赵强

摘要：空分设备自动化控制的实现能够有效强化系统运行的智能化程度，实现系统的自动化调节、控制与保护，降低了操作人员.的工作量及工作难度，从而为企业带来更大的经济效益，进一步促进企业的长久发展。文中首先简要介绍了空分设备工艺流程及自动化设计，然后分别从DCS系统、分子筛自动控制、压缩机自动控制以及其他系统的自动控制对空分设备的自动化控制设计与应用进行了介绍，供相关工作人员参考借鉴。

关键词：自动化控制;空分设备;设计与应用

中图分类号：TB663

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）03-0013-02

0引言

對空分设备进行自动化控制能够实现系统的人机对话，使操控过程及控制原理更为清晰、直接的呈现出来，降低了系统操控的复杂程度。并且，自动化控制的空分设备具有良好的联锁保护功能，能够确保系统稳定、安全的运行。文中以天津钢铁有限公司两套28000m'/h空分设备的设计与应用为例，对空分设备自动化控制系统的设计与应用进行了介绍。

1空分设备自动化控制系统设计及设备工艺流程

空分设备自动化控制设计的涵盖范围较为广泛，涉及到循环水、加压汽化、原料空气过滤、贮槽、空压机、氮压机、空气预冷、氧压机、分子筛纯化、精馏塔以及增压膨胀机等各个功能系统。该系统设计方案中将DCS系统作为空分设备的枢纽控制系统，中央控制室对系统中的全部设备进行集中控制”。空分设备的工艺流程如图1所示。

2DCS系统网络构架设计

DCS系统包括2台工程师站、1台交换机、3台操作站、3个报警键盘以及若干1/0卡件、端子板。PKSC200系统的网络构架可具体细化为3层：以太网层、监控网层以及I/0控制网层。以太网层采用C1ient/Server结构，能够实现对装置运行信息数据的实时采集，并能够通过ODBC进行现场控制站与操作站之间的数据交换，使得操作站可以通过访问服务器及时了解设备运行信息，实现对生产的全过程监控。监控网层主要采用C200系列混合控制器，该层网络控制能够实现对空分过程进行连锁、连续调节、顺序控制、逻辑控制、批处理等多种控制操作，并能够对系统外围设备间的通讯进行有效协调。I/0控制网层采用模块结构装有输入、输出卡件，能够在保证系统运行不受到影响的前提下实现带电热插拔。除此之外，I/0控制网络对设备运行的开关量和模拟量进行输入、输出处理，能够对空分过程中不同类别、规格的信号进行全方位的检测及控制。

3分子筛自动化控制

在进行空分操作时，经压缩处理的空气需在冷却塔中进行降温，当温度降低至17°C时，使其按照自，上而下的方向进入分子筛，分子筛可以吸附空气中的有害杂质，对空气进行净化处理。在进行空气净化的过程中，分子筛吸附器通常成对出现，一只处于工作状态、一只处于再生状态，两只分子筛吸附器交替使用8]。吸附器的再生全过程为排压处理、系统加热、空气吹冷、整体充压、替换使用。分子筛的自动化控制首先严格根据工艺标准及流程设置DCS自动控制程序;其次，通过流程画面选择电加热器对吸附颗粒进行系统加热;再次，通过均压阀控制将时间均等分为10份，并采用二折线方式对均压阀的开度进行调解;最后，在系统运行出现异常时，通过DCS操控或操作工进行流程画面操控暂停分子筛运行，进行设备检修维护41。

4压缩机自动化控制

在进行控制机组的自动化设计中，要充分满足供货方对其提出的功能需求，并实现安全由DCS系统控制运行。因此，在进行编程设计时，必须进行多方考量，确保功能详细周到并严格控制偏差。使用DCS系统实现压缩机的自动化控制能够有效提高空分设备的经济性能，并能够实现控制原理可视化，使得中控室对机组进行更有效的监管控制。

4.1空压机的自动控制

首先，当监控系统确定外界环境满足空压机的启动要求后，由DCS系统对其发出启动信号进行就地启动;然后在空压机运行过程中系统对其进行自动化的加载控制，根据空压机入口导叶的位置，进行防震喘的自动控制;最后，根据系统运行过程中轴承温度、油压、震动、位移等设备参数进行联锁停车控制。

4.2氧压机的自动控制

氧压机的自动化控制分为3个步骤，首先根据检测系统的数据反馈对外界条件进行判断，在满足运行的工艺条件后，点击流程画面中的准备选项进行自启动控制;其次，在接到主控室的调度指令后，按下正常停车选项，进行氧压机正常停车控制;最后，在氧压机运行出现异常或严重故障时，按下紧急停车选项，进行重故障停车控制。

通过对压缩机自动化控制系统的设计及应用发现，在进行压缩机防震喘控制过程中，对于变速器的选择应更加精准。普通的变速器无法满足防震喘的功能需求，必须使用快速变送器。其次，在进行压缩机组设计时应尽量使系统配备单独的震喘探测器，以便实时监控压缩机组的震喘情况。若无法满足专门配置震喘探测器则应考虑在DCS控制系统实现对震喘系统的实时监测[5]。

5其他系统自动化控制

首先，在进行空气预冷系统自动化控制过程中应及时检测空冷塔水位高度。当其水位稳定后若出现超高状态，则应在一定程度上打开控制阀;若稳定后的水位偏低，则应适当关闭控制阀门。除此之外，必须保证对空气预冷系统实现逻辑控制，避免空冷塔水位过高流进分子筛，造成分子筛运行异常：并对上、下两段进水量实时监测，发生异常及时报警。其次，在进行循环液泵优化设计后，用液位控制取代压力控制实现对回流阀进行控制。再次，为保证空分设备运行的安全性，将传统的中控室控制充槽车泵、充瓶泵启动，更改为就地启动。最后，在系统内配备备用的增压膨胀机，保证系统内膨胀机处于“一运行，一备用”的状态。进行增压膨胀机转速控制时，可以对其流阀及喷嘴开度进行适当调节，并按照设备运行时的气压、温度、转速、油供等联锁值对处于故障运行的膨胀机采取紧急切断处理，实现对膨胀机的联锁停运6]。

6结束语

在本次设计及应用的过程中，通过对空分设备的自动化控制设计实现了一次性开车成功。据检测，PID调节及系统数据监控均准确可靠，空分产品中的氧、氮、氩含量及质量均符合生产标准;压缩机系统在运行过程中实现了自动化调节防震喘;分子筛系统“一运行，一再生”交替运行正常，极大程度地降低了操控人员的工作量及工作难度;系统联锁保护运行正常，稳定性较高。综上所述，空分设备自动化系统的设计与应用能够有效强化系统运行的安全性、可靠性、智能性，从而为企业创造更大的经济效益，对企业的具有重要的现实意义。

参考文献

[1]蔡成辉.KDON-20000/15000型空分设备故障案例与处理[J].深冷技术，2005（6）：55-57.

[2]李创业，邴牛剑，季为持，等.空分装置氨冷器设备结垢原因分析及对策[J].氮肥与合成气，2018（12）：6-8，11.

[3]党辉，申世勇，张伟杰，等.空分对流筛板下塔的优化设计[J].中国化工装备，2018（5）：29-34.

[4]刘俊霞.冶炼厂制氧空分装置自动化控制系统研究[J].世界有色金属，2018（10）：50，52.

[5]张龙.空分设备增压透平膨胀机的自动化控制方案[J].低温与特气，2017（3）：20-21.

[6]董晖.空分装置自动化控制系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2015.