کنترل نسبت عملی: اکسیداسیون مایع سیاه با Yokogawa CENTUM VP و ABB 800xA
مشکل اصلی: انحراف نسبت اکسیژن به لیکور
کنترل نسبت، نسبت ثابتی بین دو متغیر فرآیندی را حفظ میکند. در اکسیداسیون لیکور سیاه، اپراتورها باید اکسیژن خالص را با نسبت دقیقی به لیکور سیاه اضافه کنند. هدف: کاهش انتشار H2S و مرکاپتانها و در عین حال بازیابی مقادیر گوگرد است. اگر نسبت منحرف شود، یا اکسیداسیون ناقص میماند یا اکسیژن به طور غیرضروری هدر میرود.
سیستم Yokogawa CENTUM VP این حلقه را با عملکرد کنترل فرآیند پیشرفته (APC) خود مدیریت میکند. سیستم ABB 800xA با استفاده از Control Builder همان منطق را در کنترلر AC 800M افزونه پیادهسازی میکند. هر دو پلتفرم به سه جزء یکسان نیاز دارند: فرستنده جریان آزاد، فرستنده جریان محدود و بلوک ضریب که نقطه تنظیم را هدایت میکند.
گام ۱: پیکربندی فرستندههای جریان اختلاف فشار
خطوط لیکور سیاه و اکسیژن هر دو از کنتورهای صفحه اوریفیس با فرستندههای اختلاف فشار استفاده میکنند. در سیستم CENTUM VP، FT-101 (لیکور سیاه) و FT-102 (اکسیژن) را به کارت ورودی آنالوگ AAI143 متصل کنید. عملکرد استخراج جذر را فعال کنید. این کار سیگنال خام ۴-۲۰ میلیآمپر را به مقدار جریان خطی تبدیل میکند.
- صفحه اوریفیس: ۴ اینچ ANSI 600# با قطر ۲.۵ اینچ
- محدوده فرستنده DP: ۰–۲۰۰ اینچ آب
- محدوده جریان: ۰–۱۵۰۰ گالن در دقیقه (لیکور سیاه)، ۰–۳۰۰ فوت مکعب استاندارد در دقیقه (اکسیژن)
- کالیبراسیون: اعمال ۴.۰۰ میلیآمپر (صفر) و ۲۰.۰۰ میلیآمپر (دامنه) با استفاده از ارتباطدهنده HART
در ABB 800xA، از کارت ورودی آنالوگ AI810 در کنترلر AC 800M استفاده کنید. عملکرد جذر را در Control Builder پیکربندی کنید. ماژول ارتباط سریال CI853 دستگاههای HART را برای تشخیص از راه دور متصل میکند.
گام ۲: ساخت بلوک ضریب و منطق نقطه تنظیم نسبت
بلوک ضریب قلب کنترل نسبت است. این بلوک سیگنال جریان آزاد را گرفته و در ضریب نسبت R ضرب میکند. نتیجه، نقطه تنظیم جریان محدود میشود.
فرمول: SPO2 = Fلیکور × R
که در آن R معمولاً ۰.۱۵–۰.۲۵ فوت مکعب استاندارد اکسیژن به ازای هر گالن در دقیقه لیکور سیاه است. R را از تقاضای استوکیومتری اکسیژن محاسبه کنید. در فرآیند اکسیداسیون لیکور سیاه، حدود ۰.۱۸ فوت مکعب استاندارد اکسیژن به ازای هر گالن لیکور، بازده اکسیداسیون ۸۵٪ را در دمای ۱۸۰ درجه فارنهایت و فشار ۱۵ پوند بر اینچ مربع فراهم میکند.
یک کنترلر دستی (HC) را به موازات کنترلر نسبت خودکار پیکربندی کنید. اپراتورها از HC برای تنظیم جریان اکسیژن ثابت در زمان راهاندازی استفاده میکنند. پس از تثبیت حلقه، به حالت خودکار (AUTO) سوئیچ کرده و اجازه دهید کنترلر نسبت جریان لیکور را دنبال کند.
هشدار ضریب نسبت را تنظیم کنید: بالا = ۰.۳۰، پایین = ۰.۱۰. اگر R از این محدودهها خارج شود، هشدار اپراتور در نمایش روند HMI فعال شود.
گام ۳: تنظیم کنترلر PID جریان محدود
شیر کنترل اکسیژن (FCV-102) باید به سرعت به تغییرات نقطه تنظیم پاسخ دهد. از عملکرد تنظیم خودکار در بلوک PID سیستم CENTUM VP استفاده کنید. حالت کنترلر را روی PI تنظیم کنید. پارامترهای معمول تنظیم:
- باند تناسبی: ۵۰–۸۰٪
- زمان انتگرال: ۳–۸ ثانیه
- مشتق: ۰ (برای حلقههای جریان غیرفعال شود)
- محدودیت نرخ تغییر نقطه تنظیم: ۵٪ در ثانیه (برای جلوگیری از ضربه شیر)
عملکرد شیر را با تست پلهای بررسی کنید. نقطه تنظیم را ۱۰٪ افزایش دهید و زمان پاسخ را ثبت کنید. معیارهای قابل قبول: زمان صعود کمتر از ۳ ثانیه، بیشازحد کمتر از ۵٪، زمان تثبیت کمتر از ۱۵ ثانیه.
در ABB 800xA، پارامترهای PID را از طریق Control Builder به کنترلر AC 800M دانلود کنید. از عملکرد تغییر آنلاین برای تنظیم پارامترها بدون توقف فرآیند استفاده کنید.
گام ۴: تشخیص و اصلاح خطاهای انحراف نسبت
خطاهای انحراف نسبت به سه دسته تقسیم میشوند.
- انحراف پایین فرستنده جریان آزاد: کنترلر جریان لیکور را کمتر از مقدار واقعی برآورد میکند، بنابراین اکسیژن کم میآید. واکنش اکسیداسیون ناقص میشود. میزان H2S در دودکش افزایش مییابد.
- انحراف بالا فرستنده جریان آزاد: کنترلر اکسیژن اضافی درخواست میکند. مصرف اکسیژن ۱۵–۲۰٪ افزایش مییابد. تنظیمکننده فشار اکسیژن بیشتر باز میشود که باعث سایش نشیمنگاه شیر FCV-102 میشود.
- انحراف ضریب ضریب به دلیل خراب شدن رجیستر: این باعث جهش ناگهانی نقطه تنظیم میشود. شیر اکسیژن ناگهان کاملاً باز یا بسته میشود. این را با نظارت بر نرخ تغییر سیگنال نقطه تنظیم تشخیص دهید. اگر dSP/dt بیش از ۲۰٪ در ثانیه باشد، یک اینترلاک فعال شود که شیر را در آخرین موقعیت شناخته شده نگه دارد.
اتصال زمین فرستنده را بررسی کنید. زمین شناور در حلقه ۴-۲۰ میلیآمپر باعث نویز تصادفی سیگنال میشود. از کالیبراتور فرآیندی برای تزریق سیگنال ۱۲.۰۰ میلیآمپر در ترمینال ورودی آنالوگ استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که DCS ۵۰٪ از محدوده جریان را میخواند.
نتیجهگیری و توصیههای عملی
کنترل نسبت در اکسیداسیون لیکور سیاه سه مرحله دارد. اول، فرستندههای اختلاف فشار صفحه اوریفیس را با استخراج جذر روی هر دو کارت AAI143 (CENTUM VP) و AI810 (ABB 800xA) پیکربندی کنید. دوم، بلوک ضریب را با دامنه ضریب قفل شده ۰.۱۰–۰.۳۰ و کنترلر دستی برای راهاندازی بسازید. سوم، کنترلر PID جریان محدود را با PB=۶۵٪، Ti=۵ ثانیه و محدودیت نرخ تغییر نقطه تنظیم ۵٪ در ثانیه تنظیم کنید.
کالیبراسیون هر دو فرستنده جریان را به صورت ماهانه بررسی کنید. با استفاده از ارتباطدهنده HART خروجی فرستنده DP را با فشارسنج مرجع مقایسه کنید. اگر خطا بیش از ۱٪ از دامنه بود، تنظیم صفر و دامنه را انجام دهید. نتایج را در گزارش نگهداری ثبت کنید.
هنگام وقوع انحراف نسبت، خطا را از طریق فرستنده، ضریب و شیر پیگیری کنید. کالیبراتور فرآیندی در ترمینالهای ورودی آنالوگ تأیید میکند که خطا در میدان است یا سیستم کنترل. کنترلر دستی را در تمام مدت راهاندازی اکسیداسیون آماده نگه دارید.
