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摘要：本文主要介紹AI-808和變頻技術(shù)在催化劑廠完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造中的應(yīng)用，并說(shuō)明系統(tǒng)*控制及*控制參數(shù)的計(jì)算。系統(tǒng)運(yùn)行情況較好，值得推廣使用。

        齊魯石化催化劑廠在完善新型催化劑生產(chǎn)工藝改造前的生產(chǎn)工藝過(guò)程是：先從輸送管道向攪拌罐投入一定量的高嶺土，再投入一定量的分散劑，經(jīng)過(guò)2.2小時(shí)反應(yīng)后，再依次加入其他7種物料，這樣做存在以下問(wèn)題：（1）由于反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。（2）由于計(jì)量設(shè)備落后，人為影響因素較重，投入分散劑量不能很好控制，投入過(guò)多，生產(chǎn)成本大大提高，造成浪費(fèi)，投入過(guò)少，影響產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品不合格率提高，造成大量的廢品。 （3）由于物料的特殊化學(xué)性質(zhì)，腐蝕性及粉塵污染較嚴(yán)重，嚴(yán)重影響工人的身體健康。
        近幾年來(lái)，工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化程度越來(lái)越高及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)以其優(yōu)異的性能，在國(guó)內(nèi)外得以廣泛應(yīng)用，特別是隨著中國(guó)加入WTO以后，石化行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)更加日趨激烈，并對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出更高的要求。針對(duì)原生產(chǎn)工藝過(guò)程中存在的問(wèn)題，經(jīng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)商量決定對(duì)催化劑生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，保留其它7臺(tái)儲(chǔ)料罐不變，主要對(duì)高嶺土、鋁石及分散劑打漿進(jìn)行改造，改造方案為：（1）高嶺土打漿與儲(chǔ)備2套；（2）鋁石打漿與儲(chǔ)備1套；（3）分散劑打漿與儲(chǔ)備1套。文中重點(diǎn)介紹變頻調(diào)速的雙閉環(huán)控制及綠色設(shè)計(jì)的應(yīng)用。
 

         變頻調(diào)速控制單元主要由DCS、PLC、配料皮帶秤、星型給料機(jī)、變頻器、AI-808調(diào)節(jié)器、流量計(jì)、電氣轉(zhuǎn)換閥等組成。其工藝流程見(jiàn)圖1所示：
2、2調(diào)速控制單元的工作原理
        變頻調(diào)速控制回路構(gòu)成雙閉環(huán)回路，見(jiàn)圖2：*路閉環(huán)回路主要由電子皮帶秤、電腦積算器、變頻器、AI-808調(diào)節(jié)器、星型給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)等組成。變頻器選用臺(tái)達(dá)VFD0143B，它主要用于控制星型給料機(jī)給料，配料皮帶秤檢測(cè)流經(jīng)輸送機(jī)上的物料，并將信號(hào)傳送給電腦積算器，由電腦積算器發(fā)4～20mA的模擬信號(hào)給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器發(fā)出兩路4～20mA的模擬信號(hào)，一路傳送給DCS系統(tǒng)，將其乘以系數(shù)K，作為第二個(gè)閉環(huán)回路的目標(biāo)值；另一路傳送給變頻器，通過(guò)調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)變頻器的V/F值，來(lái)調(diào)節(jié)星型給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保證流經(jīng)皮帶輸送機(jī)的高嶺土比較均勻，目的是產(chǎn)生較穩(wěn)定和準(zhǔn)確的流量；第二路閉環(huán)控制是根據(jù)*路傳送的量來(lái)調(diào)節(jié)分散劑的量，使分散劑的量跟隨高嶺土的量發(fā)生變化，一方面保證調(diào)節(jié)閥正常工作，另一方面又能保證高嶺土和分散劑按一定比例混合，保證配比的準(zhǔn)確性，從而保證混合料的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的可靠性。

2、3 AI-808調(diào)節(jié)器
         AI-808調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)： 國(guó)產(chǎn)較先進(jìn)的儀表，內(nèi)部采用了高性能的ASIC芯片和模塊化硬件設(shè)計(jì)，在輸入、輸出信號(hào)上均采用了數(shù)字校正技術(shù)，以消除穩(wěn)定性較差的可調(diào)電阻所帶來(lái)的誤差；通過(guò)自動(dòng)調(diào)零技術(shù)的應(yīng)用可長(zhǎng)期使用而不會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，測(cè)量數(shù)字穩(wěn)定；具有多種輸入、輸出規(guī)格和報(bào)警方式設(shè)置。不僅具備手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換操作功能，還具備手動(dòng)自整定和顯示輸出值等，以及用作伺服放大器直接控制閥門位置的比例輸出，電源可在85-264VAC（50-60HZ）寬范圍內(nèi)波動(dòng)，在強(qiáng)干擾的環(huán)境下也能保證測(cè)量的精度和工作的穩(wěn)定性。
         目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)調(diào)節(jié)器的產(chǎn)家較多，我們通過(guò)比較，選用廈門宇電公司的AI-808調(diào)節(jié)器，主要是基于以下幾點(diǎn)原因：（1）產(chǎn)品的性價(jià)比高；（2）產(chǎn)品的可靠性高，穩(wěn)定性好；（3）售后服務(wù)及時(shí)；（4）800免費(fèi)。實(shí)踐也已經(jīng)證明了我們當(dāng)初的選擇是正確的。

2、4*控制及控制系數(shù)的計(jì)算與設(shè)置
        生產(chǎn)過(guò)程是個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，生產(chǎn)過(guò)程中的某一時(shí)刻的某一環(huán)節(jié)似乎是不可控的，因而造成生產(chǎn)被動(dòng)或增加勞動(dòng)強(qiáng)度。*控制不僅要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)靜態(tài)時(shí)的*，而且要求從一個(gè)工況轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪还r時(shí)也要自動(dòng)起到*，即達(dá)到動(dòng)態(tài)*控制。所謂動(dòng)態(tài)*控制就是要找出起控制作用的參數(shù)的一個(gè)或一組參數(shù)，使要控制的目標(biāo)參數(shù)的函數(shù)在滿足約束條件下*。
        要想達(dá)到*控制，關(guān)鍵是要確定合適的控制系數(shù)，那么怎樣對(duì)PID調(diào)節(jié)器的控制系數(shù)進(jìn)行計(jì)算與設(shè)置呢？
        在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，首先應(yīng)把流量大小轉(zhuǎn)化成計(jì)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，建立信號(hào)之間的，該系統(tǒng)中是將流量信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，即4～20mA模擬電流，該電流的大小與流量大小成正比，這樣，顯然應(yīng)先把生產(chǎn)工藝上流量比值K折算成DCS內(nèi)部的比值系數(shù)K'，才能進(jìn)行比值設(shè)定，由圖2可知：
I1=Q1/Q1max×I ⑴
I2=Q2/Q2max×I ⑵
式中：I1為高嶺土流量對(duì)應(yīng)的電流； I2為分散劑流量對(duì)應(yīng)的電流
Q1為高嶺土對(duì)應(yīng)的流量； Q2為分散劑對(duì)應(yīng)的流量
Q1max為高嶺土設(shè)置的zui大流量；Q2max為分散劑設(shè)置的zui大流量
I為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（20mADC）
設(shè)：K'= I1'/I1 ⑶
K'為比值器的控制系數(shù)，要使系統(tǒng)達(dá)到*控制，即系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，須使
I1'=I2 ⑷
又設(shè)：K=Q2/Q1 ⑸
K為生產(chǎn)工藝要求的比值，由⑴～⑸式可得：
K'=K×Q1max/Q2max ⑹
由⑹式可知：K'與測(cè)量?jī)x表的設(shè)置量程值有關(guān)，而與生產(chǎn)負(fù)荷Q1、Q2的大小無(wú)關(guān)。其次，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的情況進(jìn)行計(jì)算來(lái)確定控制系數(shù)，例如該系統(tǒng)中高嶺土的輸送能力為6t/h，分散劑的輸送量為1.2t/h。可得：K'=K×1.2/6=K/5=0.2K。當(dāng)K=0.2時(shí)，K'=0.04；當(dāng)K=0.5時(shí)，K'=0.1；當(dāng)K=1時(shí)， K'=0.2，K'值是根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，通過(guò)上位機(jī)對(duì)DCS系統(tǒng)內(nèi)部2#PID進(jìn)行設(shè)置。

2、5控制趨勢(shì)曲線
        要達(dá)到系統(tǒng)工藝改造的目的，必須要求分散劑能夠很好地跟隨高嶺土的變化而變化，同時(shí)要求高嶺土的給料量能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。盡管現(xiàn)場(chǎng)影響因素較多，但通過(guò)廣大人員的密切配合，zui終將系統(tǒng)調(diào)試成功，系統(tǒng)控制趨勢(shì)曲線見(jiàn)圖3示：