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(yōu)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(yōu)良的塑料改性劑，又是氯丁橡膠的替代產(chǎn)品，市場前景極為廣闊。

2 工藝簡介
生產(chǎn)過程主要由氯化反應、脫酸、中和、干燥、包裝等工序組成，生產(chǎn)工藝過程框圖如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)工藝過程框圖

3 系統(tǒng)配置
控制系統(tǒng)采用JX-300X分散控制系統(tǒng)完成CPE裝置的自動控制。根據(jù)設計要求，本次系統(tǒng)配置如圖2所示，包括1個現(xiàn)場控制站，2個操作員站，1個遠程工程師站?，F(xiàn)場信號經(jīng)DCS機柜進入系統(tǒng)?，F(xiàn)場控制站主控制卡、電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡、通訊總線,均按1:1冗余配置。通過冗余的工業(yè)以太網(wǎng)(ScnetⅡ)將控制站和操作站連成一個整體，實現(xiàn)對生產(chǎn)裝置的集中監(jiān)控。

圖2 系統(tǒng)配置框圖

4 控制方案設計
CPE生產(chǎn)是一個批量生產(chǎn)、間歇操作、順序控制的過程?？刂频闹攸c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(xiàn)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(zhì)量的進口質(zhì)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(diào)節(jié)閥和閥門定位器的品質(zhì)提出了很高的要求。經(jīng)過現(xiàn)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(jīng)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(nèi)變化時，控制方式采用流量的單回路調(diào)節(jié)，當壓力變化大于設定值(經(jīng)驗參數(shù)，可調(diào))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(shù)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(shù)關系可以采用折線表來實現(xiàn)。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(xiàn)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(diào)節(jié)閥(口徑不同，相互之間采用分程調(diào)節(jié)，先開小閥再開大閥)，TVd、TVe為循環(huán)冷卻水閥(口徑不同，相互之間采用分程調(diào)節(jié)，先開小閥再開大閥)，TVc為循環(huán)水旁路閥，F(xiàn)V為液氯流量進釜調(diào)節(jié)閥。當氯化釜進行升溫時，關閉循環(huán)冷卻水閥TVd、TVe，打開TVc循環(huán)水旁路閥，調(diào)節(jié)TVa、TVb蒸汽調(diào)節(jié)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(nèi)溫度為主環(huán)，夾套溫度為副環(huán)的串級控制模式實現(xiàn)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(jù)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(tǒng)則根據(jù)工藝的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫來決定系統(tǒng)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(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)設計人員和現(xiàn)場工藝專家進行了多次的交流，同時結合現(xiàn)場操作工的經(jīng)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(jīng)驗參數(shù)，對升溫速率、調(diào)節(jié)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(tǒng)自2003年7月投入運行以來，運行穩(wěn)定，溫度控制效果大大提高，取得了良好的控制精度和經(jīng)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(tǒng)使用手冊[Z]. 2003,12.

作者簡介
盧衛(wèi)勝(1972-) 男 工程師 1996年畢業(yè)于武漢化工學院生產(chǎn)過程自動化專業(yè)，從事自動化工程設計工作，已發(fā)表論文4篇。