1、引言
在化工自動化控製中，一般單回路控製係統由測量（采（cǎi）集）單元——變送單元——調節單元——執行單元幾部分構成，而（ér）執行單元一般選（xuǎn）用調節閥來擔任。我廠丙烯腈裝置中急冷塔的PH值工藝要求（qiú）控（kòng）製（zhì）在一定的範圍內（nèi），而且要求平穩。它在整個裝置的（de）控製中起到非常重要的作用，隻要急冷塔的PH值控製（zhì）平穩，整個（gè）丙烯腈裝置大循環（huán）係統的PH值（zhí）就能夠穩定在（zài）工（gōng）藝要求的範圍內。其穩定與否直接影響整個裝置的平穩（wěn）和高產運行，甚（shèn）至能否（fǒu）正常運（yùn）行。工藝上通過把H2SO4加入到急冷塔上段循環（huán）水中，中和反（fǎn）應中（zhōng）剩餘的氨來達到控製（zhì）急冷（lěng）塔上段PH值的（de）目的。因此控製H2SO4的加入量以中合反應尾氣中氨含量的變化就（jiù）很重要。其工藝流程簡圖如下：
2、PH值控製係統改進前的（de）狀況
原設計中，采用通道式PH計作為測（cè）量變送單元，DCS集散型控製係統作為自動（dòng）調節單元，調節閥作為執行單元組成自動調節係統來控製H2SO4的加入量。原設計（jì）采（cǎi）用山武-霍尼韋爾公司生產的、全部采用316L不鏽鋼為閥座、閥芯材質的進口調節閥，目的（de）是針對（duì）硫酸的腐蝕性而設計的（de），但實際應用中，調節閥（fá）由於氣蝕、硫酸中雜質對閥芯、閥座（zuò）的衝刷以及（jí）硫酸對閥芯、閥座的腐蝕等（děng）作用（yòng），使用兩個（gè）月內漏量明顯增大（dà），不能滿足工藝生產要（yào）求，為此特製（zhì）的四氟（fú）材質的閥芯、閥（fá）座仍未能使用兩個月以上。用國產調節閥替代更（gèng）需頻繁更（gèng）換（huàn），給工藝操作和儀表維修帶來很大困難。*後（hòu）工藝改用計量泵作為控製H2SO4加入量的手段手動調節H2SO4流量。但每次都必須到現場根據經驗進行手動調整，需（xū）要調整很長時（shí）間才能勉（miǎn）強維持生產，而且不能適（shì）時調（diào）節，PH值的控製波動較大（dà）。常常因此影響正常生產，給精製部分的操作帶來困難，使得精製（zhì）回（huí）收（shōu）率下（xià）降，影響（xiǎng）了裝置的產量和質量。這已（yǐ）經成為我廠自控係統的一個老大難問題。
3、PH值自動（dòng）控製係統的改進
為解決（jué）上述問題，我們考慮能（néng）否甩掉調節閥，避免硫酸的腐蝕導致（zhì）自控係統不能長周期運行。我們通過研究變（biàn）頻器的原理（lǐ）發現，變頻器能根（gēn）據輸入信號（hào）的變化改變電機電源的頻率，例如，當輸（shū）入4mA時輸出10Hz（該數值可以根（gēn）據（jù）實際情況（kuàng）確定，但不允許為0。因為當PID調節器的輸出為4mA，變頻器的輸（shū）出（chū）為0，可是當PID調節器的輸出大於4mA時，雖然變頻（pín）器的輸出跟隨變化，但機泵並不會立即啟動起來），當輸入20mA時輸出50Hz。而電機電源頻率的改變可以改變電機的轉速，電機的轉速改變了，通過機泵的介質（zhì）流量也隨之發生相應的改變。我們能否利用變頻器的（de）這一特性控製計量泵的轉速，從而代替調（diào）節閥作為執行單元控（kòng）製（zhì）H2SO4加入量，進而達到PH值自（zì）動控製的（de）目的（de）呢？經過實驗，我們很好地解決了由（yóu）於硫酸對調（diào）節閥的（de）腐蝕造成的PH值控製係統不能滿足生產要求的問題。自動調節係統方塊圖如（rú）下：
其控製過（guò）程分析如下：當通道式PH計的（de）測量（liàng）值與給定（dìng）值存（cún）在（zài）偏差時，DCS通過PID調節作用後輸出一標（biāo）準4~20mA信號，此信號送入變頻器，變頻器依據該信號改變到硫（liú）酸計量泵電機的（de）電源頻率，調整計量泵的轉速，進入（rù）急冷塔上段循環水的H2SO4加入量（liàng）也就發生了相應變化，PH值自動控製的目的達到。
但是，隨之帶來一個問題：電機（jī）不是調節閥隻有（yǒu）一個，而（ér）是兩個，一個運行，另一個備用。當正在運行（háng）的（de）電機出現故障時，PH值控製係統也就癱瘓了。那麽怎樣解決這個問題呢（ne）？為（wéi）此，在不增加投資的情況下，我們利用現有的電（diàn）機控製係統（tǒng），對其進行改進，實現了一台變頻器控製二台電機的目的。具體接線（xiàn）上，我們對原有電機接線進行了改進（如圖三）。當工藝操作人員對電機進行倒泵操作時，變頻器（qì）仍能起到控製作用。
其原理如（rú）下：C1為（wéi）D1電（diàn）機的交流接觸器，C2為D2電機的交流接觸器，當需要電機D1啟動時，合上電源開關HK，按下啟動開關QA1，接觸器C1得電吸合，輔助觸頭自鎖，D1啟（qǐ）動（dòng）。如果需要電機D1停下來、D2啟動，則隻需先按下D1電機的停（tíng）車按鈕TA1，使C1線路斷開，D1停轉；然後按下電機D2的（de）啟動開關QA2，則接觸器（qì）C2得電吸合，主觸頭（tóu）C2閉合，輔（fǔ）助觸頭自鎖，電機D2啟（qǐ）動。（這裏的啟動按鈕QA1、QA2，停車按鈕TA1、TA2即為（wéi）現場電機跟前的防爆開關）
4、改進後的效果（guǒ）
這（zhè）一改進（jìn）方（fāng）案隻是將原來（lái）送給調節閥的信號引入電氣配電室內接至變（biàn）頻器（qì）上，變頻器再接至現場計量泵的供電線路上，需要增加（jiā）的設備隻是變頻器卻可以省掉調節閥、電氣轉換器/定位器，而且維護量（liàng）大大減少（shǎo），*重要的是將變頻器應用到PH值自動控製上以後，控製質量大大改善。當給定一個固定值時，測量值穩定在一條直線上，而當人為加入一幹擾（rǎo）信號（hào）時，隻要DCS中的PID參數調整適當，能很快調整至給定位置並（bìng）保持平穩。PH值（zhí）控製係統改進前用調節閥控製使用兩個月就因（yīn）為內漏（lòu）無法控製，PH值往往在3~7之間波動。改進後PH值的波動範圍大大減小，控（kòng）製曲線（xiàn）近似於一條直（zhí）線，效（xiào）果非常理（lǐ）想。而且，變頻器除了（le）很好地替代調節閥，構（gòu）成了PH值自（zì）動控（kòng）製係統外，還具有良好的（de）正弦波輸（shū）出、轉矩特性和快速響應等特性，還具有保護功能，如電（diàn）機的過流、過壓、欠壓和缺相等保護，並能在操作麵板（bǎn）上顯（xiǎn）示故（gù）障代碼，故維修方便；變頻器操作簡單，可由鍵盤（pán）操作，也可通過鍵盤任意設定頻率，並可從操作麵板上查看轉速（sù）、電壓、電流、轉（zhuǎn）矩（jǔ）等參數。而且（qiě）安（ān）裝在室內，不會受到環境因素的幹擾，從（cóng）投用至今已經兩年多，沒出現任何故障。
5、結束語
我們通過對丙烯腈裝（zhuāng）置PH值自控係統（tǒng）的改進，很好地解決了過程中含有（yǒu）腐蝕介質，需要頻繁更換調節（jiē）閥（fá）等自控（kòng）問題。過去認為，變頻器的應用較多用於節能、軟啟動等場合，而且業已取得（dé）了明顯的效果。但現在看來，變頻器在很多自動（dòng）化控製中都能起到很好的作（zuò）用，隻要能（néng）通過泵的流（liú）量進行控製的對象係統就可以。例如，在城（chéng）市供排水係統中，需要保持整個供排水（shuǐ）管網的壓力在一個範圍內（一般（bān）不得低（dī）於某一個值（zhí）），而壓力可以通過（guò）調整供排水泵的流量加以調節（因為壓力降低是由於用戶用水造成的，隻要補充用戶用掉的水量（liàng）即可使管網（wǎng）壓力維持在某一個值上），這樣就可以利（lì）用變頻器作為執行機構構成一個自控係統。