集散控制系统在小型空分控制上的应用

第28卷第6期江西冶vol.28,N.62008年12月JIANGXI METALLURGYDecember 2008文章编号:10062772008)0603304集散控制系统在小型空分控制上的应用万洪文高丽萍付远新(南昌长力钢铁股份公司,江西南昌330012)摘要:以浙江中控公司集散控制系统(DCS)组态软件 Advan TrolPro(V25)为例介绍了DC在小型空分控制上的具体应用。关键词:集散控制系统;小型空分;控制中图分类号:TP273;TH45文献标识码: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的应用。小型空分控制系统与大中型空分控制系统一样空分装置配置简介重要,直接制约空分装置的操作、稳定和设备安全某厂4800Nm3/h空分一套由开封某空分厂配是空分装置的核心之一,传统上一般是釆用常规仪套,为分子筛切换流程(不带氩),由空压机氮水预表结合小型PLC控制。随着集散控制系统(DCS)冷、分子筛、膨胀机、板式换热器、分馏塔、氧压机、氮控制技术的进步,呈现出DCS优良的性能比,使其压机等系统组成,主要配置的压缩设备有离心式空在小型空分控制中被大量选用。但由于小型空分装压机1台2台活塞式氧压机台活塞式氮压机,采置规模较小,主机厂仅是将常规仪表控制方案直接用了浙江中控ECS-100CS作为控制系统(组态软套用,进行DCS方案组态造成DCS资源浪费。件 Advan TrolPro-V2.5)。充分发挥DCS系统优势,促进设备运行安全性、可操作性、稳定性的提高,是小型空分装置使用2控制方案DCS控制的主要目的,现结合对空分装置控制系统2.1空压机油泵控制(含常规仪表控制、DCS系统控制)设计、安装、调试传统国产离心式空压机的供油是采用电动辅助与维护,以某厂4800Nm/h空分为例介绍小型空油泵配合机械主油泵工作,该类空压机在实际运行收稿日期:2008407-24作者简介:万洪文(1968-),男,江西南昌人,工程师,从事制轼技术管理工作34江西冶金2008年12月中,机械主油泵先后出现过齿轮打坏、固定销脱落等两台膨胀机配置了一套油站,油站配置了两台故障,不仅影响空分生产,而且对空压机主齿轮轴的油泵,一开一备,与空压机油泵控制方法类似,将两安全运行造成了严重威胁。为此不少设备使用单位台膨胀机中一台以上转速超过600ymin理解为或新出厂的设备都进行了改进—采用两台电动油膨胀机运行,参与系统控制,实现两台油泵互为备用泵作为供油装置,两台油泵是具备同等地位,一开一供油系统,在DCS可设计一些联锁切除功能按钮,备。亦有利于油泵的检修工作。图I为空压机油泵控制弹出式流程,空压机油将膨胀机油泵运行状态信号作为膨胀机联锁停泵最终实现如下功能:车、启动条件之一(油泵运行比油压的反映更快、更1)中控室DCS上启动备用油泵直接),也是油箱加热器启停条件,至少1台油泵处启动备用油泵有3种方式,其中第一种方式为于运行膨胀机才能启动油箱加热器才能加温。油泵正常时,当需对某台油泵检修或定期倒换运行2)膨胀机导叶、回流阀控制时,手动启动备用油泵,当油压PAS1032不小于每台膨胀机配置了进口阀(带电磁阀)、导叶调0.13MPa值时,两油泵并行X秒,自动(或手动)停节阀、回流控制阀(带电磁阀)各1台,常规仪表控需检修的油泵;第二种方式为油泵压力PIAs032不制中,回流阀联锁操作过程是:回流电磁阀失电→回大于00MPa启动备用油泵,当油压PAS1032不流调节阀失电全开(气闭式)→再手动使回流手操小于0.13MPa值时,两油泵并行X秒,自动停先运器全开,然后重新使回流电磁阀得电,通过手操器逐行的油泵(如果两台油泵同时运行油压将超高,油步关回流阀使膨胀机转速升上来,投入正常工作。将从髙位油箱喷出,同时对设备的安全运行造成影进口阀、导叶调节阀联锁操作过程:进口电磁阀失电响);第三种是空压机运行,工作油泵突然故障,自→回流电磁网联锁失电执行回流阀控制流程进口动启动备用油泵,当油压PAS1032不小于0.13阀失电全关(气开式)→手动使进口阀手操器全关、MPa值时,两油泵并行X秒,自动停故障油泵,两台导叶手操器全开→然后手动使进口电磁阀得电,手油泵实现互为备用。动使两个操作器开或关。图2为膨胀机导叶、回流、进口调节阀回路控制原理图,增加了1个 TEXTCODE模块,将回流电磁地0精家开]阀、进口电磁阀失电联锁手动手操器的过程变为按程序要求(亦是工艺要求)自动运行,简化了操作、中控材教中精C提高了设备的安全性联动作联碳动作2.3板式温差控制地Bc0w自动它动用他军空气进冷箱共配置了3块板式换热器,进塔空空所机烂教态○0.,13:自动先工作的世家气分别与出塔氧气、出塔氮气、出塔污氮进行换热。[工心属少一合行控制好板式温差减少设备冷量损失是日常空分操树滑就层33收两出鼓累均不运行停加筹作主要关注的一项内容,为此利用空气与污氮、空气共同状态○O如热篇手功控制C与氮气、空气与氧气温差与控制调节阀建立了温差图1空压机油泵控制弹出式流程自动调节装置,可在中控DCS上设置阀门开度区间、温差报警区间等手动或自动控制温差(控制调2)中控室DCS上停油泵节阀开度)操作简便2种形式:一是空压机没有运行时,手动停油2.4分子筛程序控制泵;二是特殊情况下,通过特权手动停油泵分子筛控制方案是整套空分控制的重点,图3从图1还可以看到油泵运行是油箱加热器工作为分子筛操作图,在按常规要求实现步动作同时,实条件之一,油泵工作状态引入DCS使油站安全运行现如下功能:得到了有效控制。1)步转换报警;在自动控制时,将每步运行时2.2膨胀机控制间超过设定时间60s再生气流量低(加热时)作为1)膨胀机油泵及油箱加热器控制步转换报警,当出现步报警时,在运行图上操作人第28卷第6期万洪文,等:集散控制系统在小型空分控制上的应用35员可以点击进入帮助发现故障因素。电磁阀,以确保当YV29电磁阀失电时,V209全2)设定步工作暂停记忆功能暂停时间记录:关,v120分步按程序渐开动作(分成5~10步)。当程序由自动转手动时(暂停),阀门保持原状态5)对加热器控制:时间区分别显示暂停的时间和己运行时间;当程序①程序工作时加热器受程序控制同时通过对由手动转为自动时可继续运行不需另修改工作时应的加热器停止开关停对应的加热器;加热时,加间(考虑到均压阀门步进动作,均压时间由手动转热器不小于Ts20_H(或Ts!202H)停加热器,为自动时重新开始计时阀门按设计步渐进动作,不大于Ts1201_L(或TIS202L)开加热器给加热以减少充压时对分子筛床层和工艺其它方面的冲器动作设了一个区间且控制温度可在流程画面上可击)。调3)设置阀门动作不同步报警、联锁:现场阀门②加热期间(加热器工作设定时间TME反馈阀开、阀关同时闭合报警阀位与控制开不同步HEAT后),电加热器出口温度不大于设定值或关不同步,30s后均发出报警使切换阀门工作状T200sET时,报警功能;增加加热器输出DO与反态处于全程监控状态。馈运行指示D开、停5s后不同步报警功能;使加4)均压阀Ⅵ20(带调节功能)增设二位三通热器在工作过程中的状态得到全过程的监控。PI1 103P11104P1105P11 106V457- DN ENIvMv上V457V458MVHV450 V402A4’MvFV40AV4mV402DPI1 109P11108V440 V444 PV MVHV443图2膨胀机导叶、回流、进口调节阀回路控制原理图1?087?力电调出反馈切电输出反馈切电两出反切一m2!2■0mv10■12方不出二压方完三力点改之值n Y17082Y22121分子二理T052动状当■黑wn142分子透口Ix1图二魔C1抛5120状方1:解压2加3:吹15:切2园e联数四通时在发望生气F2量日碳1imz状态62t2B,喷23210.2空r车性先平作机县上号焦三机(2图3分子筛操作图江西冶金2008年12月③程序暂停(转为手动时),加热器停止加热功在DCS上实现辅油泵的启、停联锁,当设备由能,这样可确保在临时停机系统加热期间保证加热开到停90s后油泵自动停下来,亦可紧急停辅油器关闭,同时设计了手动工作时,开、停加热器,以便泵,这样当出现异常事故时,在DCS中控室就能安加热器调试、检查(权限为特权)。全地停下辅油泵,不需到电控室,不仅安全,亦节能④再生气流量对电加热器的联锁。不论手动控方便操作。制或是程序控制,只要再生气流量小于设定值加热4)设置空压机防喘控制阀联锁动作程序器均停止工作;并且如果在加热状态时流量小于设与膨胀机控制回路类似,应用 TEXTCODE模定值,系统将发出步报警;对于再生气流量的联锁,块,设计了空压机联锁停机时的防喘控制阀全开程设计了联锁截除功能(权限为工程师)。序简化操作2.5其他5)设置光子牌报警1)设置电气控制与反馈不同步报警利用软件二次计算的功能对工艺设备安全有DCS发出启停电器设备信号5s后,如果反馈影响的报警参数分区域在光子牌上进行报警。不同步,系统就发出报警信号,提示操作维护人员3结语处理2)设置急停按钮弹出式画面不论大小空分,控制都是十分重要的。小空分由于没有配置急停操作台,为此在每幅流程图测点少,相应的流程画面、控制方案亦较少;DCS控画面的名称上设置急停按钮弹出式画面将生产中制功能较强大发挥DCS功能,使控制方案更全面出现故障需急停的设备按钮统一在画面中,属性设不仅能够简化操作,而且对设备安全稳定顺行和节置为透明,一旦异常,可方便在流程图上调出控制按能起到积极的作用。钮,提高故障处置效果。3)联接控制氧氮压机辅助油泵(英文翻译卢宏)(上接第7页)检测,已复合的面积与钢板面的总面表1给出了本试验复合板性能的检测结果。可积之比即为结合率。结合强度是表征两金属复合面以看出复合板的性能符合标准要求剪切强度高于之间的结合力大小,通常用两金属复合面之间的剪材料的屈服强度标准,表明试验所采用的工艺复合切强度来衡量。效果良好。表1复合板主要性能抗拉强度o项目面积结合率界面抗剪切强度L冷弯试验180°,d=3a/MPs/MPaCB/T8165不小于基板标准下限值,且不大在弯曲部分外侧不得产生裂纹;复合准要求于上限值35MPa界面不允许分层实测结果没有裂纹和分层3结语参考文献因不须使用昂贵的不锈钢焊条,加工成本比堆]张铁生,架宜强,评物泽金属爆炸加工的原理与实践[M].北焊法降低40%;复合管板的强度、塑性韧性等机械京:国防工业出版社,1981性能优于堆焊法加工的管板;爆炸复合不改变原钢[2]李富勤吴柏青译爆炸焊接、成形与压制[M].北京:机械工板的化学成分和组织结构其耐腐蚀性也优于堆焊y郑远谋爆炸接和金属复合材料及其工程应用(M],长:法生产的管板。该爆炸焊接复合管板在某炼油厂焦中南大学出版社,2002化换热器上已经使用了7个月,运行情况良好。