空分純化系統(tǒng)程序控制

文國榮

（四川空分設(shè)備（集體）有限責(zé)任公司空分事業(yè)部，四川 簡陽 641400）

空分純化系統(tǒng)程序控制

文國榮

（四川空分設(shè)備（集體）有限責(zé)任公司空分事業(yè)部，四川 簡陽 641400）

介紹大型空分裝置分子篩純化系統(tǒng)程序控制功能、實(shí)施方法、操作方式，從而保障裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

空分純化系統(tǒng)；程序控制；分子篩純化系統(tǒng)

純化系統(tǒng)是空分裝置的最重要的組成部分之一，它是時序控制和聯(lián)鎖邏輯及外給定PID控制的結(jié)合，同時有再生和高溫活化、卸壓、加熱、冷吹、均壓等不同工況的控制，本系統(tǒng)的控制是整個空分裝置控制系統(tǒng)中最復(fù)雜的控制，也是保證空分裝置長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備控制之一，對于四萬等級及以上的大型空分裝置每套空分的控制要求基本相同。在設(shè)計(jì)該程序時必須經(jīng)過充分的考慮，滿足工藝和用戶提出的各項(xiàng)控制功能，確保整個空分裝置運(yùn)行穩(wěn)定。

1 程序控制的主要功能

1.1 均壓聯(lián)鎖

均壓階段時間到如果差壓大于設(shè)定值時程序自動延時，差壓滿足要求時程序自動運(yùn)行；對均壓閥在均壓期間閥門開度的折線時序設(shè)定在1～2鐘分，5段階梯斜坡開到閥門的設(shè)定開度75%（時間和開度值可在線修改）。0～30s開度從0～15%30～50s開度從：15%～25%；50～75s開度從25%～35%；75～100s開度從35%～50%；100s～120s開度從50%～75%。在均壓期間保持22分鐘，此時如果差壓滿足小于10KPa要求則關(guān)閉該閥，如果差壓大于等于10KPa程序自動延時，延時時啟動暫停計(jì)時器，計(jì)數(shù)延時的時間。

1.2 卸壓聯(lián)鎖

卸壓時間設(shè)定為12分鐘，卸壓時間到壓力大于設(shè)定值10kPa時程序自動延時，壓力小于10kPa時程序自動運(yùn)行，卸壓閥的時間分段和閥門的開度控制與均壓閥的分段控制類似。

1.3 任意步啟動功能

程序可以從設(shè)定的步啟動（通過選步完成該功能）。

1.4 停車保位功能

停車后下次啟動從停車時刻開始運(yùn)行，停車時程序能記住停車時刻各個閥門的狀態(tài)、開度、時間。

1.5 手動復(fù)位和自動復(fù)位功能

若長時間停車，停車后可通過手動復(fù)位到初始步，下次啟動程序從初始步開始運(yùn)行；程序自動運(yùn)行時完成一個周期后自動復(fù)位循環(huán)運(yùn)行。

1.6 暫停功能

按下暫停按鈕，程序暫停，暫停后程序保持原狀態(tài)，閥門開關(guān)狀態(tài)不變，暫停時可進(jìn)行應(yīng)急處理，在工藝允許的情況下可手動操作閥門的開和關(guān)；暫停時啟動暫停計(jì)時器，顯示暫停多長時間。

1.7 啟動/停車功能

按下啟動按鈕程序開始正常運(yùn)行，按下停車按鈕程序停止工作，停車后輸出狀態(tài)為零，除污氮放空閥打開外其余所有閥關(guān)閉，操作按鈕均需確認(rèn)才有效。

1.8 加熱階段蒸汽加溫閥自動打開和自投PID功能

加熱時程序先把蒸汽進(jìn)蒸汽加熱器的閥門從初始的5%開度開到90%的開度（開度可以在線修改），等到加熱器出口溫度升至195℃（設(shè)定溫度可以在線修改）時，程序把該閥門投入自動，按設(shè)定溫度進(jìn)行PID自動調(diào)節(jié)。

1.9 污氮加熱、冷吹、放空閥自動切換及自調(diào)功能

純化系統(tǒng)的污氮加熱閥、冷吹閥、放空閥在切換時是把需要開的閥分段開到預(yù)設(shè)值，延時20秒投自動，同時把流量設(shè)定值由程序賦值一次給PID的SP作為設(shè)定值，需要關(guān)的這臺閥是從當(dāng)前開度分時間段關(guān)到零，開關(guān)的斜率和時間同均泄壓閥一樣在線可調(diào)，在實(shí)際運(yùn)行中流量基本保持穩(wěn)定。

1.10 切換閥行程開關(guān)反饋聯(lián)鎖功能

每一步切換時，對于開關(guān)閥若30秒內(nèi)閥位未反饋，發(fā)出報(bào)警，程序停在該步，由操作員確認(rèn)閥門是否打開，若閥門開關(guān)正常，則說明行程開關(guān)故障，通知儀表處理，按“旁路”按鈕程序繼續(xù)正常運(yùn)行。

2 分子篩純化系統(tǒng)詳細(xì)的程序控制和操作以甘肅華亭中煦2×43000Nm3/h空分為例加以說明

2.1 操作畫面按鈕設(shè)置

“啟動”、“停止”、“1#分子篩再生”、“2#分子篩再生” 、“暫停”、 “旁路”、“復(fù)位”，為了防止誤操作每個按鈕按下后需要確認(rèn)操作才能進(jìn)行，否則操作無效。

2.2 操作畫面有如下顯示

卸壓時間、加熱時間、冷吹時間、均壓時間、并行時間、暫停時間、FCV221A1（加熱調(diào)節(jié)閥）/ FCV221A2（冷吹調(diào)節(jié)閥）/ FCV221A3（放空調(diào)節(jié)閥）投自動時流量設(shè)定值的賦值參數(shù)、卸壓壓力設(shè)定值的賦值參數(shù)（0.01MPa）、均壓差壓設(shè)定值的賦值參數(shù)（0.01MPa）、加熱溫度TICA225A的SP溫度設(shè)定值、TCV225A（蒸汽進(jìn)蒸汽加熱器閥）加熱時閥門開度設(shè)定、FCV221A1/ FCV221A2/ FCV221A3/ HV223A（1#均壓閥）/HV224A（2#均壓閥）/ HV231A（1#泄壓閥）/ HV232A（2#泄壓閥）切換時的逐漸打開或逐漸關(guān)閉時的閥門開度和運(yùn)行時間顯示，時間和開度在線可修改（滿足權(quán)限），該參數(shù)操作工可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)值，具體參數(shù)根據(jù)開車工況需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；HV221A/ HV222A/HV2225A/HV226A/ HV227A /HV228A/ HV229A/ HV2210A兩位程控閥行程開關(guān)返回時間設(shè)定30s（可修改、超過該時間動作的閥位未返回產(chǎn)生報(bào)警，程序自動延時）。

工作各階段顯示：卸壓、加熱、冷吹、均壓、并行，流程圖如圖1。

2.3 操作

（1）分子篩系統(tǒng)的每一個閥在程序沒有啟動之前均可手動操作，在工藝允許的情況下，啟動程序之前可以手動操作每一個閥看其開關(guān)狀態(tài)是否正常。

（2）空分第一次啟動時先按“復(fù)位”按鈕，使程序處于初始狀態(tài)后可選“1#分子篩再生”或選“2#分子篩再生”。

（3）選好再生分子篩如“2#分子篩再生”按鈕，按“啟動”按鈕，按下后會提示參數(shù)是否設(shè)定好：（對FCV221A1/ FCV221A2/ FCV221A3/ HV223A/HV224A/ HV231A/ HV232A逐漸打開或逐漸關(guān)閉時的閥門開度和開關(guān)時間），如設(shè)定好就點(diǎn)確認(rèn)按鈕，確認(rèn)后分子篩程序啟動，就會按照時間順序和邏輯聯(lián)鎖往下進(jìn)行工作進(jìn)入2#分子篩卸壓階段，延時30s后泄壓閥HV232A按照預(yù)先設(shè)定好的時間和開度進(jìn)行開到預(yù)設(shè)值，之后在卸壓階段保持該開度，卸壓時間到時判斷PIS222A壓力是否滿足要求（小于10KPa），若不滿足程序自動延時并報(bào)警，同時啟動暫停計(jì)時器開始計(jì)時，等待條件滿足后進(jìn)入加熱階段。

（4）在加熱時，首先把加熱程控閥HV226A/ HV230A打開，打開后FCV221A3放空調(diào)節(jié)閥與FCV221A2加熱調(diào)節(jié)閥相互切換，F(xiàn)CV221A3從當(dāng)前開度按照預(yù)先設(shè)定好的時間、開度值逐漸全關(guān)，F(xiàn)CV221A2加熱閥從全關(guān)按照預(yù)先設(shè)定好的時間開度值逐漸開到預(yù)設(shè)值后延時20s程序投自動，同時把預(yù)設(shè)好的流量SP（42000 Nm3/h）設(shè)定值（根據(jù)工況要求可在線修改該參數(shù)）賦給PID調(diào)節(jié)器作為設(shè)定值，讓它按該值進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，同時權(quán)限交給操作員（兩個閥在切換時處于程序階段，人為操作不起作用）；FCV221A3/ FCV221A2切換的同時TCV225A蒸汽進(jìn)氣閥開度從5%（不在加熱階段該閥一直為5%的開度）開到90%（根據(jù)工況要求可在線修改），當(dāng)溫度TICA225A大于預(yù)設(shè)值（如195℃，該值可在線修改）時，該閥自動投入自動調(diào)節(jié)；加熱完成時；FCV221A2加熱閥與FCV221A1冷吹閥相互切切換，F(xiàn)CV221A2加熱閥從當(dāng)前開度按照預(yù)先設(shè)定好的時間開度值逐漸全關(guān)，F(xiàn)CV221A1冷吹閥從全關(guān)按照預(yù)先設(shè)定好的時間開度值逐漸開到預(yù)設(shè)值后延時20s投入自動調(diào)節(jié)，同時把預(yù)設(shè)好的SP值賦給PID調(diào)節(jié)器作為設(shè)定值，讓它按該值進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，同時權(quán)限交給操作員（兩個閥在切換時處于程序階段，人為操作不起作用）。

圖1

（5）冷吹結(jié)出前提前2分鐘FCV221A1冷吹閥與FCV221A3放空閥相互切換，F(xiàn)CV221A1冷吹閥從從當(dāng)前開度按照預(yù)先設(shè)定好的時間開度值逐漸關(guān)閉，F(xiàn)CV221A3放空閥從全關(guān)按照預(yù)先設(shè)定好的時間開度值逐漸開到預(yù)設(shè)值后延時20s投入自動，同時把預(yù)設(shè)好的SP值賦給PID調(diào)節(jié)器作為設(shè)定值，讓它按該值進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，權(quán)限交給操作員（兩個閥在切換時處于程序階段，人為操作不起作用）。

（6）冷吹完成后延時30s均壓閥HV224A按照預(yù)先設(shè)定好的時間和開度進(jìn)行打開到預(yù)設(shè)值，之后在均壓階段保持該開度，均壓時間到時判斷PdIS222A差壓是否滿足要求（小于10KPa），若不滿足程序自動延時并報(bào)警，同時啟動暫停計(jì)時器開始計(jì)時，等待條件滿足后進(jìn)入并聯(lián)階段。

（7）并聯(lián)運(yùn)行：1#和2#分子篩同時并聯(lián)運(yùn)行4分鐘（時間可在線修改），并聯(lián)完成后進(jìn)入“2#分子篩吸附”，“1#分子篩再生”，其再生過程與前面的 “2#分子篩再生”過程閥門的控制相同。

（8）暫停：在程序的每一步：如均壓、加熱、冷吹、卸壓、并聯(lián)階段均可以暫停（按“暫停”按鈕，并確認(rèn)），暫停時閥門保持當(dāng)前狀態(tài)，暫停計(jì)數(shù)器開始計(jì)時，暫停時每個閥權(quán)限交給操作員，每個閥均可操作（注意：閥門能否操作要工藝確認(rèn)，否則有可能造成誤操作），暫停后要繼續(xù)工作按“旁路”按鈕并確認(rèn)，暫停后繼續(xù)工作時程序是記住暫停前每個閥的狀態(tài)的（即使在暫停期間操作了閥門又忘記恢復(fù)，程序再次運(yùn)行時會自動恢復(fù)暫停前的所有狀態(tài)）。

（9）停車：在程序的每一步如均壓、加熱、冷吹、卸壓、并聯(lián)階段均可以停車，停車時除FCV221A3放空閥全開外，其余閥全關(guān)，程序停在當(dāng)前時刻，停車后每個閥均可操作，下次啟動時程序從停車時刻啟動（程序未人為復(fù)位，即未按“復(fù)位”按鈕），啟動時程序是記住停車前每個閥的狀態(tài)的，預(yù)冷系統(tǒng)聯(lián)鎖停車與手動停車動作相同。

（10）復(fù)位：程序復(fù)位是在第一次空分啟動或是空分長時間停車，兩個吸附器的壓力均卸為常壓后想程序從初始狀態(tài)運(yùn)行時才能使用“復(fù)位”按鈕，因?yàn)樵摪粹o按下確認(rèn)后程序回到了初始狀態(tài)，一般不要使用該按鈕。

（11）兩位式開關(guān)閥（HV221A/HV222A/ HV225A/ HV226A/ HV227A/ HV228A/ HV229A/ HV230A）開關(guān)位置反饋：程序運(yùn)行到每一步時，在30秒內(nèi)該開的閥沒有開到位或是該關(guān)的閥沒有關(guān)到位，程序自動暫停并報(bào)警，等待條件滿足后進(jìn)入工作，此時操作員可到現(xiàn)場確認(rèn)閥是否開到位或關(guān)到位，若是閥門動作正常而是由于行程開關(guān)有問題，可以按“旁路”按鈕，確認(rèn)后程序正常工作，可通知儀表工程師檢查行程開關(guān)。

（12）程序運(yùn)行時非運(yùn)行步閥門的開關(guān)人為操作無效。

3 結(jié)語

該分子篩純化系統(tǒng)程序是嚴(yán)格按照工藝要求的每一步的時間、聯(lián)鎖條件以及各步閥門的開關(guān)動作及閥位反饋信號情況進(jìn)行編制，在編制的過程中把均壓閥、泄壓閥的開度、時間按折線坡度進(jìn)行設(shè)定，使在均泄壓過程中工藝參數(shù)運(yùn)行平穩(wěn)保護(hù)了分子篩免受沖擊。把修改折線坡度和時間值的權(quán)限交給了操作員，操作工人可以根據(jù)工況的變化對閥門的開度和設(shè)定時間進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦薷模奖懔瞬僮鳌Ｔ诜肿雍Y程序運(yùn)行的加熱、冷吹、放空階段的三臺流量調(diào)節(jié)閥的控制中，在每兩個閥的切換過程中把需要關(guān)閉的閥門從當(dāng)前開度按折線斜率和時間要求慢慢關(guān)閉，需要開的閥按折線斜率和時間要求慢慢打開到預(yù)設(shè)的開度后延時一定時間投自動，使再生流量保持穩(wěn)定，保證了純化系統(tǒng)自身用氣流量和空分后序工況上塔壓力穩(wěn)定，使整個空分工藝平穩(wěn)運(yùn)行。同時時間和開度以及流量設(shè)定外給定值的PID的權(quán)限交給操作員，在操作工況發(fā)生變化時操作工可以對其設(shè)定值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模瑥亩玫臐M足工況要求。

對加熱過程中的蒸汽量和加熱溫度的控制也進(jìn)行了程序優(yōu)化設(shè)置處理，從而滿足加熱溫度要求。程序的編制中充分考慮了誤操作的情況，每個操作都需要確認(rèn)才能完成，否則操作無效。程序能記憶每一步各閥門的狀態(tài)和開度，保證了停車和再次啟動及暫停后自動復(fù)到原來的工況。該程序除了在本裝置運(yùn)行平穩(wěn)外，在貴州金赤化工2×43000 Nm3/h和內(nèi)蒙東華能源2×43000 Nm3/h等大型空分中也得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證，運(yùn)行可靠。

TP273

A

1671-0711（2017）03（上）-0116-03