HC900在陶瓷膜盐水精制中的应用

颜廷柱

（山东阳煤恒通化工股份有限公司，山东 郯城 276100）

HC900在陶瓷膜盐水精制中的应用

颜廷柱

（山东阳煤恒通化工股份有限公司，山东 郯城 276100）

在精制盐水改造过程中，利用HC900控制器代替原有的仪表控制，实现了工艺数据的集中显示和工艺指标的集散控制，特别是在陶瓷膜反冲工艺过程中通过逻辑连锁判断和顺序控制，精确满足了反冲清洗陶瓷膜管的需求。

HC900控制器；陶瓷膜；反冲清洗；顺序控制

山东阳煤恒通化工股份有限公司隔膜法烧碱一次盐水工序原采用2套道尔桶加砂滤器的传统装置，2008年9月，在原有装置基础上新上了2台200 m3的陶瓷膜盐水精制装置，在生产装置改造过程的同时进行DCS改造，采用了Honeywell HC900控制器取代原有的单元仪表，完成整套生产装置工艺参数的检测和控制。

1 陶瓷膜精制盐水简介

在盐水精制的工艺改造过程中，陶瓷膜过滤工艺为重点，核心装置—陶瓷膜过滤器由江苏九吾公司提供，通过对化学反应完全的粗盐水采用高效率的“错流”过滤方式进行膜分离过滤。该套装置共2台，各由12个组件组成，采用三级过滤形式，粗盐水用泵打入第一级陶瓷膜组件后，产出部分精盐水，被浓缩后的精盐水继续进入第二级陶瓷膜组件，产水浓缩后再进入第三级陶瓷膜组件，再次产水浓缩，盐泥从第三级出口排除，各级组件膜面积依次减少，以保证粗盐水在陶瓷膜表面有基本相同的流速（即膜面流速）。反冲洗工艺流程图见图1。

2 HC900控制系统简介

2.1 系统构成

HC900混合控制系统是Honeywell公司推出的面向混合过程应用和设备集成控制的开放型控制系统，整套HC900控制系统由HC900 C70R型控制器与Server/Client操作站通过TCP/IP通讯连接方式组成。HC900作为中央控制处理单元，现场信号通过隔离与相应的输入输出卡件相连接；操作站采用性能稳定的普通商用DELL OPTIPLEX 745计算机，并安装相应的组态监控软件，其中，Hybrid Control Designer为HC900控制器的组态软件，来实现对信号的采集处理运算、逻辑判断、控制输出等功能组态；Experion Vista为操作站的人机接口软件，完成对现场数据的显示、操作指令的发出、历史数据的查询等。

2.2 常规监控的实现

Hybrid Control Designer作为HC900控制器配套的程序开发组态软件，可以非常方便地完成HC900的设置、控制策略、连锁保护、顺序控制等功能组态、以及控制器的运行状态监视、程序的下装和上传，图形化的开发环境和拖曳式的操作使组态过程非常直观方便，以盐水精制工艺中常见的盐水预热器温度PID调节回路为例介绍该软件的组态过程。

2.2.1 控制点的组态

生产用水、碱回收水、回收杂水在配水桶混合后，进入预热器进行升温预热，出口温度为TI101，控制进入预热器的蒸汽调节阀TV101的阀门开度使进入化盐池的混合水保持适当的温度，这就构成了一个最基本的PID调节回路。

运行 Hybrid Control Designer，在 Function Blocks栏内分别拖曳1个AI、AO和PID功能块，这个AI就是TI101的硬接线通道。定义该功能块的Rack、Module、Channel以及信号类型，同样定义TV101的AO硬接线通道，通过Soft Wire将TI101、PID101、TV101连接起来，盐水预热器的PID调节回路组态完成，保存下装到HC900控制器即可。典型的PID调节回路见图2。

2.2.2 软件通道的建立

Quick Builder为Experion Vista软件包中数据配置程序，运行Quick Builder后，在Controllers选项中选择Universal Modbus Channel通道和HC900控制器的IP地址，在Points选项中分别对应建立在HC900控制器组态中所建立的PID控制点，保存并下装到EMDB数据库中。

2.2.3 监控数据的显示

HMIWeb Display Builder提供了多种类型工厂设备静态对象图形库、动态图形以及标准的SCADA面板，可以实现可视化的实时趋势和历史过程信息，支持Visual Basic脚本用于高级动画制作。利用HMIWeb Display Builder绘制现场设备示意图，对现场数据点通过“Data Link”链接到相应的硬件点，通过Station运行绘制好的流程图，即可直观显示现场各监控点的数据状态。

所有监控数据点通过以上的步骤即可完成基本的显示控制功能，Experion Vista包含完整的标准设施、先进的报警/事件管理系统、可组态的报表、扩展历史数据收集等人性化的设计，大大提高了软件组态和操作人员工作效率，对进一步稳定生产，控制指标提供极大的帮助。

3 陶瓷膜精制盐水中典型的控制方案

3.1 储气罐压力连锁控制

盐水精制过程中，陶瓷膜反冲清洗、板框压滤机盐泥吹除以及自动仪表调节阀气源都需从压缩空气储罐获得。根据生产实际以及安全需要储气罐的压力保持为0.50~0.62 MPa，当压力低于0.50 MPa时，储气罐进气阀KV210自动打开进行补气，对于这种工艺要求，利用HC900逻辑判断功能非常易于实现。其功能组态图如图3所示。

当将 Digital Variable点 AUTO1置“1”值后，该逻辑连锁投入自动状态，此时，HC900会将当前的储气罐压力YS1PI-121A值与低限值 （0.50 MPa）、进陶瓷膜反冲管道的压力YS1PI-121B高限设定值（0.62 MPa）进行高低比较判断，低于 0.50 MPa时，进气阀KV210会自动打开；高于0.62 MPa时，进气阀KV210会自动关闭，从而保持储气罐压力的稳定。

Digital Variable点V-YS1-210为进气阀KV210的手动开阀指令，它会与取反后的AUTO1点进行“OR”判断，使逻辑判断在非“AUTO”状态下，操作工可手动控制阀的开关。

3.2 陶瓷膜反冲方案

3.2.1 陶瓷膜反冲的要求

粗盐水在陶瓷膜组件过滤过程中，随着时间的延长，粗盐水中钙镁悬浮物、胶体粒子或大分子溶质等与膜发生物理化学作用或机械作用而引起膜表面及膜孔内的吸附、沉积，从而造成膜孔径变小或堵塞，膜通量下降，降低了膜的处理量。高压反冲则为控制膜污染、提高膜通量的最常用的方法。反冲过程是指在过滤的过程中，在膜渗透侧加以瞬间高压，冲击膜孔及膜表面的一些引起污染的物质，破坏膜面的凝胶层及浓差极化层，消除污染物质在膜表面的吸附，从而提高膜的通量。

3.2.2 陶瓷膜反冲的实现

反冲过程是典型的顺序控制过程，HC900控制器可支持20个顺序程序，每个程序最多可使用4个顺序控制功能块（SEQ），在1个控制周期范围内可激活64个顺序步骤，利用HC900的SEQ功能块可以非常方便地实现工艺要求，其组态过程如下。

（1）定义顺序控制输出状态。从Function Blocks栏内拖曳出SEQ功能块，分别定义1～16路，每路数字量的输出为ON或OFF状态，用以控制该路输出所连接阀、泵的运行状态，在功能块的States中还提供了输入区来定义可使顺序发生退出当前状态的2个数字信号。在本次反冲顺序控制中，以反冲液罐的液位（LI103）在605～800 mm为判断条件，这个区间的液位恰好能满足一次反冲过程所需要反冲液量。

（2）顺序控制执行时间步骤。定义SEQ功能块输出状态并保存该FBD Worksheet，打开该SEQ POOL属性，对每一步骤的执行时间进行详细的设置并保存。HC900的顺序控制组态比较直观，根据固液比、膜过滤器精盐水流量衰减速度、粗盐水有机物含量综合因素，确定反冲时间为5～10 s，反冲周期为10～60 min（正常控制为 20～30 min）。这些时间数据可在以后的操作实践中根据运行效果进行修改。

（3）在Station流程监控画面中，分别设计了程序投入和切除按钮。根据设定时间，当反冲清洗程序投入自动时，程序会先去判断反冲罐液位以确定该反冲液能否满足一次反冲过程需要，低于设定值时自动补充精盐水，关闭KV202A，打开KV201A，让反冲液逆向冲洗陶瓷膜11 s，再打开KV202A让冲洗后的精盐水流回精盐水缓冲槽，一级过滤器冲洗完毕，再同时对二级和三级陶瓷膜过滤器同时冲洗，过程与一级过滤器基本相同，完成整组陶瓷膜过滤器的冲洗。

4 结束语

利用HC900不仅实现了集散控制，具有报表打印和历史数据收集管理，且省去陶膜过滤控制触摸屏PLC，避免了设备资源重复添置，同时，更有利于岗位操作人员的集中操作控制。在化盐水温度调节、中和槽pH值调节、储气罐压力连锁等多方面实现了自动化调节，降低了操作人员的劳动强度，提高了设备自动化控制水平。

作为一种小型的开放式集散控制系统，HC900实现了精确控制和方便操作，特别是在陶瓷膜的反冲清洗逻辑连锁和顺序控制方案中，充分体现了快速运算能力和精确控制性能，提高了精制盐水质量，优化了工艺操作。

Application of HC900 in ceramic membrane brine refining process

YAN Ting-zhu
(Shandong Yang coal Hengtong Chemical Co.,Ltd.,Tancheng 276100,China)

In brine refining process,use HC900 controller to replace the original instrument,process data display and process indexes control were focused on achieving,especially in ceramic membrane recoil process through the logic chain of judgment and sequence control,precision meet the backwashing ceramic membrane tube needs.

HC900 controller;ceramic membrane;backwashing;sequence control

TQ114.26+1

B

1009－1785(2011)11-0025-03

收购日期：2011-06-20