自动配酸系统论文.doc

自动配酸系统既PID调节
在实际工况下的运用
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
就是在这种环境下，公司二期制酸干吸自动配酸系统应运而生。现阶段，从每一个电动调节阀来说，二期制酸干吸工段自动配酸系统所采用的是单回路PID调节；但是，从工艺角度来说，每一个电动调节系统是相互关联而又单独运行，因此，这样就要从工艺的角度进行分析。
首先简单概括的介绍一下制酸干吸的工艺过程。（1）干燥塔将净化后的SO2烟气给予干燥，干燥后的SO2烟气进入转化器将其转化为SO3；（2）因为浓H2SO4有吸收水分这一特性；利用这个原理，干燥塔吸收烟气中的水分，从而使得干燥循环槽H2SO4的浓度降低，干燥循环槽H2SO4的数量增加、液位升高；（3）通过干燥循环槽到中间吸收循环槽窜酸阀和中间吸收循环槽到干燥循环槽窜酸阀，保持干燥循环槽H2SO4浓度和平衡干燥循环槽H2SO4液位；若生产93% H2SO4，可将放酸阀打开，将干燥循环槽中高于循环槽设定点的H2SO4放入计量槽；若生产98% H2SO4，用干燥循环槽到中间吸收循环槽窜酸阀和中间吸收循环槽到干燥循环槽窜酸阀，保持中间吸收循环槽浓度、控制干燥循环槽液位；（4）中间吸收循环槽是将转化器一次转化后的SO3烟气用浓H2SO4给予吸收；因此，中间吸收循环槽H2SO4的浓度在逐渐升高，液位同时也在升高；如要保持中间吸收循环槽H2SO4的浓度，用干燥循环槽的相对低浓度的H2SO4和给中间吸收循环槽加水的方法才能使中间吸收循环槽H2SO4的浓度保持；如果生产98% H2SO4，打开中间吸收循环槽放酸阀将中间吸收循环槽内的98% H2SO4放入计量槽，保持中间吸收循环槽液位，用干燥循环槽到中间吸收循环槽窜酸阀和中间吸收循环槽H2SO4浓度调节阀保持浓度；；如果生产93% H2SO4，则用中间吸收循环槽H2SO4来调节干燥循环槽H2SO4浓度，干燥循环槽放酸阀保持干燥循环槽液位；（5）最终吸收循环槽是将二次转化后的SO3烟气用浓H2SO4给予吸收；最终吸收循环槽的液位和浓度是通过最终吸收循环槽到中间吸收循环槽窜酸阀和加水阀进行调节。如图所示：
其次，影响制酸干吸生产的外部因素还有很多，例如：（1）焙烧输送到制酸的SO2含量；（2）干燥塔入口的温度大小；（3）干燥循环酸、中间吸收循环酸的浓度变化、液位变化；（4）干燥循环槽、中间吸收循环槽、最终吸收循环槽的加水管道、窜酸管道和放酸管道的口径大小相异，各管道流量大小不同；（5）电动调节阀响应时间，以及仪表各测量点的反应速度快慢等等。
鉴于上述工艺条件和诸多不确定的外部因素，也就是说当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，采用PID调节是非常可行的、更能贴近于实际的控制技术。
目前，控制制酸干吸的调节阀有（1）干燥循环槽放酸阀（93%放酸阀）；（2）干燥循环槽到中间吸收循环槽窜酸阀；（3）干燥循环槽H2SO4浓度调节；（4）中间吸收循环槽液位调节（98%放酸阀）；（5）中间循环槽到干燥循环槽窜酸阀；（6）中间吸收循环槽H2SO4浓度调节；（7）最终吸收循环槽液位调节（最终吸收循环槽到中间循环槽窜酸阀）；（8）最终吸收循环槽浓度调节，而参与控制的监测点有（1）干燥循环槽、中间吸收循环槽、最终吸收循环槽液位测量（2）干燥循环槽、中间吸收循环槽、最终吸收循环槽H2SO4浓度测量（3）干燥塔入口温度测量。由于各个调节阀均是单独针对一个受控对象；但是，就对于整体而言，其它的受控对象因为一个受控对象的变化而变化；例如：现在因市场需要93%的H2SO4，制酸干吸干燥循环槽浓度控制在93%～94%之间，干燥循环槽液位变化控制在1.85m±0.15m之间，中间循环槽浓度控制在98.4%～98.5%之间，中间循环槽液位变化控制在1.85m±0.15m之间；当中间循环槽浓度大于设定点浓度时，此时，干燥循环槽到中间循环槽窜酸阀打开（调节中间吸收循环槽浓度），中间吸收循环槽H2SO4浓度调节自动打开；由于干燥循环槽到中间循环槽窜酸阀自动打开，中间吸收循环槽液位开始升高，中间吸收循环槽到干燥循环槽窜酸阀自动打开（调节中间吸收循环槽液位），干燥循环槽液位升高、浓度升高，此时当液位、浓度大于设定值，干燥循环槽放酸阀和干燥循环槽H2SO4浓度调节阀自动打开；由此可见，各参数的波动与调节阀的动作大小和快慢密切相关，加之外部影响，实际控制难度很大；而且没有现成的实例给予参照。
现在二期制酸干吸自动配酸系统采用的是PI反向调节方式，既反向比例加积分的调节方式。对P调节而言，输出与输入成比例关系，只要有偏差存在，调节器的输出立刻与偏差成比例的变化，因此比例调节的特点就是作用及时迅速。比例作用的大小取决于比例系数K的大小，K值越大比例作用越强，反之越弱。若K<0系统为反向调节，若K>0系统为正向调节，在此系统中采用的是反向调节方式。但是单纯的比例调节方式会使系统出现余差，从而导致系统不稳定，为了避免这一现象需加入积分调节的环节。只要有偏差出现，积分作用的输出就会随时间不断变化，直到偏差消除后输出才会稳定，从而消除余差。积分作用输出变化的快慢与输入偏差的大小成正比，而与积分时间TI成反比。TI越小，积分速度越快，积分作用就越强，反之越弱。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统，为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例加积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 在二期制酸干吸实际PI调节过程中，因为前面所提到的外部干扰因素对于工艺的影响，如果做到绝对的稳定是不能办到的；只有在现有的条件下，通过用实际的比对方法寻找到适合于当前工艺生产的最佳点（也就是相对平衡点），得到满足工艺要求的调节方式。
二期制酸干吸自动配酸系统正常投入使用，给予当前工艺系统提供了一种新的生产模式，为生产系统的操作工人提供了安全可靠的工作环境，降低了现场操作工人的劳动强度；但是，从另一个角度来说，自动化仪表车间维护工的工作量和维护质量在明显的增加，具体表现在（1）要求仪表维护工对于工艺系统要相当的熟悉，只有充分的了解生产工艺过程，才能将仪表知识与生产工艺相结合，才能更好更快的判断故障、处理故障，为生产提供高质量的服务；（2）充分了解仪表性能和特点。公司新到员工很多，大多数是刚从学校毕业新进厂的年轻员工，自动化仪表车间也是如此，他们对于现场的设备没有足够的了解，即使是了解一点，也是大多数从书本上知道的理论知识。要尽快的融入生产实际当中，就要多学、多问、多实践，加上进厂时间长的工程技术人员和老师傅的传、帮、带，通过一段时间内的技术培训和现场实践，才能做到合格的仪表维护人员；（3）仪表种类多，工作难度大。仅在此控制系统中对于控制系统产生影响的和参与控制的就有温度、物位（液位计）测量、浓度分析、电动调节系统，它的复杂性由此可见一斑；同时，测量的准确与否直接影响到当前的自动配酸的整个过程，因此，仪表人员的维护强度大幅度的增加，工作难度也大幅度的增强。
当前公司所使用的自动控制系统是以PLC控制系统为主的自动化控制（PLC既可编程控制器）；而在二期制酸干吸所使用的是PID调节控制，目前所了解到的只此一家在使用这项技术。这项技术的应用，填补了公司在这一技术项目上的空白，为公司的自动化生产填上了浓墨重彩的一笔。