集散控制系統在小型空分控制上的應用

第28卷第6期江西冶vol.28,N.62008年12月JIANGXI METALLURGYDecember 2008文章編號:10062772008)0603304集散控制系統在小型空分控制上的應用萬(wàn)洪文高麗萍付遠新(南昌長(cháng)力鋼鐵股份公司,江西南昌330012)摘要:以浙江中控公司集散控制系統(DCS)組態(tài)軟件 Advan TrolPro(V25)為例介紹了DC在小型空分控制上的具體應用。關(guān)鍵詞:集散控制系統;小型空分;控制中圖分類(lèi)號:TP273;TH45文獻標識碼:BApplication of Distributed Control System in Small Scale Air Separation Unit ControlWAN Hong-wen, GAO Li-ping, FU Yuan-xinNanchang Changli Iron and Steel Co Ld, Nanchang 330012 Jiangxi, China)Abstract By introduciong configuration software Advan TrolPro(V2. 5)of distributed control system(Dcs )of ZhejiangZhongkong company, the practical application of DCs in small scale air separtion unit ontrol is discribed.Key Words: distributed control system(DCS); small scale air separation unit; control0引言分控制方案中DCS的應用。小型空分控制系統與大中型空分控制系統一樣空分裝置配置簡(jiǎn)介重要,直接制約空分裝置的操作、穩定和設備安全某廠(chǎng)4800Nm3/h空分一套由開(kāi)封某空分廠(chǎng)配是空分裝置的核心之一,傳統上一般是釆用常規儀套,為分子篩切換流程(不帶氬),由空壓機氮水預表結合小型PLC控制。隨著(zhù)集散控制系統(DCS)冷、分子篩、膨脹機、板式換熱器、分餾塔、氧壓機、氮控制技術(shù)的進(jìn)步,呈現出DCS優(yōu)良的性能比,使其壓機等系統組成,主要配置的壓縮設備有離心式空在小型空分控制中被大量選用。但由于小型空分裝壓機1臺2臺活塞式氧壓機臺活塞式氮壓機,采置規模較小,主機廠(chǎng)僅是將常規儀表控制方案直接用了浙江中控ECS-100CS作為控制系統(組態(tài)軟套用,進(jìn)行DCS方案組態(tài)造成DCS資源浪費。件 Advan TrolPro-V2.5)。充分發(fā)揮DCS系統優(yōu)勢,促進(jìn)設備運行安全性、可操作性、穩定性的提高,是小型空分裝置使用2控制方案DCS控制的主要目的,現結合對空分裝置控制系統2.1空壓機油泵控制(含常規儀表控制、DCS系統控制)設計、安裝、調試傳統國產(chǎn)離心式空壓機的供油是采用電動(dòng)輔助與維護,以某廠(chǎng)4800Nm/h空分為例介紹小型空油泵配合機械主油泵工作,該類(lèi)空壓機在實(shí)際運行收稿日期:2008407-24作者簡(jiǎn)介:萬(wàn)洪文(1968-),男,江西南昌人,工程師,從事制軾技術(shù)管理工作34江西冶金2008年12月中,機械主油泵先后出現過(guò)齒輪打壞、固定銷(xiāo)脫落等兩臺膨脹機配置了一套油站,油站配置了兩臺故障,不僅影響空分生產(chǎn),而且對空壓機主齒輪軸的油泵,一開(kāi)一備,與空壓機油泵控制方法類(lèi)似,將兩安全運行造成了嚴重威脅。為此不少設備使用單位臺膨脹機中一臺以上轉速超過(guò)600ymin理解為或新出廠(chǎng)的設備都進(jìn)行了改進(jìn)—采用兩臺電動(dòng)油膨脹機運行,參與系統控制,實(shí)現兩臺油泵互為備用泵作為供油裝置,兩臺油泵是具備同等地位,一開(kāi)一供油系統,在DCS可設計一些聯(lián)鎖切除功能按鈕,備。亦有利于油泵的檢修工作。圖I為空壓機油泵控制彈出式流程,空壓機油將膨脹機油泵運行狀態(tài)信號作為膨脹機聯(lián)鎖停泵最終實(shí)現如下功能:車(chē)、啟動(dòng)條件之一(油泵運行比油壓的反映更快、更1)中控室DCS上啟動(dòng)備用油泵直接),也是油箱加熱器啟停條件,至少1臺油泵處啟動(dòng)備用油泵有3種方式,其中第一種方式為于運行膨脹機才能啟動(dòng)油箱加熱器才能加溫。油泵正常時(shí),當需對某臺油泵檢修或定期倒換運行2)膨脹機導葉、回流閥控制時(shí),手動(dòng)啟動(dòng)備用油泵,當油壓PAS1032不小于每臺膨脹機配置了進(jìn)口閥(帶電磁閥)、導葉調0.13MPa值時(shí),兩油泵并行X秒,自動(dòng)(或手動(dòng))停節閥、回流控制閥(帶電磁閥)各1臺,常規儀表控需檢修的油泵;第二種方式為油泵壓力PIAs032不制中,回流閥聯(lián)鎖操作過(guò)程是:回流電磁閥失電→回大于00MPa啟動(dòng)備用油泵,當油壓PAS1032不流調節閥失電全開(kāi)(氣閉式)→再手動(dòng)使回流手操小于0.13MPa值時(shí),兩油泵并行X秒,自動(dòng)停先運器全開(kāi),然后重新使回流電磁閥得電,通過(guò)手操器逐行的油泵(如果兩臺油泵同時(shí)運行油壓將超高,油步關(guān)回流閥使膨脹機轉速升上來(lái),投入正常工作。將從髙位油箱噴出,同時(shí)對設備的安全運行造成影進(jìn)口閥、導葉調節閥聯(lián)鎖操作過(guò)程:進(jìn)口電磁閥失電響);第三種是空壓機運行,工作油泵突然故障,自→回流電磁網(wǎng)聯(lián)鎖失電執行回流閥控制流程進(jìn)口動(dòng)啟動(dòng)備用油泵,當油壓PAS1032不小于0.13閥失電全關(guān)(氣開(kāi)式)→手動(dòng)使進(jìn)口閥手操器全關(guān)、MPa值時(shí),兩油泵并行X秒,自動(dòng)停故障油泵,兩臺導葉手操器全開(kāi)→然后手動(dòng)使進(jìn)口電磁閥得電,手油泵實(shí)現互為備用。動(dòng)使兩個(gè)操作器開(kāi)或關(guān)。圖2為膨脹機導葉、回流、進(jìn)口調節閥回路控制原理圖,增加了1個(gè) TEXTCODE模塊,將回流電磁地0精家開(kāi)]閥、進(jìn)口電磁閥失電聯(lián)鎖手動(dòng)手操器的過(guò)程變?yōu)榘闯绦蛞?亦是工藝要求)自動(dòng)運行,簡(jiǎn)化了操作、中控材教中精C提高了設備的安全性聯(lián)動(dòng)作聯(lián)碳動(dòng)作2.3板式溫差控制地Bc0w自動(dòng)它動(dòng)用他軍空氣進(jìn)冷箱共配置了3塊板式換熱器,進(jìn)塔空空所機爛教態(tài)○0.,13:自動(dòng)先工作的世家氣分別與出塔氧氣、出塔氮氣、出塔污氮進(jìn)行換熱。[工心屬少一合行控制好板式溫差減少設備冷量損失是日?？辗植贅?shù)滑就層33收兩出鼓累均不運行停加籌作主要關(guān)注的一項內容,為此利用空氣與污氮、空氣共同狀態(tài)○O如熱篇手功控制C與氮氣、空氣與氧氣溫差與控制調節閥建立了溫差圖1空壓機油泵控制彈出式流程自動(dòng)調節裝置,可在中控DCS上設置閥門(mén)開(kāi)度區間、溫差報警區間等手動(dòng)或自動(dòng)控制溫差(控制調2)中控室DCS上停油泵節閥開(kāi)度)操作簡(jiǎn)便2種形式:一是空壓機沒(méi)有運行時(shí),手動(dòng)停油2.4分子篩程序控制泵;二是特殊情況下,通過(guò)特權手動(dòng)停油泵分子篩控制方案是整套空分控制的重點(diǎn),圖3從圖1還可以看到油泵運行是油箱加熱器工作為分子篩操作圖,在按常規要求實(shí)現步動(dòng)作同時(shí),實(shí)條件之一,油泵工作狀態(tài)引入DCS使油站安全運行現如下功能:得到了有效控制。1)步轉換報警;在自動(dòng)控制時(shí),將每步運行時(shí)2.2膨脹機控制間超過(guò)設定時(shí)間60s再生氣流量低(加熱時(shí))作為1)膨脹機油泵及油箱加熱器控制步轉換報警,當出現步報警時(shí),在運行圖上操作人第28卷第6期萬(wàn)洪文,等:集散控制系統在小型空分控制上的應用35員可以點(diǎn)擊進(jìn)入幫助發(fā)現故障因素。電磁閥,以確保當YV29電磁閥失電時(shí),V209全2)設定步工作暫停記憶功能暫停時(shí)間記錄:關(guān),v120分步按程序漸開(kāi)動(dòng)作(分成5~10步)。當程序由自動(dòng)轉手動(dòng)時(shí)(暫停),閥門(mén)保持原狀態(tài)5)對加熱器控制:時(shí)間區分別顯示暫停的時(shí)間和己運行時(shí)間;當程序①程序工作時(shí)加熱器受程序控制同時(shí)通過(guò)對由手動(dòng)轉為自動(dòng)時(shí)可繼續運行不需另修改工作時(shí)應的加熱器停止開(kāi)關(guān)停對應的加熱器;加熱時(shí),加間(考慮到均壓閥門(mén)步進(jìn)動(dòng)作,均壓時(shí)間由手動(dòng)轉熱器不小于Ts20_H(或Ts!202H)停加熱器,為自動(dòng)時(shí)重新開(kāi)始計時(shí)閥門(mén)按設計步漸進(jìn)動(dòng)作,不大于Ts1201_L(或TIS202L)開(kāi)加熱器給加熱以減少充壓時(shí)對分子篩床層和工藝其它方面的沖器動(dòng)作設了一個(gè)區間且控制溫度可在流程畫(huà)面上可擊)。調3)設置閥門(mén)動(dòng)作不同步報警、聯(lián)鎖:現場(chǎng)閥門(mén)②加熱期間(加熱器工作設定時(shí)間TME反饋閥開(kāi)、閥關(guān)同時(shí)閉合報警閥位與控制開(kāi)不同步HEAT后),電加熱器出口溫度不大于設定值或關(guān)不同步,30s后均發(fā)出報警使切換閥門(mén)工作狀T200sET時(shí),報警功能;增加加熱器輸出DO與反態(tài)處于全程監控狀態(tài)。饋運行指示D開(kāi)、停5s后不同步報警功能;使加4)均壓閥Ⅵ20(帶調節功能)增設二位三通熱器在工作過(guò)程中的狀態(tài)得到全過(guò)程的監控。PI1 103P11104P1105P11 106V457- DN ENIvMv上V457V458MVHV450 V402A4’MvFV40AV4mV402DPI1 109P11108V440 V444 PV MVHV443圖2膨脹機導葉、回流、進(jìn)口調節閥回路控制原理圖1?087?力電調出反饋切電輸出反饋切電兩出反切一m2!2■0mv10■12方不出二壓方完三力點(diǎn)改之值n Y17082Y22121分子二理T052動(dòng)狀當■黑wn142分子透口Ix1圖二魔C1拋5120狀方1:解壓2加3:吹15:切2園e聯(lián)數四通時(shí)在發(fā)望生氣F2量日碳1imz狀態(tài)62t2B,噴23210.2空r車(chē)性先平作機縣上號焦三機(2圖3分子篩操作圖江西冶金2008年12月③程序暫停(轉為手動(dòng)時(shí)),加熱器停止加熱功在DCS上實(shí)現輔油泵的啟、停聯(lián)鎖,當設備由能,這樣可確保在臨時(shí)停機系統加熱期間保證加熱開(kāi)到停90s后油泵自動(dòng)停下來(lái),亦可緊急停輔油器關(guān)閉,同時(shí)設計了手動(dòng)工作時(shí),開(kāi)、停加熱器,以便泵,這樣當出現異常事故時(shí),在DCS中控室就能安加熱器調試、檢查(權限為特權)。全地停下輔油泵,不需到電控室,不僅安全,亦節能④再生氣流量對電加熱器的聯(lián)鎖。不論手動(dòng)控方便操作。制或是程序控制,只要再生氣流量小于設定值加熱4)設置空壓機防喘控制閥聯(lián)鎖動(dòng)作程序器均停止工作;并且如果在加熱狀態(tài)時(shí)流量小于設與膨脹機控制回路類(lèi)似,應用 TEXTCODE模定值,系統將發(fā)出步報警;對于再生氣流量的聯(lián)鎖,塊,設計了空壓機聯(lián)鎖停機時(shí)的防喘控制閥全開(kāi)程設計了聯(lián)鎖截除功能(權限為工程師)。序簡(jiǎn)化操作2.5其他5)設置光子牌報警1)設置電氣控制與反饋不同步報警利用軟件二次計算的功能對工藝設備安全有DCS發(fā)出啟停電器設備信號5s后,如果反饋影響的報警參數分區域在光子牌上進(jìn)行報警。不同步,系統就發(fā)出報警信號,提示操作維護人員3結語(yǔ)處理2)設置急停按鈕彈出式畫(huà)面不論大小空分,控制都是十分重要的。小空分由于沒(méi)有配置急停操作臺,為此在每幅流程圖測點(diǎn)少,相應的流程畫(huà)面、控制方案亦較少;DCS控畫(huà)面的名稱(chēng)上設置急停按鈕彈出式畫(huà)面將生產(chǎn)中制功能較強大發(fā)揮DCS功能,使控制方案更全面出現故障需急停的設備按鈕統一在畫(huà)面中,屬性設不僅能夠簡(jiǎn)化操作,而且對設備安全穩定順行和節置為透明,一旦異常,可方便在流程圖上調出控制按能起到積極的作用。鈕,提高故障處置效果。3)聯(lián)接控制氧氮壓機輔助油泵(英文翻譯盧宏)(上接第7頁(yè))檢測,已復合的面積與鋼板面的總面表1給出了本試驗復合板性能的檢測結果?？煞e之比即為結合率。結合強度是表征兩金屬復合面以看出復合板的性能符合標準要求剪切強度高于之間的結合力大小,通常用兩金屬復合面之間的剪材料的屈服強度標準,表明試驗所采用的工藝復合切強度來(lái)衡量。效果良好。表1復合板主要性能抗拉強度o項目面積結合率界面抗剪切強度L冷彎試驗180°,d=3a/MPs/MPaCB/T8165不小于基板標準下限值,且不大在彎曲部分外側不得產(chǎn)生裂紋;復合準要求于上限值35MPa界面不允許分層實(shí)測結果沒(méi)有裂紋和分層3結語(yǔ)參考文獻因不須使用昂貴的不銹鋼焊條,加工成本比堆]張鐵生,架宜強,評物澤金屬爆炸加工的原理與實(shí)踐[M].北焊法降低40%;復合管板的強度、塑性韌性等機械京:國防工業(yè)出版社,1981性能優(yōu)于堆焊法加工的管板;爆炸復合不改變原鋼[2]李富勤吳柏青譯爆炸焊接、成形與壓制[M].北京:機械工板的化學(xué)成分和組織結構其耐腐蝕性也優(yōu)于堆焊y鄭遠謀爆炸接和金屬復合材料及其工程應用(M],長(cháng):法生產(chǎn)的管板。該爆炸焊接復合管板在某煉油廠(chǎng)焦中南大學(xué)出版社,2002化換熱器上已經(jīng)使用了7個(gè)月,運行情況良好。