5℃冷卻水系統及其旁濾裝置的自動控制

李 鋒

（安徽氯堿化工集團，安徽 合肥 230011）

5℃冷卻水系統及其旁濾裝置的自動控制

李 鋒

（安徽氯堿化工集團，安徽 合肥 230011）

介紹了采用冷水機組法制取5℃冷卻水應用于糊樹脂生產所采取的控制方案，并對5℃冷卻水系統旁濾裝置的自動控制進行了說明。

冷水機組；5℃冷卻水；回流；旁濾；控制

5℃冷卻水在化工生產中的應用十分廣泛，安徽氯堿化工集團在PVC糊樹脂擴產項目中相應地改造了5℃冷卻水的工藝，增加了5℃冷卻水的供應能力。通過比較和論證，采用了5℃冷水機組直接制得冷卻水的工藝。該工藝與傳統的氨冷法制取冷卻水相比具有一定的先進性，且可以實現自動控制，提高生產的自動化水平。

1 冷水機組法與氨冷法制5℃冷卻水比較

冷水機組法制5℃冷卻水，采用無填料噴霧冷卻塔、立式水泵等先進的設備，由PLC全面監控機組及其附屬裝置的運行，是一種先進技術集成度較高、無污染、結構緊湊的5℃冷卻水供應系統。圖1為該工藝的流程簡圖。而傳統的工藝是采用氨壓縮機－冷凝器－液氨儲槽－氨蒸發器－水箱及外循環水系統的氨冷法制得5℃冷卻水。

表1為冷水機組法與氨冷法制5℃冷卻水的比較。通過比較可以明顯看出冷水機組法制得5℃冷卻水工藝的先進性。

2 5℃冷卻水系統的控制

在PVC糊樹脂生產過程中，種子反應釜和聚合釜的反應溫度是最重要的控制參數，反應溫度直接決定產品的質量、收率、轉化率及原材、輔料的消耗，是影響產品質量和成本的關鍵，而溫度控制的主要手段就是利用5℃冷卻水帶走反應熱。工藝條件對5℃冷卻水有嚴格的要求，即流量為40~440 m3/h，并隨生產負荷變化而變化時，5℃冷卻水的供應壓力必須保持恒定，溫度波動盡可能小。冷水機組作為獨立的制冷設備，雖然每臺冷水機組自身帶有SEMENS200 PLC控制系統及人機操作界面，但在多臺冷水機組并聯使用時，必須對5℃冷卻水系統進行綜合控制，否則，不能滿足生產上對冷卻水壓力和溫度的要求，且冷水機組自身控制系統的人機操作界面位于機組裝置本體上，也不便于操作人員對多臺機組的集中監控。為了確保5℃冷卻水系統正常運行以滿足實際生產需要，提高生產自動化水平，降低操作人員的勞動強度，對該工序采用PLC控制系統來實現5℃冷卻水系統及其旁濾裝置的綜合控制。

表1 冷水機組法與氨冷法制5℃冷卻水的比較

該控制系統由目前廣泛使用的SEMENS300PLC及高性能工業控制機組成。SEMENS300 PLC與機組本身的SEMENS200 PLC進行通訊，將機組各種參數在控制室內的計算機上集中顯示，以方便操作人員對每臺冷水機組的運行狀態進行實時監控，并可根據實際生產需要自動或手動啟停相應的冷水機組。控制室內的PLC同時采集和控制5℃冷卻水系統的其他工藝參數及電氣設備的相關參數，對重要參數進行聲光報警，實現設備的安全連鎖保護，并由計算機進行顯示和記錄。

2.1 冷水機組的回流量控制

生產上要求的冷卻水量最高為420 m3/h，每臺冷水機組的額定水量為220 m3/h，采用2臺冷水機組并聯使用以滿足生產的需要。為了保證冷水機組的運行安全，每臺冷水機組都有小流量自動停機聯鎖裝置，即當冷卻水出水流量小于110 m3/h時，即自動連鎖停機，并且要在一定的時間間隔后才能重新啟動運行，而PVC糊樹脂生產對5℃冷卻水的需求量是不斷變化的（見圖2），有時甚至只需很少量的5℃冷卻水，生產的連續性不允許2臺冷水機組同時停運。針對生產系統的實際需要，在每臺冷水機組的出口設計1個回流控制回路（圖1中的FIC101和FIC102），以保證在生產負荷小的時候2臺冷水機組不會同時停運。在負荷較小的工況下，根據每臺冷水機組的累積運行時間選擇性地停運其中一臺冷水機組，保證2臺冷水機組運行時間的匹配和節約能耗。當5℃冷卻水用量小于130 m3/h時，仍在運行的冷水機組自動進行回流控制，使冷水機組5℃冷卻水出口流量保持在130 m3/h，在不停機的前提下滿足生產的需要。通過實際運行，上述控制方案十分理想，有效保證了冷水機組的運行安全，完全能滿足生產上不斷變化的負荷需求，節能效果明顯。

2.2 恒壓控制

PVC糊樹脂生產要求5℃冷卻水供水壓力恒定。在該控制方案中，采用3臺立式5℃冷卻水水泵P01、P02、P03，一用二備，用 1 臺變頻器控制 3臺5℃冷卻水水泵的啟停，并對其中一臺水泵進行變頻控制（圖1中的PIC101），實現5℃冷卻水的恒壓供應。每臺水泵的運行狀態及運行參數均在控制室內的計算機上集中顯示，根據生產過程中的負荷變化自動軟啟、軟停2臺備用水泵，避免了在啟、停水泵時冷卻水壓力劇烈波動。通過變頻器控制水泵電機的啟、停，可以有效保護電機安全運行，延長電機的使用壽命，同時也可以避免啟動電機時電流的大幅突變。

2.3 無填料噴霧塔相關參數控制

無填料噴霧塔是較為先進的冷卻設備，為提高其自動化水平，設計了冷卻水液位控制回路LIC101和冷卻上水溫度控制回路TIC101。冷卻水液位采用單回路PID控制。冷卻塔回水溫度的控制采用位式控制方法，通過控制無填料噴霧塔冷卻風機的啟、停，使回水溫度保持在工藝要求的范圍內。當回水溫度高于上限值時，開啟冷卻風機以降低水溫；低于下限值時，關停冷卻風機，溫度在上、下限值之間，冷卻風機保持原運行狀態不變。

2.4 水槽液位控制

水槽液位在5℃冷卻水生產中是一個比較重要的參數。液位過高，可能溢出槽外，造成浪費；液位過低或槽內無水，可能造成冷水機組停運甚至損壞冷水機組，對PVC糊樹脂生產可能造成嚴重后果，因而，對水槽液位進行自動控制（圖1中的LIC102），并且對水槽液位的上、下限進行聲光報警。水槽液位采用位式控制，即當液位低于下限值時，閥門XV05打開，補充進水；當液位高于上限值時，閥門XV05關閉，液位在上、下限之間時，閥門XV05保持原開關狀態。

3 旁濾及旁濾控制

根據《工業循環冷卻水處理設計規范》，為減少循環水在循環過程中受到灰塵、粉塵等懸浮固體的污染，在5℃冷卻水生產工藝中設計安裝了旁濾系統（見圖1）。旁濾的目的是保證冷卻水中固體懸浮物的含量在允許范圍之內。

旁濾系統的控制包括旁濾流量的控制及自動反沖洗控制。旁濾流量通過變頻器控制旁濾泵P04進行控制（圖1中的FIC103），旁濾流量按工藝要求設置。反沖洗控制根據旁濾罐進出口水壓的壓差自動進行。當壓差大于規定值時，表明旁濾罐內濾層已被污物阻塞，旁濾能力下降，需要進行反沖洗。沖洗完畢再繼續旁濾，如此反復，保持旁濾的有效運行。圖3為旁濾系統控制步驟。

旁濾系統的各工藝參數及水泵電機、閥門的開關運行狀態通過PLC在計算機上顯示和操作，并可視實際工況選擇手動/自動控制，操作非常簡單，旁濾效果良好。

4 結語

5℃冷卻水系統是安徽氯堿化工集團天辰公司PVC糊樹脂擴產工程中的配套項目。采用冷水機組法制得5℃冷卻水，由于其工藝較為先進，裝置運行穩定，安徽氯堿化工集團已在其他生產工序推廣使用多套。冷水機組作為獨立的制冷設備，其自身帶有的控制系統只能監控冷水機組，采用PLC全面監控5℃冷卻水系統及其旁濾裝置，既可以保證供水質量，同時也提高了生產的自動化水平，節能降耗效果顯著。

Autocontrol of 5℃cooling water system and its by-pass filtration equipment

LI Feng
(Anhui Chlor-alkali Chemical Group,Hefei 230011,China)

The control project of 5℃cooling water preparation for paste resin production by cold water setting method was introduced.And the Autocontrol of 5℃cooling water system and its by-pass filtration equipment was explained.

cold water setting;5℃cooling water;back flow;by-pass filtration;control

TQ051.5

B

1009－1785(2010)04－0030-04

2010-02-21