三台上位机组成。名师资料总结 - - -精
12、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 三台上位机选用DELL 计算机，配三台20液晶显示器组成监控系统。三台上位机为一台工程师站，二台操作员站，工程师站又可兼作操作员站，这样，我们在控制室的显示器上，可以同时监控三个不同的画面。2、组态软件：在组态软件的选择上， 根据用户技术力量和使用习惯,可选择组态王或WinCC 组态软件。3、控制画面介绍：3.1 工艺流程图画面：五塔差压系统设备较多，检测控制点也很多，不可能将所有设备及参数在一个画面上
13、显示。我们将五塔差压系统分为三个显示画面，分别是：粗塔及真空控制系统、稀释塔及精塔系统、甲醇塔及回收塔系统。这三个工艺流程画面，可以同时在三个显示器上显示。工艺流程画面，是我们在生产过程中监控的主要画面。在工艺流程画面上，工艺设备及管线按相对位置，构成了工艺流程，各设备及管道的检测控制点也按相对位置，布置在工艺流程画面上。各个工艺检测点以数字量的形式， 显现在监控画面上，各个控制参数，均设置了开窗菜单功能，可以利用鼠标方便地打开、关闭窗口。可以利用鼠标方便地调整各个控制参数，调整变频器或调节阀的开度。3.2 参数列表画面：在五塔系统中，参数众多，不可能在一个显示屏幕上显示。为此，我们设置了参数
14、列表画面。在列表画面上，所有参数均以数字量的形式显示出来，整个画面布置， 有些类似于传统的仪表盘。对于需要控制的参数，均设置了点击开窗功能，用鼠标打开窗口，可进行控制参数的调整。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 3.3 历史趋势画面：在历史趋势画面上，所有参数分成几组，以曲线的形式显示在屏幕上， 我们可以清楚地查阅某一个参数的数值及变化趋势，更方便地指导生产。3.4 调节器画面： 此画面用来修改各个控制回路的P
15、、I、D 参数，使过程控制更加完美。3.5 报表画面：应用报表画面，我们可以对每个参数的任意时段数值进行列表查询。这一功能，使得在分析分析问题时，查询操作参数变得极为方便可靠。 报表功能还有利于生产管理部门加强对蒸馏操作的监督考查，提高蒸馏操作工的责任心。3.6 报警画面：报警画面，主要是用来设置一些重要参数的高、低限报报警数值。在生产过程中，有参数超出正常范围后，会在屏幕上以不停闪烁的方式提醒操作者，及时调整参数。3.7 起动画面：为加强电机设备的监控，便于操作。我们在系统硬件上，增加了输入、输出模块，所有电机设备的起动、停止均在DCS 系统上进行控制。在显示屏幕上，可以清楚地看到各电机设备的起停状态和电机电流。 处于停止和运行状态的电机设备， 分别以红、绿不同的颜色进行区分。3.8 打印功能：系统配激光打印机，可以方便、快捷地将参数列表、操作记录、参数曲线等打印出来。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -