井海祯

（内蒙古科技大学 内蒙古 包头 014010）

（包钢动供总厂 内蒙古 包头 014010）

1 引言

在流程设计、流程优化和应用方面，国内发展的变压吸附制氢技术已达到世界领先的水平，然而，在整体水平上的变压吸附技术和国外先进水平的吸附机理等理论和建立吸附数学模型，新的高性能分子筛的发展，自动化程度还有待发展和提高。

本研究的目的是提供一个新的制氢设备的控制系统基于可编程序逻辑控制器PLC控制，这是不同于单片机控制焦炉煤气工程，自动控制氢的生产氢的生产设备，氢离子浓度的实时监测和显示，开关制氢过程根据氢离子浓度的变化。它能迅速使氢离子浓度高，能获得更多的氢气生产，并结合PLC的特点和编程软件的功能，在不影响氢生产系统的连续运行的前提下，修改制氢工艺参数。为了改变单片机控制程序的使用，必须停止改变，才能运行新的制氢过程。该控制系统可提高制氢设备系统的功能，提高氢气生产设备系统的稳定性、可靠性和可操作性，提高制氢系统的技术含量和效率，并安装设备系统，调试和维护提供方便。

2 制氢设备的组成与工艺流程

2.1 制氢设备的组成

本工程处理总煤气量为103000Nm3/h，气源相干点为新系统气柜区东焦炉煤气头网络，接触压力6～6.5kpa。其中，净化焦炉煤气量40000Nm3/h，不净化焦炉煤气量63000Nm3/h（其中混合系统58000Nm3/h，麦窑用量5000Nm3/h）。

焦炉煤气采用煤气为主，第一加压净化过程为焦炉煤气、压力风机、电焦油捕集器和脱硫过程、脱萘、精脱苯、供CCPP、制氢。

2.2 制氢设备的工艺流程

压缩工序由工段3台三级往复式压缩机组成（2开 1备）组成。一台压缩机满足一套变压吸附装置的要求，一台作为两套装置的备用。气体气体压缩机的气体净化过程中，焦炉煤气，约为0.25mpa(G)在第一级压缩机的出口，温度变化吸附预处理系统由两个TSA主预处理组成。经过处理，它将返回到压缩机二级入口，这是预处理的三级压缩。

3 控制系统的设计

焦炉煤气净化设施及制氢共用四套基础级自动化控制系统。实现焦炉煤气加压站(含：D540压力机6台，D125压力机2台，D22压缩机7台)、焦炉煤气净化（包括：电捕焦油器，脱萘、脱苯、脱硫）、焦炉煤气制氢等工艺设施过程参数的采集、监视与控制。控制流程图如图1所示。

图1 控制流程图

两套制氢系统各配独立控制系统，选用冗余DCS控制系统，控制系统CPU与子机架通讯模式为工业以太网（冗余），两套系统共用3台操作站，操作站与控制系统连接模式为工业以太网。焦炉煤气加压及净化系统设两套冗余DCS控制系统，控制系统CPU与子机架通讯模式为工业以太网（冗余），变频器通过现场总线及硬线与控制系统进行数据通讯。

从工作原理的变压吸附制氢设备和过程控制要求的控制系统，我们可以知道操作过程控制系统的顺序控制，其特点是将该特性与控制方法相结合，用于系统的氢气生产过程，控制系统采用顺序控制结构。如图2所示。

图2 顺序控制结构

在压力吸附设备的调试中，通常需要几次甚至几十次才能改变每个操作过程的时间，直到最短的周期才能得到最好的产品指标，这就是所谓的合理分配时间。为了实现这个过程，只要程序中相应的步骤修改时间，就很方便。另外，如果您需要更换电磁阀接线，改变气动阀的顺序，只需在PLC程序中相应的步骤进行一些更改，既安全可靠，操作简单。为了改变传统的传统的硬线逻辑控制电路的缺陷，电气技术实现了“软布线”，大大降低了工作量，提高了工作效率。

PLC程序控制应用于压力摆动吸附技术，不需要学习专门的语言和软件和硬件知识，即使调试人员不是电气专业人员，也能迅速掌握，大大方便调试工作。使设备运行稳定可靠。在设备的整个操作过程中，不需要特殊的操作。

4 装置的调试方案

由于正常的停车装置处于正压封闭状态，所以在不更换驱动过程的情况下，比第一次更容易再次行驶。具体步骤如下：

（1）控制系统和所有的仪器都被激活并投入运行。

（2）逐渐向系统缓慢进料，当吸附塔压力达到正常工作压力时，打开吸附塔出口气体气阀将不合格的产品气体进入气体管网。

（3）相应的产品气体纯度满足要求，同时关闭相应的产品气体通气阀，打开区域阀门的产品气体。系统运行正常。对应的产品气体发送下一个程序。

PSA氢净化工艺在正常运行的操作中非常小，几乎所有的调整都是由电脑自动完成的，操作人员只需要注意产品的纯度是最好的范围，而设备是否有报警就可以了。操作条件的适当控制是决定产品相对产量和质量的关键。控制原理是实现稳定、高产量、高质量、低消耗、安全生产。

本文的PLC控制系统设计了变压吸附制氢系统的控制功能增加，还提高了稳定性、可靠性和可操作性的控制系统，从而提高了控制系统的技术含量的工业变压吸附制氢设备，也带来了方便安装、调试和维护的设备系统。

5 结语

变压吸附制氢技术是控制系统，主要研究内容是设计的硬件和软件的基础上理解PSA制氢的原理，PLC控制技术方法，学习编程知识和掌握编程软件，结合制氢设备的组成、工作原理和具体运行过程特征。最后，对设备的调试和运行实现控制系统的控制功能和目标。

（1）确定了PSA制氢设备控制系统的控制结构。在分析PSA系统工作原理的基础上，根据系统的控制要求和特点，确定了控制系统的控制结构。

（2）PSA制氢设备自动控制系统的设计。根据氢气生产设备系统的具体操作过程，对操作过程的控制要求，提出采用可编程序控制器控制技术，将硬件设计与自动控制系统运行过程中氢气生产设备的功能和特点。

（3）氢工艺参数在线修复。根据PLC的功能和特性和应用程序功能的编程软件，氧气生产的工艺参数可以修改在网上不停地PSA氢生产设备的操作系统，所以整个制氢设备的操作系统不受影响，以及PLC的研究提供变压吸附制氢。

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