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浅谈空分装置自动化同步变压器

发布时间:2022-09-19 21:09:17

浅谈空分装置自动化

浅谈空分装置自动化 2011: 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,再按不同用途将产品加压贮存和输送给用户。本文以粤港6000Nm3/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SULZER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HONEYWELL公司生产的MincroTDC-3000X型集散控制系统,如图1所示。   UCN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UCN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。ICN局域控制网可以实现广泛的数据采集,并通过US集中监控。HM历史模块采用Winchester硬盘,保证断电期间,数据不丢失,同时HM定时建立系统运行的备用数据库,可下载数据,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,UCN,LCN,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ST3000,900系列智能变送器,低温调节阀选择美国VALTCK阀,质量流量计选择了FISH—ROSMENGT的产品,马达轴承、电机定子、冷箱内等一些不易维护或重要的地方均采用双支热电阻。另外分析仪表室设有6面分析仪表柜,共12台(其中9台进口),分别用于分析产品纯度、液体空气、粗氩含氧量、污氮中含氧量等过程参量,这些分析仪对于研究分馏状况很有帮助。   对于液氧、液氮、液氩的计量一般采用质量流量计(精度2.0%左右),但管道需要良好的保温处理,否则液体汽化会影响测量精度。对于产量小的液氩也有在冷箱内的精氩缓冲贮槽上设置液位计(精度3.0%左右)间接测量液体产量的,但要考虑到液体液面波动会给测量精度带来影响。 3 典型控制系统分析 3.1空压机控制系统(如图2所示)

通常情况空压机在定压和定流量下运行,当压力或流量过高时,通过调节PV阀和调节放散管FV阀放空流量,以保持一定的压力和流量并避免喘振发生。当产品需要量变化时,需要对空压机的流量、压力、温度等进行控制,一般空压机在保证液体产量不变的情况下,变工况流量调节范围在75%~108%之间。图中是通过进冷箱的空气流量FC2来调节MAC入口导叶阀,使进冷箱的空气流量保持在设定值附近。当前比较实用的自动防喘振控制是当离心式压缩机流量过小,

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