中控 PVC聚合行业解决方案

• 关键词：电机,pid,流量计,工控

一、前言
   聚氯乙烯树脂（PVC）是我国重要的有机合成材料，其产品具有良好的物理性能和化学性能，广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装、电力、公用事业等领域。
PVC生产过程为间歇式分阶段递进模式，若采用计算机控制技术对PVC聚合过程进行实时自动控制，不但能解决人工手动操作控制效果差的问题，而且可减轻操作人员的劳动强度，提高自动化水平、稳定生产。DCS系统的日益完善为PVC聚合反应自动控制的实现提供了极大的便利。

二、生产工艺简介
   PVC的聚合基本方法有四种：悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合和溶液聚合，目前我国主要采用悬浮法生产PVC。本文主要介绍悬浮法生产工艺的控制解决方案。
悬浮聚合的工艺流程图如下：

三、行业现状
   目前国内悬浮法PVC生产厂家经过几十年的消化和吸收国外的技术，先后研制成功了13 M3、30M3、48M3和70M3等悬浮法PVC生产装置。浙大中控等国内知名DCS厂商积极和国内部分PVC生产厂商合作，利用自身控制技术的优势，将大釜技术小釜化，积极推广小釜的密闭进料、釜底注水、全自动批量控制等先进技术，在西化、株化和福二化等厂家获得成功。

四、控制难点
    PVC生产一般要求控制系统必须具有批量管理功能，实现配方的管理和顺序生产过程的调度，具有功能强大和丰富的人机对话功能、故障处理机制、多个反应釜间的任务分配和协调管理功能、设备管理功能和事故紧急处理等。对自动加料的控制精度和稳定性、快速升温和平稳过渡，聚合反应温度控制等也有很高的要求。

五、控制方案及实现
     PVC聚合装置自动控制系统由以下几个子系统组成：
   1. 聚合釜进料控制；
   2. 聚合釜温度控制；
   3. 聚合釜釜底注水控制；
   4. 自动出料及回收系统控制。

   部分控制流程图画面如下：
   

   上述子系统中，聚合釜进料控制采用批量自动控制，聚合釜温度采用自动控制，由于控制方案比较复杂，无法用常规控制方案实现，因此我们采用浙大中控 DCS上的控制算法组态语言（自定义SCX语言）实现。

   5.1 聚合釜温度控制方案
   PVC聚合釜温度的控制在反应过程中基本上采用了釜内温度与夹套温度的串级调节方案，以聚合釜内温度为主调参数，夹套温度为副调参数。考虑冷却水温度较高，控制效果不理想，参照70m3的温控原理，采用内冷单独控制方式。

   5.2 先进控制方案
   针对常规串级控制方案不能有效实现控制目标，我们可以采用类似于传统的串级PID控制形式的串级预测函数控制方法进行控制（即APC-PFC控制工程软件包）。其具体实现可参见网站WWW.SUPCON.COM 的解决方案中有关文章。

六、控制实施效果
   按照以上悬浮法工艺介绍的控制模式，采用单元顺控模块方式在福州某厂6台30m3聚合釜生产装置上投入使用，实现了PVC生产的全自动批量控制，达到了预期的控制要求，取得了良好的控制效果。它的成功应用使6台聚合釜具有很强的协调调度功能，大大缩短了加料和出料回收时间；同时系统运行稳定、安全可靠，自动化程度得到了很大的提高，控制精度达到拐点超调小于0.5℃，保温小于�0.2℃。
   

悬浮法聚合控制曲线

七、典型应用一览
1.杭电化PVC聚合项目
2.遵义碱厂PVC聚合项目
3.西安化工厂SPVC聚合
4.株洲化工厂老聚合改造
5.太原化工厂PVC聚合
6.福州二化1万吨/年PVC技改及四台PVC聚合釜改造
7.江苏北方氯碱集团树脂厂PVC聚合
8.四川金路PVC聚合