1 概述

撫順乙(yi)烯化(hua)工有限公司乙(yi)烯裝(zhuang)置廢堿(jian)氧化(hua)系統排(pai)放的(de)廢堿(jian)液(ye)、急冷系統排(pai)污水(shui)(shui)(shui)、儲運排(pai)污水(shui)(shui)(shui)、丁烯裝(zhuang)置排(pai)放生(sheng)產廢水(shui)(shui)(shui)及乙(yi)烯化(hua)學池(chi)(chi)排(pai)放的(de)廢堿(jian)液(ye)進入(ru)(ru)中(zhong)和池(chi)(chi)后(hou)，通(tong)過pH值(zhi)自動(dong)監測(ce)儀表對廢水(shui)(shui)(shui)的(de)pH值(zhi)進行監測(ce)，并通(tong)過控制系統由注酸泵自動(dong)向中(zhong)和池(chi)(chi)中(zhong)注酸，控制污水(shui)(shui)(shui)pH值(zhi)6～9，然后(hou)流入(ru)(ru)調節池(chi)(chi)中(zhong)與含油(you)污水(shui)(shui)(shui)混合，經(jing)導流池(chi)(chi)后(hou)進入(ru)(ru)隔油(you)池(chi)(chi)，采用API方式除油(you)，廢油(you)裝(zhuang)桶外售，除油(you)后(hou)的(de)污水(shui)(shui)(shui)進入(ru)(ru)提(ti)(ti)升(sheng)池(chi)(chi)，通(tong)過提(ti)(ti)升(sheng)泵送到污水(shui)(shui)(shui)場進行生(sheng)化(hua)處理(li)。原設計(ji)處理(li)能力30噸/小時(shi)，14萬噸/年(nian)乙(yi)烯裝(zhuang)置擴(kuo)能改造(zao)后(hou)，預處理(li)單元處理(li)能力擴(kuo)到60噸/小時(shi)。

由于生產狀況不同，排放污水(shui)的(de)流(liu)量(liang)和含堿量(liang)有較大的(de)波(bo)動(dong)，尤(you)其(qi)在化學池(chi)污水(shui)大量(liang)排放時對控制(zhi)系統的(de)沖擊(ji)很大。

2 原控制系統狀況(kuang)和存在的問題

2.1 原(yuan)控制系統的狀況

我車(che)間中(zhong)(zhong)和池外(wai)排(pai)污(wu)水(shui)pH值(zhi)(zhi)原(yuan)控(kong)制(zhi)(zhi)系統為結點(dian)控(kong)制(zhi)(zhi)。即在(zai)2＃中(zhong)(zhong)和池中(zhong)(zhong)有一臺pH檢測儀，其信(xin)號送入操(cao)作室(shi)，通(tong)過接點(dian)控(kong)制(zhi)(zhi)器控(kong)制(zhi)(zhi)P4注(zhu)酸(suan)泵(beng)啟停電機。操(cao)作工可根據外(wai)排(pai)污(wu)水(shui)pH值(zhi)(zhi)情況，設(she)定啟停的pH值(zhi)(zhi)，當外(wai)排(pai)污(wu)水(shui)pH值(zhi)(zhi)漲到設(she)定pH值(zhi)(zhi)時，P4泵(beng)啟動(dong)開始注(zhu)酸(suan)，當外(wai)排(pai)污(wu)水(shui)pH值(zhi)(zhi)降到設(she)定pH值(zhi)(zhi)時，P4泵(beng)關(guan)閉停止注(zhu)酸(suan)。P3泵(beng)為手動(dong)啟停泵(beng)，作為應急備用。

2.2 存(cun)在的問題：

1）由于排入的污水含有堿性和油脂，造成探頭腐蝕和污染， pH值傳感器壽命短，成本高，精度差
2）外排污水pH值波動大，常在5～11之間波動，經常出現污水排放超標的現象。
3）當(dang)大(da)的干(gan)擾出現(xian)時（化(hua)學池(chi)污水(shui)大(da)量排放(fang)(fang)時）現(xian)有控制(zhi)系(xi)統(tong)無法控制(zhi)pH值(zhi)，需要(yao)操作工現(xian)場手動啟動備用泵（P3泵），若(ruo)發現(xian)不(bu)及時，將導致污水(shui)排放(fang)(fang)超標(biao)。

3 控制改造的方案

3.1 原控制系統問(wen)題分析和選型

3.1.1 pH值傳感器(qi)

改造前的(de)(de)(de)pH值傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)采(cai)用(yong)旋轉式清洗(xi)刷清洗(xi)探(tan)頭(tou)附著污(wu)(wu)物(wu)造成探(tan)頭(tou)磨損，同時(shi)使檢測信號產生不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)漂移。傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)密封不(bu)(bu)嚴，導致電(dian)路(lu)部分被堿性氣體腐蝕，變(bian)送器(qi)(qi)(qi)信號不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)(ding)。改造選用(yong)的(de)(de)(de)pH值傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)由德國Endrss+Hauser公司生產，原(yuan)裝進口的(de)(de)(de)成熟技術產品。該傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)抗污(wu)(wu)染，易清洗(xi)（能自動清洗(xi)），工作穩(wen)定(ding)(ding)可(ke)(ke)靠(kao)，壽命(ming)長(chang)，易損配件便(bian)宜；探(tan)頭(tou)帶有憎污(wu)(wu)PTFE隔膜(mo)專利產品，可(ke)(ke)消毒，防(fang)止(zhi)阻塞；清洗(xi)頭(tou)能完成清洗(xi)過程，保證(zheng)探(tan)頭(tou)不(bu)(bu)受污(wu)(wu)染；加長(chang)參比腔可(ke)(ke)以加長(chang)使用(yong)壽命(ming)，確(que)保長(chang)期穩(wen)定(ding)(ding)性。采(cai)用(yong)專用(yong)電(dian)纜，確(que)保數據穩(wen)定(ding)(ding)可(ke)(ke)靠(kao)；變(bian)送器(qi)(qi)(qi)直接掛墻(qiang)，操(cao)作簡單(dan)、使用(yong)安全，防(fang)爆。

3.1.2 控制器

接點控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方式無法(fa)滿足使(shi)用(yong)需要，改造后(hou)采用(yong)連(lian)續(xu)調(diao)(diao)節(jie)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的方式。pH值(zhi)(zhi)的連(lian)續(xu)調(diao)(diao)節(jie)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在傳(chuan)統控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方法(fa)中一(yi)直是一(yi)個(ge)難題。pH值(zhi)(zhi)自身的非線性特征與中和過(guo)程的大滯后(hou)疊加，使(shi)連(lian)續(xu)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)更加困難。應(ying)該(gai)采用(yong)先進調(diao)(diao)節(jie)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器。為(wei)了保證(zheng)調(diao)(diao)節(jie)效果，方案使(shi)用(yong)了無模(mo)型自適(shi)應(ying)(MFA)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)技術。

原現(xian)場采用分離儀表控(kong)(kong)(kong)制，因此方案選擇的(de)(de)(de)(de)CyboCon CE，是美國博軟公司(si)(si)將強大的(de)(de)(de)(de)無模型自(zi)適應（MFA）控(kong)(kong)(kong)制技術與Microsoft Windows CE實時(shi)操作系統結合起來，嵌入(ru)GEFanuc公司(si)(si)的(de)(de)(de)(de)FC2000工業(ye)平臺(tai)，是一(yi)種即(ji)插即(ji)用式(shi)、功能強大的(de)(de)(de)(de)一(yi)體(ti)化先進(jin)控(kong)(kong)(kong)制器(qi)(qi)。可以(yi)通(tong)過其(qi)自(zi)帶的(de)(de)(de)(de)I/O通(tong)道直(zhi)接(jie)與一(yi)次(ci)儀表連接(jie)；觸摸(mo)屏(ping)顯示(shi)器(qi)(qi)完成控(kong)(kong)(kong)制組態(tai)和(he)調節(jie)趨(qu)勢顯示(shi)；內(nei)置的(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制邏(luo)輯算(suan)法實現(xian)連續、間歇控(kong)(kong)(kong)制邏(luo)輯的(de)(de)(de)(de)組態(tai)。MFA控(kong)(kong)(kong)制算(suan)法可以(yi)有效地解決pH值控(kong)(kong)(kong)制問題，特別(bie)是可以(yi)解決pH+大滯后控(kong)(kong)(kong)制難題，同(tong)時(shi)由(you)于MFA控(kong)(kong)(kong)制算(suan)法的(de)(de)(de)(de)強制在線自(zi)學習的(de)(de)(de)(de)特征，使控(kong)(kong)(kong)制改(gai)造(zao)可以(yi)在不影響生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下(xia)直(zhi)接(jie)調試(shi)和(he)投運(yun)。

為了實現P3泵連續(xu)調節控(kong)制，加(jia)裝變(bian)頻(pin)調速器(qi)作為調節執行(xing)器(qi)，通過調整P3泵的轉速實現加(jia)酸量的控(kong)制。

3.1.3 控制(zhi)邏(luo)輯

應考(kao)慮將P3泵的(de)連續(xu)控制與P4泵的(de)接點控制形(xing)成自動連鎖(suo)。

考慮(lv)到污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理過程中污(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)堿性和流量有較大(da)的(de)(de)(de)變化，而變頻(pin)調速技術有其應用的(de)(de)(de)限制(zhi)，即當輸出頻(pin)率低于工(gong)(gong)(gong)頻(pin)的(de)(de)(de)20%時(shi)，電機較易(yi)發熱(re)，這(zhe)就(jiu)意味著最大(da)與最小處(chu)(chu)理能力的(de)(de)(de)比值不(bu)能超(chao)過5。但現(xian)場工(gong)(gong)(gong)況的(de)(de)(de)考察結果表(biao)明，這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)處(chu)(chu)理能力是遠遠不(bu)夠(gou)的(de)(de)(de)。方案(an)選擇(ze)了雙泵工(gong)(gong)(gong)作方案(an)，即P4泵作常穩態的(de)(de)(de)連續調節，并限制(zhi)其不(bu)在工(gong)(gong)(gong)頻(pin)的(de)(de)(de)20%以下工(gong)(gong)(gong)作，必要時(shi)可關閉該(gai)泵；P3泵作為(wei)P4泵的(de)(de)(de)補充，在P4泵的(de)(de)(de)能力不(bu)夠(gou)時(shi)開啟。

設計中(zhong)必須考慮通過一套控制(zhi)(zhi)邏(luo)輯(ji)實現上述(shu)目的(de)(de)。初(chu)步(bu)設計利用CyboCon CE的(de)(de)邏(luo)輯(ji)模塊(kuai)組(zu)成(cheng)控制(zhi)(zhi)邏(luo)輯(ji)，其主要原理是：在設定值的(de)(de)上下(xia)各設一個帶(dai)，形成(cheng)pH值的(de)(de)上下(xia)限(xian)，上限(xian)與(yu)變(bian)頻(pin)(pin)器輸(shu)出(chu)頻(pin)(pin)率構成(cheng)邏(luo)輯(ji)控制(zhi)(zhi)P3泵的(de)(de)啟(qi)停，下(xia)限(xian)與(yu)變(bian)頻(pin)(pin)器輸(shu)出(chu)頻(pin)(pin)率構成(cheng)邏(luo)輯(ji)控制(zhi)(zhi)P4泵的(de)(de)啟(qi)停。中(zhong)間作為連續調(diao)節(jie)區。

3.2 改造方案

P4加(jia)酸泵(beng)、pH傳感器、變頻調(diao)速器和CyboCon CE的(de)MFA先(xian)進(jin)調(diao)節(jie)器共同構成pH值控(kong)制回路，對污(wu)水pH值進(jin)行連續調(diao)節(jie)。MFA先(xian)進(jin)調(diao)節(jie)器的(de)應用，可(ke)以克服控(kong)制系統中的(de)大滯后(hou)和非線性。當P4泵(beng)接近滿量(liang)程(cheng)工作狀態(tai)時(shi)，自動啟動P3加(jia)酸泵(beng)作為補充(chong)。

4 改造的效果

按照上述方案在不影響正常生產的條件下實施，控制系統經簡單在線調試后，即達到如下效果：
1）采用新型pH傳感器探頭后，測量準確，長時間使用測量值未發生漂移，探頭成本低、壽命長。
2）污水實現全部(bu)達標排放(fang)(fang)：正(zheng)常工況(kuang)的(de)波動中，系統實現了連續排放(fang)(fang)，排放(fang)(fang)值為pH=設定值±0.15；在化(hua)學(xue)池污水大量(liang)排放(fang)(fang)時，P4泵(beng)(beng)與(yu)P3泵(beng)(beng)實現聯鎖控制達到工藝要求的(de)排放(fang)(fang)指標。

5 改造的意義

應該看到，對于pH值的控(kong)制不(bu)僅是污(wu)水排放的需要，在大(da)量的化工生產(chan)裝(zhuang)(zhuang)置中pH值是否穩定直接影(ying)響裝(zhuang)(zhuang)置的安全(quan)生產(chan)和(he)設備腐蝕(shi)（如乙烯(xi)裝(zhuang)(zhuang)置的急冷注堿單元），因此，有(you)效(xiao)地控(kong)制pH值有(you)著較大(da)的經濟(ji)效(xiao)益。

通過本次改造,解(jie)決了該(gai)廠污水(shui)排(pai)放pH值(zhi)(zhi)超標(biao)問(wen)題，同時，為(wei)解(jie)決長期困(kun)擾化工企業的(de)pH值(zhi)(zhi)無法在滿足工藝要求的(de)情況下實(shi)現連續自(zi)動(dong)調節問(wen)題提(ti)供了一種切(qie)實(shi)可行的(de)方法.

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