国产“四万”空分装置的DCS控制系统
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国产“四万”空分装置的DCS控制系统

开封空分集团有限公司 丁丽君 高彦军
  
  　　德州“4万”空分配套的机组有沈鼓空压机、增压机、氮压机组和杭汽的汽轮机。整套装置(包括机组)的实际监测点达700多个I/O点。DCS的软件组态和调试由开封空分集团完成。
　　1.控制系统简介
　　一次仪表的配置
　　压力、差压采用EJA智能变送器；
　　温度用铠装铂电阻和Emerson现场总线设备848T。
　　大口径气体流量用Emerson带温压补偿的阿纽巴流量计；低温液体及小口径气体流量采用Emerson涡街流量计；
　　冷箱内低温调节阀、常温调节蝶阀、调节球阀和调节阀分别采用SAMSON、KEYSTONE、KSB和无锡工装产品，配智能定位器。
　　17台在线和离线分析仪，分别检测CO2、O2、N2、Ar、LOX中杂质、氮氧化物等，检测数据送至DCS。
　　DCS系统
　　DCS系统采用美国Emerson公司的DeltaV。
　　五台操作员站和一台工程师站。工程师站完成系统组态、诊断和仿真；操作员站实现运行参数的监控。两台操作员站用于压缩机组，三台用于空分装置。全厂公用一个工程师站。
　　冗余的控制器、电源和通讯网络；AO及重要的AI卡采用冗余卡件。
　　2.主要控制的描述
　　机组性能调节
　　空分工艺要求空压机和增压机出口压力恒定。用空压机和增压机出口压力调节器的高选信号送到505调速器去调节汽轮机转速，通过调节进口导叶实现恒压控制。
　　防喘振控制
　　防喘振采用可变极限流量控制方案，用压缩机的入口压力、流量和出口压力组成防喘振优化控制。具体措施有：喘振线的折线函数、防喘振线的自动移动、放空阀的快开慢关、徘徊控制功能和手动控制等功能。
　　分子筛的顺序控制
　　顺序控制保证分子筛再生彻底、切换时压力的波动小、再生气流量稳定。
根据分子筛后空气中CO2的含量、加热和冷吹的最终温度、分子筛压力等参数，程序自动调整周期内的各段时间，一旦CO2含量超限，程序将快速、按步骤切换到另一台分子筛吸附，而原分子筛再生。程序还设置了阀门的手动/自动转换和故障报警并自动暂停程序；程序的手动、自动和暂停；运行步骤的手动切换等，有效地保证了分子筛的安全运行。
　　均压和泄压时，采用两分子筛差压和时间的定斜率调节均压阀和泄压阀。充压时间到、但压差大于0.01Mpa，程序暂停。
　　再生气的冷吹和放散阀各用一个流量调节器控制，保证再生流量的稳定。
低温液体泵的自动转换控制
　　装置有6台低温液体泵，每两台一用一备。正常时，主泵运行在额定转速，备泵低速动转，冷态备用；当主泵出现故障时，备泵自动转为主泵，在规定时间内达到额定转速，原主泵停止运行，保证液体的连续输送和工况的稳定。
　　联锁停车保护
　　空分装置各子系统中的任一个出现故障，都会导致空分异常。在考虑各子系统内设备联锁的同时，考虑整套装置的安全。空压机组、预冷系统、分子筛系统、膨胀机、分馏塔系统和氮压机组中的前一个系统向后一个系统发出联锁信号。必要时将紧停整个空分。
　　与国外空分的控制系统相比，装置的DCS硬件配置达国际先进水平，在软件方面，控制策略尚需进一步提高。利用先进控制软件，建立数学模型，使空分的运行工况和能耗达到最佳的控制。所以，优化控制是我们下一步的目标，也是空分设备控制水平发展的必然趋势。
  

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