Experion PKS在氧化鋁板式蒸發中的應用

汪恒

摘 要本文介紹了Experion PKS控制系統在氧化鋁板式蒸發中的應用，闡述了板式蒸發的工藝流程及系統組態方法。

【關鍵詞】板式蒸發 DCS 控制系統

板式蒸發作為氧化鋁生產的關鍵工序之一，對于氧化鋁的生產效能大小以及氧化鋁生產正常運行過程中的生產成本和生產的產品質量、經濟效應等等都有著重大的影響。筆者從以下幾個方面概述了DSC控制系統在氧化鋁板式蒸發（五板）的應用和實現方法。

1 蒸發工藝簡介

在蒸發工序中從分解車間送來的母液（液體苛性堿）先進入蒸發原液槽工段調配成原液然后在經過蒸發器處理，蒸發的流程是逆流的方式，其組成是由三級閃蒸、六效降膜、強制循環結晶蒸發器等組成。原液通過末效進入并一級一級的往前效蒸發器送達，最終到達一效。

從苛化一效中出來的溶液到達了三級閃蒸之后，便開始一級一級的通過閃蒸來降溫，三級閃蒸降溫就是蒸發母液，并將母液送到循環工段調制后成為循環母液。

通過蒸發二閃，根據實際情況選擇定量母液進行強制效，使其濃縮，然后在鹽沉降槽底流中將部分Na2CO3固體顆粒引入，將其作為晶體種子，控制好溫度在130℃，加熱蒸汽時的熱源選擇一效時的二次蒸汽作為加熱的熱源，結晶條件要控制得當，強制效母液中得到的碳酸鈉應為無水的碳酸鈉，其特點是過濾性好，顆粒粗大且沉降性能較優。析出結晶之后，剩下的物質材料送到鹽沉降槽，過濾，并將濾餅稀釋，送入苛化槽。苛化后的料漿進入分離過濾機進行過濾，剩下的濾渣將其送到赤泥沉降車間中的第二洗沉降槽。強堿液將重新返回到三閃，進行閃蒸，之后送到循環母液工段調制成循環母液。

2 蒸發控制方式

工序生產流程的控制，是采用國外知名品牌Honeywell的Experion PKS R301操作系統。這一套控制系統的操作方式是集中管控，在生產的過程中集中控制管理監控生產信息，將DCS特有的優秀功能充分的表現出來，從而對生產過程進行必要的控制監控，集中管理，實現全程自動化。

3 Experion PKS控制系統的特點

作為霍尼韋爾公司設計的一個智能化應用平臺，PKS這一系統是目前和未來的一個很出色的自控解決方案。該系統將世界上的控制技術融合進來，根據實際的經驗，組態工具圖形化，并提供整套面向對象的過程控制算法庫，這讓使用這一系統的用戶在進行工程控制時能力大大的提高：由于硬件上應用了冗余容錯，因此可以不用斷線就能夠更換所有的控制硬件；軟件上，改系統可以在線修改，且能很好的支持單點下裝。Experion PKS系統性能水平較高，且靈活醫用，系統使用穩定，壽命周期較長，在混合控制這一類系統中開拓和建立了一套新的行業標準。

在PKS系統中，SCM這一模塊在整個系統中比較有代表性，它是用特殊處理器將transition（條件）這一模塊以及step（結果執行）模塊集成到一起變成一個組合塊。控制設備在接收到控制模塊發來的控制指令和信號，根據指令來進行實際的運行和操作，二者之間的界面是互動的，這樣就讓整個操作和控制的過程都比較簡單化，操作和使用起來也更容易上手。在這個控制的過程中，其實就是一種條件查詢的方式，當條件滿足之后，前段將查詢結果反饋到后臺，后臺就會根據反饋的信息自動執行相應的命令，使現場設備開始執行命令。這樣，只需要一個控制模塊，就可以將PLC系統的順序控制完全代替。

4 Experion PKS網絡結構

PSK的這些優點和特點，使得我們在實際的使用中決定選用霍尼韋爾公司 Experion PKS R301/C200 控制系統，采用冗余服務器和冗余控制器，以太網絡冗錯控制結構，兩臺操作站。具體的網絡控制結構和拓撲如圖1所示。

5 功能及應用

5.1 蒸發設備的啟停控制

在蒸發工序中對其主要設備如，蒸發原液及水洗工段中的蒸發原液泵、蒸發站中的循環泵、進料泵、過料泵等設備能夠根據不同的工藝和要求，接受相應的指令執行工作，從而對設備實現有效控制，并讓設備運行穩定且可靠，避免出現因高生產需求導致設備不工作或者不能正常的啟動。

5.2 蒸發工序生產回落控制、其他附屬設備的連鎖控制

控制系統內對本工序的基本過程參數實現閉環控制，該系統主要有控制回路20多個，全部采用PID算法。控制回路的手/自動切換以及給定值的設定，均可以通過計算機設定，也可以通過順序控制程序給定。

5.3 相關參數的處理及顯示、報警、趨勢的應用

（1）在計算機上顯示，全部工藝流程圖，生產過程可以直觀顯示。

（2）在計算機上檢測所有設備的狀態，并根據不同的狀態用不同的顏色顯示。

（3）提供系統的運行參數中，那些參數處于報警狀態，連鎖條件及故障診斷報警一覽表提供給操作人員，并由控制系統作出相應處理，以確保系統安全可靠運行。

（4）檢測所有生產數據，包括流量、壓力、溫度等并根據不同的報警狀態，使用不同的顏色進行顯示。

（5）通過授權操作人員可以對系統運行參數的設定值進行設定修改。

6 結束語

該項目實施完成后，PKS R301系統一直運行穩定，完全滿足氧化鋁板式蒸發（五板）生產的各項工藝需求，在這一項目中，PSK系統發揮了其強大的作用和功能，對板式蒸發工藝的管理和控制提出了極為有效的解決辦法和方案。

作者單位

中國鋁業股份有限公司貴州分公司生產運營中心信息計量能源科 貴州省貴陽市 550014