浅谈空分装置自动化论文

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1、浅谈空分装置自动化论文摘要：本文介绍了空分装置的现状，简述了粤港6000Nm3／h制氧机的MS流程，并对其自动化系统的配置及典型控制回路进行了分析。关键词：空分装置集散控制系统防喘振1概述随着世界工业化进程的不断发展，冶金、化工、造船、机械等传统工业领域规模的日益庞大，及对氧、氮、氩等气体要求的日益增加，空气深度冷冻液化分离方法已成为适应大型工业性生产的首选方法。它的主要原理是将空气经压缩、冷却和液化后利用空气中氧、氮等气体的沸点不同，采用多次蒸发，多次冷凝的方法进行精馏分离而得到产品.freel3／h制氧机为例谈一下其控制系统的特点。2空气分离流程及其自动控制系统的特点目前，大中型

2、制氧机普遍采用增压分子筛净化全低压流程，即MS流程。它比切换式换热器(REVEX流程)要简化很多。MS流程中主换热器只承担冷却加工空气，同时复热返流的气体，不承担水分及二氧化碳的清除任务，因而不需要切换。以粤港6000Nm3／h制氧机为例，纯化后空气一路经冷箱内换热器到氧氮分馏塔下塔分馏；另一路经增压机增压的空气，到换热器冷却后再经膨胀机膨胀，最后到氧氮分馏塔上塔进行分馏，得到液氧、液氮、产品氧和氩馏份。氩馏份出冷箱后经过氩纯化系统，然后再返回冷箱氩精馏塔分馏出液氩。冷箱产生的污氮用于送至纯化系统吸附剂再生。本项目的关键设备(包括为单体设备配套的仪控设备)均为进口，如氧气机是SULZ

3、ER公司的，冰机是JOY公司的，空压机是COPPER公司的。这个系统的控制点有模拟量输入148点，模拟量输出6l点，RTD输入87点，数字量输入(24VDC)148点，数字量输出(220VAC，50Hz)101点，仪控系统采用HONEYincroTDC-3000X型集散控制系统，如图1所示。U万能控制网是一个符合MAP通讯协议，具有冗余特点的高速通讯网络，可扩展APM先进过程管理站。因为系统中U网上未挂LM逻辑管理站。因此，在编写类似分子筛吸附器切换的顺序控制程序时，单靠在APM上完成，效率就较低，也不方便，不如在LM上进行简单的快速联锁控制和一般常规的PLc功能。I局域控制网可以实

4、现广泛的数据采集，并通过US集中监控。HM历史模块采用定时建立系统运行的备用数据库，可数据，以使控制数据连续。系统I／O包括HLAI高电平模拟输入模块，LLADMUL(RTD)模块，模拟量输出AO模块，DO(220VAC，50HZ)模块，DI(24VDC)模块。系统总I／O负荷占最大允许量的比例小于85％。负荷率是合理的。为提高系统的安全可靠性，U，L，NIM及模块电源均为冗余结构。需要提一点的是APM与NIM之间的通讯电缆长度一般小于10m，如果超过的话就要加两个连接头，所以中控室的布置上应考虑这一点，使APM与NLM尽量接近。空分系统有一些成套设备，都附带有控制盘，其中主要是氧压

5、机就地柜，就地柜可以完成对氧压机的常规控制。在粤港气体工程中，为了便于集中控制，对氧压机的一些重要参数如氧压机出入口压力显示和回流阀的调节，均由DCS完成控制，这就使氧压机单体的流量调节纳入系统总物流的控制中。在现场就地柜和中控室都可对氧压机进行起／停操作。为了能使监控准确可靠和对计量的要求，现场变送器选择HONEYWELL的ST3000,.freel，过量氢含量小于l％。如果粗氩塔中粗氩含氧量大于4.5％，或进口温度较低，则停止粗氩压缩机。因为粗氩含氧量过高，说明分馏过程有问题，会使氧的产量受影响，同时通过氧化炉降低氧含量也会较困难。此控制系统中，送入氧化炉内氢气和粗氩分别有各自的

6、流量调节回路。氢气流量回路的设定来自氢氧比值计算器。同时当主负荷粗氩提降时，投入的氢量也跟踪提降，并使两者比值不变。氢气的流量测量精度在这里是比较重要的，本项目采用小孔板测量。3．4再生污氮温度控制系统该系统中污氮和蒸气送入蒸汽加热器。污氮加热后送入分子筛纯化系统，用来再生分子筛吸附剂，在粤港气体工程中，通过调节蒸气流量来稳定送出的再生污氮温度。但可以看出这个控制系统有缺陷，如果进入加热器的污氮流量发生变化时，会影响加热器出口污氮的温度；同时因为温度检测量变化较慢，用它来控制蒸汽进量有滞后的问题。所以如果采用前馈控制，将污氮流量变化这一先导干扰引入控制回路中，就可提高响应速度，稳定温

7、度。但为了保证前馈补偿的精度，对控制阀的要求较严格，通过把前馈控制器的输出与温度控制器的输出叠加后作为蒸汽流量控制器的给定值，从而构成前馈．串级控制，效果会更好些。4结束语当今，空气分离技术越来越朝专业化、规模化、标准化的方向发展，在保证最大收益的前提下，努力降低能耗是这项技术面临的主要工作。在实际工作中善于发现系统存在的问题，改善流程控制方案，必将进一步提高空气分离的自动化控制技术水平。