空分純化系統的自動(dòng)控制設計與優(yōu)化

Technology>疲術(shù)縱文獻標識碼:B文章編號:103-0492(2015)06-0094-03中圖分類(lèi)號:TP273空分純化系統的自動(dòng)控制設計與優(yōu)化Design and Optimization of Molecular Sieve Purification System Automatic Control周小瑩,褚瑞華(杭州杭氧股份有限公司設計院,浙江杭州310004)凈化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的吸附,吸附器就得進(jìn)行再生,再生用氣為摘要:根據空分設備分子篩純化系統的工藝流程控制要求,詳細闡述DCS污氮氣。吸附器的再生一般分四步進(jìn)行,降壓、加熱、吹冷、升組態(tài)中分子篩純化系統的自動(dòng)控制過(guò)程,并且對分子篩程序進(jìn)行優(yōu)化,使壓。吸附器在工作周期即將結束時(shí),須將容器內的帶壓空氣排放空分運行更穩定,操作更簡(jiǎn)便關(guān)鍵詞:分;DCS;自出去,即降壓;污氮氣經(jīng)加熱器加熱到165℃以上進(jìn)人吸附器,使優(yōu)化吸附劑析出水份及二氧化碳等;加熱結束后吹冷用的污氮氣進(jìn)人ecular sieve psystem, this paper introduces the control process of its automatic control in DCS吸附器進(jìn)行冷卻,冷卻后需要將正在工作的一只吸附器中的空氣control system. The molecular sieve purification scheme is optimized so that the充入即將再生完畢的一只吸附器中,使兩只吸附器的壓力均衡operation of molecular sieve is more stable and operation is more simpe即升壓結束。此時(shí)經(jīng)過(guò)再生的吸附器又可以投入吸附工作。其工Key words: Molecular sieve; Absorber; DCS; Automatic control; Optimization藝流程圖如圖1所示。NN(以1分子篩純化系統簡(jiǎn)述上亞低溫法制氧的工藝流程,都配有用于凈化流程空氣的前置凈化系統,從第四代空分開(kāi)始采用分子篩純化系統。分子篩純化系統一般由兩只互相切換的吸附器、一套閥門(mén)及加熱器等組成,其l201對空氣的吸附凈化功能,直接影響到整個(gè)空分裝置的安全、穩定運行。吸附器內裝吸附劑:活性氧化鋁和分子篩?；钚匝趸X主要用來(lái)吸附空氣中的水分;分子篩,主要用來(lái)吸附空氣中的二氧化碳和碳氫化合物圖1分子篩工藝流程圖吸附器A所對應的控制閥有空氣進(jìn)口切換閥V1201,空氣2工藝流程介紹出口切換閥Ⅴ1203,污氮進(jìn)口切換閥V12I1,污氮出口切換閥兩只分子篩吸附器交替工作,即當一只吸附器處于吸附工作V1213,空氣卸壓調節閥V1205;吸附器B所對應的控制閥有空狀態(tài)時(shí),另一只則處于再生狀態(tài),處在吸附工作狀態(tài)的吸附器氣進(jìn)口切換閥V1202,空氣出口切換閥V1204,污氮進(jìn)口切換閥通以經(jīng)過(guò)冷卻的原料空氣,先經(jīng)氧化鋁將其所含的水份吸附,然V1212,污氮出口切換閥V1214,空氣卸壓調節閥V1206。吸附器后再經(jīng)分子篩吸附空氣中的二氧化碳和碳氫化合物,使空氣得到A、B共同所用調節閥有污氮吹冷控制閥Ⅴ1217,污氮加熱控制閥V1218,污氮氣放空閥Ⅴ1219,污氮氣進(jìn)系統調節閥V1226。其中附器A再生為例,吸附器B再生與此相同,不再贅述。V120l~V1204、V12l1~V1214、V1217、V1218均為兩位閥,帶有3.1.2主控制程序閥位開(kāi)和關(guān)限位開(kāi)關(guān)和調速器,保證閥門(mén)開(kāi)關(guān)緩慢,速度均勻(1)準備卸壓V1219用來(lái)調節污氮氣壓力,V126用來(lái)調節污氮氣流量。V1201、V1202、V1203、V1204、V1217閥門(mén)全開(kāi),V1219置于自動(dòng),V1205、V1206、V1207、V12l1、V1212、V1213、V1214、3分子篩純化系統自動(dòng)控制設計V1218閥門(mén)全關(guān)。判斷上述閥門(mén)的閥位反饋,每個(gè)閥門(mén)閥位反饋確分子篩純化系統的控制是空分設備運行過(guò)程中,十分重要的認步計時(shí)60秒,計時(shí)時(shí)間到閥位開(kāi)關(guān)還沒(méi)到位則系統報警控制環(huán)節。其控制質(zhì)量直接影響到空分的穩定運行、設備效率(2)卸壓階段對氬產(chǎn)量也有很大的影響。選用集散控制系統(DCS)實(shí)現分子卸壓標志位顯示,此階段最重要的是卸壓閥的調節控制。避篩純化系統的自動(dòng)控制,安全可靠、操作更方便、直觀(guān)。免上部分子篩層受到壓力波動(dòng)的沖擊,卸壓速度不能太快,采用分子篩吸附器自動(dòng)控制過(guò)程實(shí)際上是分子篩吸附器再生的自動(dòng)控分段控制,如圖2所示。制過(guò)程,DCS組態(tài)中主要對分子篩再生過(guò)程進(jìn)行控制,通過(guò)對分子篩全關(guān)V1201、V1203,確認V1201、V1203全關(guān)后,V1205電切換閥的控制、均壓閥及卸壓閥的控制及再生污氮氣流量及壓力的控磁閥得電,對Ⅴ1205開(kāi)度采用分段控制。制實(shí)現兩只分子篩吸附器的切換,保證分子篩純化系統的正常運行。閥分子篩吸附器的再生過(guò)程為冖卸壓→加熱→吹冷→充壓→切換投入吸附工作整個(gè)再生過(guò)程必須嚴格按照規定的控制程序和時(shí)間、壓力、均壓時(shí)間壓差等條件,以及前一步動(dòng)作完成之后,有關(guān)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)圖2卸壓閥開(kāi)度與時(shí)間對應關(guān)系圖進(jìn)行。各閥門(mén)的程序切換是由DCS順控程序實(shí)現啟動(dòng)卸壓計時(shí)器 T DOWN分子篩吸附器自動(dòng)控制程序主要是根據分子篩純化系統自動(dòng)計時(shí)結束及吸附筒A出口壓力PIS1201小于10kPa后,卸壓結切換程序表,按工藝要求編制的,切換過(guò)程每一步的時(shí)間長(cháng)短由東,進(jìn)入加熱階段DCS內計時(shí)器控制(如卸壓、加熱、吹冷、充壓),其閥門(mén)開(kāi)關(guān)(3)加熱階段順序如表1所示。加熱標志位顯示,打開(kāi)V1213,確認V1213全開(kāi)后,打開(kāi)表1閥門(mén)開(kāi)關(guān)順序表11,確認Ⅴ1211全開(kāi)后,打開(kāi)Ⅴ1218,確認V218全開(kāi)后,關(guān)吸附器再生/吸剛器工器A工作/吸附添目再閉V1217。V1219設定值自動(dòng)增加一定值,確認V1217全關(guān)后,加住各卸壓壓準備加加熱吹冷充壓交換備壓卻壓各加加熱吹熱計時(shí)器 T HEAT開(kāi)始計時(shí),待計時(shí)結束進(jìn)入吹冷階段(4)吹冷階段標志位顯示,打開(kāi)V1217,確認V1217全開(kāi)V1218,確認Ⅴ1218全關(guān)后,啟動(dòng)吹冷計時(shí)器 T COOL,開(kāi)始計時(shí),待計時(shí)結束及吸附筒A進(jìn)口溫度TIS1201低于40℃時(shí),吹冷結束,進(jìn)人均壓階段3.1控制程序設計5)均壓階段3.1.1初始化程序均壓標志位顯示。此階段最重要的控制為再生污氮放空閥)第一次啟動(dòng)時(shí)通過(guò)初始化按鈕將順控程序啟動(dòng),所有V1219的控制和均壓閥V1207的控制。閥門(mén)處于程序控制狀態(tài),所有狀態(tài)顯示及標志位復位,計時(shí)器復為減少吸附器切換過(guò)程中引起的上塔壓力波動(dòng),此階段對。V1201、V1202、V1203、V1204、V1217閥門(mén)全開(kāi),Ⅴ1219V1219的控制需具備預設開(kāi)的功能,即將V219打開(kāi)到預先設定置于自動(dòng),V1205、V1206、V1207、V1211、V1212、V1213開(kāi)度V1214、V1218閥門(mén)全關(guān)。均壓閥Ⅴ1207采用分段控制,如圖3所示。這樣閥門(mén)開(kāi)度隨著(zhù)2)選擇分子篩吸附筒時(shí)間緩慢變大,減少壓力波動(dòng)時(shí)導致的氣流沖擊吸附劑床程序具有選擇從哪個(gè)吸附器開(kāi)始再生的功能,以下以選擇吸床層發(fā)生移動(dòng)或摩擦,使分子篩工作效果更好。Technology」技術(shù)縱橫位,計時(shí)器復位。DCS組態(tài)畫(huà)面示意圖如圖4所示。ah I圖3均壓閥開(kāi)度與時(shí)間對應關(guān)系圖關(guān)閉V1211、V1213,V1205,V1219的PID置成自動(dòng),在預設開(kāi)度值的基礎上進(jìn)行自動(dòng)調節。確認Ⅴ1211、V1213、V1205全關(guān)后,V1207電磁閥得電,對V1207開(kāi)度采用分段控制圖4分子篩純化系統DCS組態(tài)畫(huà)面示意圖均壓計時(shí)器TUP開(kāi)始計時(shí),待計時(shí)結束及兩只吸附筒后壓差33純化系統的自動(dòng)控制系統優(yōu)化PDIS1201小于8kPa,則進(jìn)入交換階段3.3.1分子篩系統報警設置(6)交換階段(1)分子篩出口壓力(PIS201,PIS1203):若卸壓時(shí)間結交換標志位顯示,關(guān)閉V1207,確認1207關(guān)閉后,打開(kāi)束后壓力仍達未到低聯(lián)鎖值,則需要報警。V1203,確認Ⅴ1203全開(kāi)后,打開(kāi)Ⅵ1201,確認V1201全開(kāi)后,交(2)分子篩差壓(PDIS1201):若均壓時(shí)間結束后壓力仍換計時(shí)器 T CHANGE開(kāi)始計時(shí),此時(shí)吸附器A、B并列運行,此未達到低聯(lián)鎖值,則需要報警階段時(shí)間一般為3分鐘,待計時(shí)結束后轉人吸附器B再生程序(3)分子篩進(jìn)口溫度(TIS1201,TIS1203):若吹冷時(shí)間3.1.3中斷程序東后溫度仍未達到低聯(lián)鎖值,則需要報警。程序暫停條件(4)每臺切換閥打開(kāi)或者關(guān)閉后,60秒后閥位反饋不到則(1)空分大聯(lián)鎖;需報警(2)組態(tài)畫(huà)面暫停按鈕“暫停/繼續3.3.2分子篩系統控制功能(3)分子篩阻力 PDIAS1205達到高聯(lián)鎖值(1)順控程序暫停時(shí)分子篩系統的切換閥允許手動(dòng)操作32DCS組態(tài)畫(huà)面設計個(gè)切換閥的手動(dòng)操作霈受到差壓聯(lián)鎖邏輯限制,若聯(lián)鎖條件成DCS組態(tài)畫(huà)面要直觀(guān)、易于操作,針對圖1的工藝流程圖立,則不允許手動(dòng)操作此8個(gè)切換閥,以免造成分子篩沖床DCS組態(tài)畫(huà)面需要包括以下內容(2)分子篩均壓時(shí),程序設置將空壓機導葉自動(dòng)跟蹤進(jìn)行調(1)狀態(tài)顯示節:空壓機入口導葉出口壓力控制器設定值自動(dòng)在原來(lái)的基礎上以通過(guò)字體顏色顯示分子篩吸附器處于再生過(guò)程之卸壓、加定的速率增加,均壓結束前一定時(shí)間內,空壓機出口壓力設定值自動(dòng)熱、吹冷、充壓、交換中的某一階段,同時(shí)需設置各個(gè)階段所以一定的速率恢復到均壓前的設定值,以減少進(jìn)塔空氣量的波動(dòng)對應的計時(shí)器: T DOWN(卸壓計時(shí)), T HEAT(加熱計時(shí)),T(3)優(yōu)化控制分子篩的冷卻時(shí)間,以保證出分子篩的空氣溫COOL(吹冷計時(shí)),TUP(充壓計時(shí)), T CHANGE(交換計時(shí)),T度,分子篩吹冷開(kāi)始一段時(shí)間后,進(jìn)分子篩污氮氣流量FC10設定STOP(暫停計時(shí)),所有計時(shí)器以“秒”為單位顯示。值自動(dòng)在原來(lái)的基礎上以一定的速率增加一定值,吹冷結束前一定閥門(mén)狀態(tài):以顏色區別閥門(mén)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)時(shí)間,FCI201設定值自動(dòng)以一定的速率恢復到冷吹前的設定值程序狀態(tài):運行/暫停,指示分子篩順控程序的狀態(tài)(2)畫(huà)面按鈕4結束語(yǔ)“暫停/繼續”按鈕:可用來(lái)暫?；蚶^續順控程序?？辗旨兓到y作為空分設備的重要環(huán)節,自動(dòng)控制程序的可“跳步”按鈕:順控程序可根據工藝要求,人為地執行眺過(guò)靠性、安全性和易操作性非常重要,經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的分子篩程序完某一步驟,尤其是在開(kāi)車(chē)調試初期,如果認為某只分子篩吸附器全適合空分系統生產(chǎn)工藝要求,自動(dòng)化作業(yè)率高,故障查找與分的加熱、吹冷或其他時(shí)間段不需要執行或要重復一段時(shí)間,則操析更方便,減輕了生產(chǎn)操作工人的工作難度與強度,使空分設備作員可以通過(guò)修改計時(shí)器的時(shí)間、使程序向前或向后跳轉,以完的穩定性、可操作性有了很高的改善,對以后的空分純化系統的成相應的操作過(guò)程。這里只是描述分子篩吸附器順控程序具備這自動(dòng)控制具有很大的推廣意義?！追N功能,但為了安全起見(jiàn),在設備運行時(shí),通常不建議采用這種跳步”的方法,但在程序調試時(shí),為避免重復調試某段程序或作者簡(jiǎn)介步長(cháng)時(shí)間的執行,可采用這種方法。周小瑩(1982-),女,2008年畢業(yè)于陜西科技大學(xué)控制理論“初始化”按鈕:此按鈕用于第一次啟動(dòng)順控程序時(shí)使用。與控制工程專(zhuān)業(yè),現就職于杭州杭氧股份有限公司設計院,從初始化后所有閥門(mén)處于程序控制狀態(tài),所有狀態(tài)顯示及標志位復事空分設備儀控系統設計、組態(tài)調試等工作。