1 引言
氯化聚乙烯簡稱CPE，是由聚乙烯與氯氣進行取代反應制得的一種新型合成材料。由于其大分子飽和結構及氯原子的引入，賦予該材料良好的柔韌性、優異的耐候性、耐熱老化、耐化學藥品、耐油、阻燃等性能;氯化聚乙烯與各種天然或合成的樹脂、塑料、橡膠有極好的相容性，對各種填料(如滑石粉、碳酸鈣、陶土、碳黑、云母和磁粉等)具有很高的充填性能。因此氯化聚乙烯既可作優良的塑料改性劑，又是氯丁橡膠的替代產品，市場前景極為廣闊。
2 工藝簡介
生產過程主要由氯化反應、脫酸、中和、干燥、包裝等工序組成，生產工藝過程框圖如圖1所示。
圖1 生產工藝過程框圖
3 系統配置
控制系統采用JX-300X分散控制系統完成CPE裝置的自動控制。根據設計要求，本次系統配置如圖2所示，包括1個現場控制站，2個操作員站，1個遠程工程師站。現場信號經DCS機柜進入系統。現場控制站主控制卡、電源系統、數據轉發卡、通訊總線,均按1:1冗余配置。通過冗余的工業以太網(ScnetⅡ)將控制站和操作站連成一個整體，實現對生產裝置的集中監控。
圖2 系統配置框圖
4 控制方案設計
CPE生產是一個批量生產、間歇操作、順序控制的過程。控制的重點是氯化反應，而氯化反應的難點是反應釜的溫度控制和液氯的計量控制。通過理論分析以及現場的實際摸索，對這2個回路進行了方案設計，達到了很好的控制效果，下面分別進行介紹:
(1) 液氯流量控制
液氯的量對氯化反應有很大的影響，因此整個氯化反應過程要求液氯的流量控制準確，并對加入的液氯總量也有嚴格的要求。為了保證液氯計量的準確性，不僅需要采用高質量的進口質量流量計，而且還需要對液氯的流量進行高精度的自動控制，從而也對調節閥和閥門定位器的品質提出了很高的要求。經過現場實驗，設計控制方案框圖如圖3所示:
圖3 液氯流量控制方框圖
圖3中:F_set —流量設定值
F —液氯流量
P —液氯壓力
P_set —釜壓設定值
P_sv —經過壓力補償后的壓力
pv —液氯流量反饋量
該方案的思路為:當液氯壓力在正常范圍內變化時，控制方式采用流量的單回路調節，當壓力變化大于設定值(經驗參數，可調)時引入壓力補償功能。
(2) 氯化釜溫度控制
氯化反應過程的控制溫度與液氯投入量存在一定的函數關系，工藝操作上把整個過程分為三個階段:
·第一階段:通入液氯總量的30％;
·第二階段:通入液氯總量的30％～40％;
·第三階段:通入液氯總量的40％～30％。
每一段液氯累積量與溫度之間的函數關系可以采用折線表來實現。為了提高溫度與流量的對應精度，我們采用了多段二維折線表的組合來實現液氯流量與氯化溫度之間的高精度對應關系。
圖4 氯化釜的簡易控制流程示意圖
圖4為氯化釜的簡易控制流程示意圖，其中TVa、TVb為蒸汽調節閥(口徑不同，相互之間采用分程調節，先開小閥再開大閥)，TVd、TVe為循環冷卻水閥(口徑不同，相互之間采用分程調節，先開小閥再開大閥)，TVc為循環水旁路閥，FV為液氯流量進釜調節閥。當氯化釜進行升溫時，關閉循環冷卻水閥TVd、TVe，打開TVc循環水旁路閥，調節TVa、TVb蒸汽調節閥控制升溫速率，當溫度升到設定值時，關閉蒸汽閥，控制冷水閥和旁路閥進行溫度控制(在反應過程進入放熱比較均衡的情況下，旁路閥控制在一個固定的開度)，通過以釜內溫度為主環，夾套溫度為副環的串級控制模式實現氯化釜反應溫度的控制，控制方框圖如圖5所示。
圖5 控制方框圖
在通氯階段中的恒溫控制階段，根據反應時間來控制液氯流量的加入速率，大于設定的反應時間后，系統則根據工藝的經驗數據庫來決定系統控制是采用壓力控制模式還是采用時間控制模式。
5 結束語
為了保證控制效果和產品質量，系統設計人員和現場工藝專家進行了多次的交流，同時結合現場操作工的經驗，進行了方案的多次完善，筆者在溫度控制過程中加入了一些經驗參數，對升溫速率、調節輸出、流量控制進行了一些限制，很好的抑制了較多的隨機干擾。
系統自2003年7月投入運行以來，運行穩定，溫度控制效果大大提高，取得了良好的控制精度和經濟效益。
參考文獻
[1] 浙江中控技術股份有限公司. 圖形化軟件[Z]. 2003,10.
[2] 江中控技術股份有限公司. JX-300X DCS控制系統使用手冊[Z]. 2003,12.
作者簡介
盧衛勝(1972-) 男 工程師 1996年畢業于武漢化工學院生產過程自動化專業，從事自動化工程設計工作，已發表論文4篇。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
