空分裝置自動化解決方案
一、前言
中控一直致力于空分裝置行業(yè)生產(chǎn)過程的工藝、設備、控制與生產(chǎn)管理的工程及應用研發(fā),通過采用先進的工藝設計、專業(yè)的工程實施隊伍、領(lǐng)先的控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)與現(xiàn)代測量技術(shù),中控能為廣大空分裝置行業(yè)用戶提供針對空分裝置行業(yè)生產(chǎn)裝備與工藝的綜合自動化整體解決方案。目前成功實施的制氧(空分)裝置項目有近百個,其中產(chǎn)量在1萬m3/h以上的裝置項目有近三十個。中控與杭氧股份有限公司、開封空分集團有限公司、四川空分設備(集團)有限責任公司都有過良好的合作,積累了豐富的制氧(空分)裝置項目管理、實施經(jīng)驗,在實現(xiàn)空分裝置行業(yè)生產(chǎn)自動化、優(yōu)化工藝、降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)生產(chǎn)過程快速、穩(wěn)定、高效運行的同時,也為空分裝置行業(yè)用戶應對激烈市場競爭提供了全方位的技術(shù)與產(chǎn)品支持。
二、制氧(空分)工藝簡介
深度冷凍技術(shù)是當前使用最為廣泛的空氣分離技術(shù),也是各國在空氣分離技術(shù)競爭上的焦點。深冷空分的基本工藝流程是:空氣從空氣吸入塔進入工藝系統(tǒng),經(jīng)過過濾和空氣壓縮機加壓后,進入空氣預冷塔,用冷卻水對空氣進行冷卻,經(jīng)冷卻后的空氣送入純化系統(tǒng)(MS系統(tǒng)),空氣經(jīng)過純化系統(tǒng)吸附凈化后,除去空氣中的水分、CO2和乙炔等部分碳氫化合物。經(jīng)凈化的空氣在膨脹機中進行膨脹,溫度急劇下降。在分餾塔系統(tǒng)中,經(jīng)前面工段加壓、凈化、膨脹的空氣將實現(xiàn)分離,最終得到氧氣和氮氣。圖1是空分裝置工藝總貌圖。
三、制氧(空分)行業(yè)控制方案
在整個空分生產(chǎn)裝置的控制形式上,大部分采用的是常規(guī)控制。整個空分系統(tǒng)控制的難點和重點是空壓機組的聯(lián)鎖保護和防喘振控制、分子篩(純化器)系統(tǒng)的時序控制,還有外壓縮流程的氧透/氮透聯(lián)鎖啟停過程控制和內(nèi)壓縮流程的循環(huán)壓縮機聯(lián)鎖保護控制。
3.1 空氣壓縮機組報警聯(lián)鎖保護和防喘振控制
◆ 空壓機報警聯(lián)鎖保護功能
空壓機報警聯(lián)鎖保護所引用的條件參數(shù)有軸振動、軸位移、過濾器前油壓、過濾器后油壓、主油壓、油溫、主電機電流、三級排氣壓力、油泵運行信號、三級進氣溫度等。
◆ 空壓機防喘振控制
將主電機電流(最大工作電流作為給定)、三級排氣壓力(設定值可修改)作為控制對象參數(shù),分別采用兩個PID調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié),空壓機剛啟動時入口導葉漸開輸出,由此調(diào)節(jié)器輸出和漸開輸出在自動調(diào)節(jié)時通過低選器輸出調(diào)節(jié)導葉和放空閥,手動時直接輸出開度。但需注意放空閥的開合特性與入口導葉相反,手自動切換時需考慮無擾動切換。
3.2 分子篩(純化器)時序控制
分子篩的自控以安全第一,功能齊全,操作方便為原則。分子篩純化器一般都有兩組,一組工作,一組再生,交替切換。對于單一分子篩來講,工作過程如圖4所示:
在以上各步驟中,各電磁閥都有確定的開關(guān)狀態(tài),下一步工作的開始依賴于時間和上一步閥門動作是否到位的狀態(tài)反饋,時間或狀態(tài)反饋不滿足要求,電磁閥將維持原有狀態(tài)并延時報警。
3.3 氧氣/氮氣透平壓縮機組啟停控制和聯(lián)鎖保護(外壓縮)
氧透和氮氣系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制比較復雜,邏輯判斷動作和順控方案比較多,主要控制有:啟動判斷和啟動過程順控,正常停車順控,重故障條件判斷和順控停車,噴氮停車條件判斷和順控,油加熱器和油泵啟停聯(lián)鎖。
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