1 引言
金化股份公司磷銨廠6萬(wàn)噸磷酸、12萬(wàn)噸磷銨采用法國(guó)SPECHIM公司的專(zhuān)利設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)，于1998年順利投產(chǎn)，是我國(guó)目前在西北建成的最大的磷銨生產(chǎn)基地。磷酸、磷銨控制系統(tǒng)采用美國(guó)Honeywell公司的TDC-3000系統(tǒng)，較好地完成了整個(gè)工藝的控制要求，特別是在優(yōu)化控制和邏輯控制方面得到了較多的應(yīng)用，由我們編制的磷酸自動(dòng)給料控制系統(tǒng)得到了專(zhuān)家們的好評(píng)。這里就這一復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編制、組態(tài)、調(diào)試等作論述。
2 磷酸給料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述
磷酸是由磷礦粉、濃硫酸按一定的比例反應(yīng)生成。磷礦粉和88%的濃硫酸按一定的比例連續(xù)加入反映槽，以確保硫酸的質(zhì)量及原成本的降低。磷礦粉由皮帶輸送機(jī)送至緩沖料斗，在料斗中裝有極高、高、低、極低4個(gè)料位開(kāi)關(guān)，由DCS系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖控制。料斗有2個(gè)出料口分別與每個(gè)反應(yīng)槽的稱(chēng)重裝置相接，用來(lái)控制進(jìn)入兩個(gè)反應(yīng)槽的磷礦粉的加入量。
來(lái)自硫酸灌區(qū)的濃度為88%的濃硫酸被送至磷酸裝置內(nèi)的硫酸貯槽，再用泵分別送入2個(gè)反應(yīng)槽，再進(jìn)入反應(yīng)槽的兩個(gè)硫酸管道上分別安裝有一個(gè)流量計(jì)和一個(gè)調(diào)節(jié)閥，用來(lái)測(cè)量和控制反應(yīng)槽硫酸的加入量。
原料磷礦粉和硫酸按一定的比例被連續(xù)加入到2個(gè)反應(yīng)槽，來(lái)自過(guò)濾工段的回磷酸也被加入反應(yīng)槽中，回磷酸是用來(lái)調(diào)節(jié)料漿中P2O5的濃度的。反應(yīng)方程式為:
Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O=2H3PO4+3CaSO4·2H2O
磷酸反應(yīng)是放熱反應(yīng), 硫酸鈣以二水硫酸鈣的結(jié)晶形式析出, 反應(yīng)槽生成的料漿被送至下一工序過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾。
3 復(fù)雜回路在TDC-3000系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)方法
要實(shí)現(xiàn)上述復(fù)雜控制系統(tǒng)，必須對(duì)TDC-3000系統(tǒng)的控制算法要非常熟悉，并且能進(jìn)行恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用。這個(gè)復(fù)雜控制系統(tǒng)除了應(yīng)用常規(guī)算法PID和數(shù)據(jù)外最主要的是使用了多重串級(jí)控制、比率控制、選擇性控制、數(shù)學(xué)模型計(jì)算、邏輯控制設(shè)定、手動(dòng)選擇等多種高級(jí)算法，并且是多種算法相互交叉、相互影響，如何合理的應(yīng)用好這些算法是本控制的關(guān)鍵。我們采用了“HILOAVG”算法完成HK-3260控制;用“CALCULTR”算法完成KY-2201、KY-2211、FY-3260等數(shù)學(xué)計(jì)算;用“RATIOCTL”算法完成HR-2020、FR-2201、UR-3290等比值控制;用“SWITCH”算法完成HA-2201、HB-2201、HD-2201及HA-2211、HB-2211、HD-2211等選擇控制;用“DIGITALCOM”算法HX-2201、HX-2201完成程序選擇控制。順序控制有CL語(yǔ)言編寫(xiě)，采用“DEVICE CONTROL”算法執(zhí)行。

4 控制算法編程及應(yīng)用效果
上面所述復(fù)雜控制是由每一個(gè)簡(jiǎn)單回路相互連接構(gòu)成的，其中用得最多的是比率控制“RATIOCTL”， 如附圖所示?，F(xiàn)以FR-2201為例介紹的其生成方法。

附圖 比率控制連接圖
附圖中P1為FT-2201(進(jìn)入一號(hào)反應(yīng)槽的硫酸量)，P2為WI-2020(進(jìn)入一號(hào)反應(yīng)槽的磷礦量)，SP1為比率設(shè)定值，SP1為硫酸流量設(shè)定值，OUT為控制器輸出(FY-2201)。
只要我們按照附圖的連接方法將各個(gè)參數(shù)連接起來(lái)，就構(gòu)成了一個(gè)完整的比率控制器，其他控制算法的連接也相同。我們把整個(gè)復(fù)雜回路的全部連接好以后，就完成了這個(gè)復(fù)雜回路的組態(tài)工作。
完成這些組態(tài)工作后，我們按照先簡(jiǎn)單，后復(fù)雜的順序，將直接與調(diào)解閥相連的幾個(gè)回路先投入自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)這些回路運(yùn)行穩(wěn)定后，再一次投入串級(jí)調(diào)節(jié)回路、比率調(diào)節(jié)回路、時(shí)間設(shè)定回路等，當(dāng)這些回路都運(yùn)行良好后，最后投入順序控制回路。
5 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察和歷史數(shù)據(jù)記錄，該復(fù)雜回路在一年多的時(shí)間里，運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)工藝參數(shù)都符合設(shè)計(jì)要求，為磷酸給料控制提供了一定的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。值得在磷酸行業(yè)推廣和應(yīng)用。