Technology>疲術(shù)縱文獻標識碼:B文章編號:103-0492(2015)06-0094-03中圖分類號:TP273空分純化系統(tǒng)的自動控制設(shè)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(shè)計院,浙江杭州310004)凈化。經(jīng)過一段時間的吸附,吸附器就得進行再生,再生用氣為摘要:根據(jù)空分設(shè)備分子篩純化系統(tǒng)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行,降壓、加熱、吹冷、升組態(tài)中分子篩純化系統(tǒng)的自動控制過程,并且對分子篩程序進行優(yōu)化,使壓。吸附器在工作周期即將結(jié)束時,須將容器內(nèi)的帶壓空氣排放空分運行更穩(wěn)定,操作更簡便關(guān)鍵詞:分;DCS;自出去,即降壓;污氮氣經(jīng)加熱器加熱到165℃以上進人吸附器,使優(yōu)化吸附劑析出水份及二氧化碳等;加熱結(jié)束后吹冷用的污氮氣進人ecular sieve psystem, this paper introduces the control process of its automatic control in DCS吸附器進行冷卻,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(jié)束。此時經(jīng)過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(tǒng)簡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(tǒng),從第四代空分開始采用分子篩純化系統(tǒng)。分子篩純化系統(tǒng)一般由兩只互相切換的吸附器、一套閥門及加熱器等組成,其l201對空氣的吸附凈化功能,直接影響到整個空分裝置的安全、穩(wěn)定運行。吸附器內(nèi)裝吸附劑:活性氧化鋁和分子篩?；钚匝趸X主要用來吸附空氣中的水分;分子篩,主要用來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(yīng)的控制閥有空氣進口切換閥V1201,空氣2工藝流程介紹出口切換閥Ⅴ1203,污氮進口切換閥V12I1,污氮出口切換閥兩只分子篩吸附器交替工作,即當(dāng)一只吸附器處于吸附工作V1213,空氣卸壓調(diào)節(jié)閥V1205;吸附器B所對應(yīng)的控制閥有空狀態(tài)時,另一只則處于再生狀態(tài),處在吸附工作狀態(tài)的吸附器氣進口切換閥V1202,空氣出口切換閥V1204,污氮進口切換閥通以經(jīng)過冷卻的原料空氣,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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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,污氮氣進系統(tǒng)調(diào)節(jié)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主控制程序閥位開和關(guān)限位開關(guān)和調(diào)速器,保證閥門開關(guān)緩慢,速度均勻(1)準備卸壓V1219用來調(diào)節(jié)污氮氣壓力,V126用來調(diào)節(jié)污氮氣流量。V1201、V1202、V1203、V1204、V1217閥門全開,V1219置于自動,V1205、V1206、V1207、V12l1、V1212、V1213、V1214、3分子篩純化系統(tǒng)自動控制設(shè)計V1218閥門全關(guān)。判斷上述閥門的閥位反饋,每個閥門閥位反饋確分子篩純化系統(tǒng)的控制是空分設(shè)備運行過程中,十分重要的認步計時60秒,計時時間到閥位開關(guān)還沒到位則系統(tǒng)報警控制環(huán)節(jié)。其控制質(zhì)量直接影響到空分的穩(wěn)定運行、設(shè)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(tǒng)(DCS)實現(xiàn)分子卸壓標志位顯示,此階段最重要的是卸壓閥的調(diào)節(jié)控制。避篩純化系統(tǒng)的自動控制,安全可靠、操作更方便、直觀。免上部分子篩層受到壓力波動的沖擊,卸壓速度不能太快,采用分子篩吸附器自動控制過程實際上是分子篩吸附器再生的自動控分段控制,如圖2所示。制過程,DCS組態(tài)中主要對分子篩再生過程進行控制,通過對分子篩全關(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開度采用分段控制。制實現(xiàn)兩只分子篩吸附器的切換,保證分子篩純化系統(tǒng)的正常運行。閥分子篩吸附器的再生過程為冖卸壓→加熱→吹冷→充壓→切換投入吸附工作整個再生過程必須嚴格按照規(guī)定的控制程序和時間、壓力、均壓時間壓差等條件,以及前一步動作完成之后,有關(guān)閥門的開關(guān)狀態(tài)來圖2卸壓閥開度與時間對應(yīng)關(guān)系圖進行。各閥門的程序切換是由DCS順控程序?qū)崿F(xiàn)啟動卸壓計時器 T DOWN分子篩吸附器自動控制程序主要是根據(jù)分子篩純化系統(tǒng)自動計時結(jié)束及吸附筒A出口壓力PIS1201小于10kPa后,卸壓結(jié)切換程序表,按工藝要求編制的,切換過程每一步的時間長短由東,進入加熱階段DCS內(nèi)計時器控制(如卸壓、加熱、吹冷、充壓),其閥門開關(guān)(3)加熱階段順序如表1所示。加熱標志位顯示,打開V1213,確認V1213全開后,打開表1閥門開關(guān)順序表11,確認Ⅴ1211全開后,打開Ⅴ1218,確認V218全開后,關(guān)吸附器再生/吸剛器工器A工作/吸附添目再閉V1217。V1219設(shè)定值自動增加一定值,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器 T HEAT開始計時,待計時結(jié)束進入吹冷階段(4)吹冷階段標志位顯示,打開V1217,確認V1217全開V1218,確認Ⅴ1218全關(guān)后,啟動吹冷計時器 T COOL,開始計時,待計時結(jié)束及吸附筒A進口溫度TIS1201低于40℃時,吹冷結(jié)束,進人均壓階段3.1控制程序設(shè)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)第一次啟動時通過初始化按鈕將順控程序啟動,所有V1219的控制和均壓閥V1207的控制。閥門處于程序控制狀態(tài),所有狀態(tài)顯示及標志位復(fù)位,計時器復(fù)為減少吸附器切換過程中引起的上塔壓力波動,此階段對。V1201、V1202、V1203、V1204、V1217閥門全開,Ⅴ1219V1219的控制需具備預(yù)設(shè)開的功能,即將V219打開到預(yù)先設(shè)定置于自動,V1205、V1206、V1207、V1211、V1212、V1213開度V1214、V1218閥門全關(guān)。均壓閥Ⅴ1207采用分段控制,如圖3所示。這樣閥門開度隨著2)選擇分子篩吸附筒時間緩慢變大,減少壓力波動時導(dǎo)致的氣流沖擊吸附劑床程序具有選擇從哪個吸附器開始再生的功能,以下以選擇吸床層發(fā)生移動或摩擦,使分子篩工作效果更好。Technology」技術(shù)縱橫位,計時器復(fù)位。DCS組態(tài)畫面示意圖如圖4所示。ah I圖3均壓閥開度與時間對應(yīng)關(guān)系圖關(guān)閉V1211、V1213,V1205,V1219的PID置成自動,在預(yù)設(shè)開度值的基礎(chǔ)上進行自動調(diào)節(jié)。確認Ⅴ1211、V1213、V1205全關(guān)后,V1207電磁閥得電,對V1207開度采用分段控制圖4分子篩純化系統(tǒng)DCS組態(tài)畫面示意圖均壓計時器TUP開始計時,待計時結(jié)束及兩只吸附筒后壓差33純化系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)優(yōu)化PDIS1201小于8kPa,則進入交換階段3.3.1分子篩系統(tǒng)報警設(shè)置(6)交換階段(1)分子篩出口壓力(PIS201,PIS1203):若卸壓時間結(jié)交換標志位顯示,關(guān)閉V1207,確認1207關(guān)閉后,打開束后壓力仍達未到低聯(lián)鎖值,則需要報警。V1203,確認Ⅴ1203全開后,打開Ⅵ1201,確認V1201全開后,交(2)分子篩差壓(PDIS1201):若均壓時間結(jié)束后壓力仍換計時器 T CHANGE開始計時,此時吸附器A、B并列運行,此未達到低聯(lián)鎖值,則需要報警階段時間一般為3分鐘,待計時結(jié)束后轉(zhuǎn)人吸附器B再生程序(3)分子篩進口溫度(TIS1201,TIS1203):若吹冷時間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)畫面暫停按鈕“暫停/繼續(xù)3.3.2分子篩系統(tǒng)控制功能(3)分子篩阻力 PDIAS1205達到高聯(lián)鎖值(1)順控程序暫停時分子篩系統(tǒng)的切換閥允許手動操作32DCS組態(tài)畫面設(shè)計個切換閥的手動操作霈受到差壓聯(lián)鎖邏輯限制,若聯(lián)鎖條件成DCS組態(tài)畫面要直觀、易于操作,針對圖1的工藝流程圖立,則不允許手動操作此8個切換閥,以免造成分子篩沖床DCS組態(tài)畫面需要包括以下內(nèi)容(2)分子篩均壓時,程序設(shè)置將空壓機導(dǎo)葉自動跟蹤進行調(diào)(1)狀態(tài)顯示節(jié):空壓機入口導(dǎo)葉出口壓力控制器設(shè)定值自動在原來的基礎(chǔ)上以通過字體顏色顯示分子篩吸附器處于再生過程之卸壓、加定的速率增加,均壓結(jié)束前一定時間內(nèi),空壓機出口壓力設(shè)定值自動熱、吹冷、充壓、交換中的某一階段,同時需設(shè)置各個階段所以一定的速率恢復(fù)到均壓前的設(shè)定值,以減少進塔空氣量的波動對應(yīng)的計時器: T DOWN(卸壓計時), T HEAT(加熱計時),T(3)優(yōu)化控制分子篩的冷卻時間,以保證出分子篩的空氣溫COOL(吹冷計時),TUP(充壓計時), T CHANGE(交換計時),T度,分子篩吹冷開始一段時間后,進分子篩污氮氣流量FC10設(shè)定STOP(暫停計時),所有計時器以“秒”為單位顯示。值自動在原來的基礎(chǔ)上以一定的速率增加一定值,吹冷結(jié)束前一定閥門狀態(tài):以顏色區(qū)別閥門開關(guān)的狀態(tài)時間,FCI201設(shè)定值自動以一定的速率恢復(fù)到冷吹前的設(shè)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)畫面按鈕4結(jié)束語“暫停/繼續(xù)”按鈕:可用來暫停或繼續(xù)順控程序?？辗旨兓到y(tǒng)作為空分設(shè)備的重要環(huán)節(jié),自動控制程序的可“跳步”按鈕:順控程序可根據(jù)工藝要求,人為地執(zhí)行眺過靠性、安全性和易操作性非常重要,經(jīng)過優(yōu)化后的分子篩程序完某一步驟,尤其是在開車調(diào)試初期,如果認為某只分子篩吸附器全適合空分系統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求,自動化作業(yè)率高,故障查找與分的加熱、吹冷或其他時間段不需要執(zhí)行或要重復(fù)一段時間,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(shè)備作員可以通過修改計時器的時間、使程序向前或向后跳轉(zhuǎn),以完的穩(wěn)定性、可操作性有了很高的改善,對以后的空分純化系統(tǒng)的成相應(yīng)的操作過程。這里只是描述分子篩吸附器順控程序具備這自動控制具有很大的推廣意義?！追N功能,但為了安全起見,在設(shè)備運行時,通常不建議采用這種跳步”的方法,但在程序調(diào)試時,為避免重復(fù)調(diào)試某段程序或作者簡介步長時間的執(zhí)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順控程序時使用。與控制工程專業(yè),現(xiàn)就職于杭州杭氧股份有限公司設(shè)計院,從初始化后所有閥門處于程序控制狀態(tài),所有狀態(tài)顯示及標志位復(fù)事空分設(shè)備儀控系統(tǒng)設(shè)計、組態(tài)調(diào)試等工作。