過程控制在空分裝置中的應(yīng)用

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　　萊鋼12000m3/h空分裝置全套引進(jìn)德國林德公司的技術(shù)設(shè)備，采用空氣低溫精餾法生產(chǎn)高純度的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤?。其簡要生產(chǎn)工藝過程如下：原料空氣經(jīng)壓縮、預(yù)冷，并在分子篩站除去水分和CO2，進(jìn)入冷箱后分成兩股，一股經(jīng)主換熱器逆流冷卻進(jìn)入高壓塔，另一股經(jīng)膨脹降溫進(jìn)入低壓塔。空氣經(jīng)高壓塔、低壓塔兩級精餾，在低壓塔頂部分離出氣氮、液氮，在其底部分離出液氧。在低壓塔中部抽出富氬的氬餾分(約含90%O2、10%Ar和0.05%N2)，送往初級粗氬塔中除去氧分，從初級粗氬塔頂部引出氣態(tài)氬(純度約99.8%)送到次級粗氬塔底部，進(jìn)一步除去氧分。最后，含氧量小于0.0001%的氬送往純氬塔除去氮和碳?xì)浠衔?，生產(chǎn)出純氬。

　　1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　該空分裝置采用了加拿大Elsag公司的INFI-90控制系統(tǒng)，其中INFI-90DCS作為過程控制系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)采集、回路調(diào)節(jié)及邏輯順序控制;DECAlpha200計算機(jī)用于自動變負(fù)荷控制(ALC)。為了保證大型設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行，在現(xiàn)場選用了5臺PLC，分別完成空壓機(jī)、氮壓機(jī)、氧壓機(jī)和兩臺膨脹透平機(jī)的局部控制。主控室中配有1臺工程師工作站、1臺操作員監(jiān)控站、1臺自動變負(fù)荷過程站和3臺打印機(jī)，用于生產(chǎn)過程監(jiān)控，軟件組態(tài)及圖形、報警打印?？刂葡到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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　　圖1 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

　　該系統(tǒng)配置的最大特點(diǎn)是具有冗余功能，包括：

　　INFI-NET環(huán)的雙環(huán)熱態(tài)冗余。

　　兩塊網(wǎng)絡(luò)接口模件硬線配置成互為冗余，保證上環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)不中斷。

　　4個多功能處理器分別用硬線配置成兩對互為冗余模塊，保證系統(tǒng)程序執(zhí)行不中斷。

　　工程師工作站與操作員監(jiān)控站通過以太網(wǎng)配置成冗余，共享兩臺打印機(jī)。

　　2 控制功能

　　2.1 DCS過程控制

　　ElsagDCS主要完成產(chǎn)品加工區(qū)、存儲區(qū)的數(shù)據(jù)采集和回路控制?？刂苹芈分饕锌諌簷C(jī)吸入空氣的流量控制;空冷塔、水冷塔的液位控制;兩分子篩的運(yùn)行步驟及切換控制;冷箱內(nèi)各精餾塔及管道內(nèi)的壓力、流量、溫度控制;存儲罐內(nèi)的液位及壓力控制等等。

　　為使整個生產(chǎn)過程運(yùn)行穩(wěn)定，各回路間都設(shè)有級聯(lián)控制。該空分裝置主要是制取氧氣，氧氣流量調(diào)節(jié)回路如圖2所示。

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　　圖2 氧氣流量調(diào)節(jié)回路組態(tài)示意圖

　　由于氧氣流量調(diào)節(jié)會影響到氬餾分、氧氣壓力、氧氣溫度的變化，聯(lián)鎖停車信號會使回路處于安全設(shè)定值狀態(tài)，因此設(shè)計過程中需考慮到這些因素的存在，使之處于級聯(lián)狀態(tài)，保證了氧氣流量的安全調(diào)節(jié)。

　　萊鋼12000m3/h空分裝置全套引進(jìn)德國林德公司的技術(shù)設(shè)備，采用空氣低溫精餾法生產(chǎn)高純度的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤?。其簡要生產(chǎn)工藝過程如下：原料空氣經(jīng)壓縮、預(yù)冷，并在分子篩站除去水分和CO2，進(jìn)入冷箱后分成兩股，一股經(jīng)主換熱器逆流冷卻進(jìn)入高壓塔，另一股經(jīng)膨脹降溫進(jìn)入低壓塔?？諝饨?jīng)高壓塔、低壓塔兩級精餾，在低壓塔頂部分離出氣氮、液氮，在其底部分離出液氧。在低壓塔中部抽出富氬的氬餾分(約含90%O2、10%Ar和0.05%N2)，送往初級粗氬塔中除去氧分，從初級粗氬塔頂部引出氣態(tài)氬(純度約99.8%)送到次級粗氬塔底部，進(jìn)一步除去氧分。最后，含氧量小于0.0001%的氬送往純氬塔除去氮和碳?xì)浠衔铮a(chǎn)出純氬。