DCS在制氧的应用最佳操作法（工程师培训）.docx

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1、DCS在制氧的应用最正确操作法（工程师培训）制氧分厂一期使用的是23000 NM3/H制氧机组。工艺比拟复杂，其工艺流程 为：原料空气经过空气过漉器过滤后，被压缩机压缩到0.450.5Mpa之间，流量 控制在111500NM3/H左右，通过预冷系统，把空气冷却到10C左右，再通过分子 筛纯化除去水和二氧化碳等杂质，净化空气主气流直接进入冷箱，在主换热器进 行换热，其余的净化空气送入空气增压机压缩，其中一局部通过膨胀机制冷，进 入冷箱。利用空气中各个组分冷凝温度不同的原理，在精储塔内分储出氧气、氮 气、氮气，一局部送入储槽，一局部通过液氧泵、液氮泵、液氮泵、氮压机把合 格气体分别送管网，供用户使

2、用。此套制氧设备采用YAK0GAWA的CS3000集散控制系统，用于监控制氧机的各 个工艺流程，完成数据采集、过程控制、逻辑控制和快速联锁控制等功能，对过 程参数进行显示、报警、趋势记录、操作记录、报表自动打印等。其系统构成可分为：两台HIS操作站，生产操作人员通过操作员站实现对 过程参数、设备状态和控制系统的在线监视和操作；一台工程师站，维护人员对 系统组态、逻辑控制修改、软件调试等工作；两套FCS控制站，用于过程I/O 信号处理，完成模拟量、开关量数据采集，模拟量调节、顺序控制等实时控制运 算功能。为保证系统的可靠性，DCS系统的控制单元、电源和通讯模板等均进 行双重化配置。在实际生产应用

3、中：空压机控制需求为启动前工艺条件满足后，设定出口压力PIC7038为 0.53MPa才发出允许启动信号，延时80s,空压机启动。正常后油系统切换，停止辅助油泵运行，出口压力必须控制稳定，出口放空调节阀FIC7035,通过调节放 空阀开度，以控制空压机出口压力稳定。由DCS对61点空压机报警连锁点进行 跟踪控制，到停机值自动停机。预冷系统目的把空气冷却到工艺需要的10,空气从空冷塔下部进入，向 上走从顶部出，冷却水通过冷冻机冷却，由水泵加压从空冷塔上部进，喷淋而下, 冷却由下而上的空气，最后冷却水通过调节阀排出，为防止空冷塔底部无液和冷 却水液位过高造成事故，要求严格控制液位LT1007A,

4、LT1007B, LT1007C, 一 方面控制液位不能过低，保证冷却空气的水量，一方面防止液位过高，过多水分 进入分子筛。纯化系统采用立式、双层，径向流，内部填充分子筛和氧化铝。主要功能为 吸附空气中的水、二氧化碳等杂质。主要设备有两个分子筛R0I/R02和一个再 生加热器E08, 一个特殊再生电加热器E09。其中一个分子筛工作时，另一个分 子筛用加热器加了热的污氮反吹除去吸附在分子筛的水、二氧化碳等，完成后用 常温污氮冷却分子筛，2.6小时后分子筛自动切换。共有13个调节阀和切换阀， 全由DCS自动控制。分子筛纯化系统的自动切换控制至关重要，其顺控极其复 杂，同时也突出DCS的功能性。据工

5、艺要求，分子筛运行分为10步：1. R01运行；R01 高压隔离，关闭 KV1201、KV1203；2. R01卸压，翻开KV1209气体排放，当内部压力低于0.008MPa时,PSLL1227内部压力控制触发进入下一步,假设超过5分钟未触发,报警并停止程序控 制器工作；3. R01 放空,翻开 KV1205、KV1207R01再生，关闭KV1209,翻开KV1240,加热计时器开始工作假设FIC1213不满足条件，加热故障停止运行；R01冷吹，翻开KV1241、关闭KV1240,冷吹计时器开始工作10分钟后E08温度仍高，TSL1247A/B报警，如果FIC1213冷吹量低，计时器停止。 当

6、计时器运行结束TDSL1223未被触发停止运行；R01 低压隔离，关闭 KV1205、KV1207. KV1241；4. R01升压，翻开KV12U （控制曲线）升压气源来自R02,当差压PDI1227低于0.004MPa,内部运算触发进入下一步，否那么停止运行；R01 和 R02 并联，翻开 KV120K KV1203；5. 切换， 关闭KV1211、KV1202、KV1204, R02开始工作，R01进入再 生阶段。每个时间段操作工可以根据运行情况延长或缩短运行时间。启动时可以从任 意时间段启动，并可从上次停车时的时间段启动。在冷吹，均压等阶段，要对压 力，流量阀位自动调节。根据运行不同时

7、间段，程序必须联锁住分子筛的加热器, 不用加热的时间段，断开加热器，操作工也不能开启加热器。在分子筛纯化系统 中，最主要的是分子筛切换阀的自动控制，均压阀及卸压阀的调节控制，再生污 氮流量的控制等，它们的调节质量直接影响整个空分装置的稳定运行。在升压的 不同时段，对阀门开度变化速率分别进行设定，在CS3000中利用PG-L13块实 现KV1211阀门的缓开过程。该功能块可设13个折线段，在每个折线内时间和 阀门的开度可任意设置，为保持均压稳定。精微系统功能是别离出各种气体，需要控制对压力、流量、低温液体液位、 调节阀等，进行控制。膨胀机功能是产生冷量，进入塔内。出口温度T72度左 右。空气冲击

8、膨胀机叶轮，使膨胀机旋转带动增压机旋转，对外做功，空气温度 下降，产生冷量。需要控制的有增压机流过的空气流量，油压、转速、轴承温度 超出设定值时停膨胀机。别离出的产品，纯度合格后局部送储槽，局部通过变频 控制的液氧泵、液氮泵、液氮泵供用户。氮压机将0. DIPa压缩到LIMPa,送出。 所有产品流量由DCS实现温压补偿，氧气、氮气、筑气等流量作流量累积，形 成报表记录。DCS对分子筛KV1211均压阀的控制目前分子筛纯化器已普遍应用于大型制氧机上，分子筛纯化系统的自动切换 控制至关重要。在分子筛纯化系统中，最主要的是分子筛切换阀的自动控制，均 压阀及卸压阀的调节控制，加热阀、冷吹阀及污氮放空阀

9、、再生污氮流量的控制 等，其调节质量直接影响整个空分装置的稳定运行。在23000 NM3/H制氧机组中KV1211均压阀的调节不当、阀门动作不正常， 会造成整个分子筛延时，甚至分子筛停止工作，导致整个空分系统无法正常工作, 引起空压机放空，甚至造成停机事故。KV1211均压阀由DCS进行控制，在CS3000系统中利用PG-L13块MLD块 实现阀门的工作特性，满足工艺要求。该功能块可设13个折线段，在每个折线 段内可以对时间和阀门的开度进行任意设定。现场阀门由SIEMENS Sipart ps2 定位器进行直接控制，保证阀门有效动作。出现故障时:1 .要确认分子筛运行到第几步，只有在升压和并联

10、两个步骤下，可以对KV1211 进行操作。其他步骤下，KV1211关闭，严禁操作；.当进入到升压时，KV1211开始动作，此时不要操作，当两个分子筛压力接 近时，符合工艺条件下开始对阀门打点测试，此阀为对数特性1： 25；2 .在DCS将KV1211打手动，给定控制信号，如阀门动作不到位，检查气源给定 是否正常，PS2给定和输出是否一致，阀门反响是否正常，PS2内部组态：（1）进入内部菜单，检查选项1是转角turu还是直行程way；（2）选择选项2是33或90匹配行程；（3）检查选项7是正作用riSE还是反作用FALL；（4）选项12是线性Lin还是正反对数特性；（5）检查其余30选项，设置是否合适；（6）如自动调校，进入选项4,开始测试；（7）如手动调校，进入选项5,手动给定0和100%,开始测试；（8）测试结束，如PS2故障更换。3 .阀门动作是否符合设置，动作是否滞后，如需要，可更改DCS中KV1211的 PID特性，看阀门动作曲线，应到达振幅小，反响快平稳有效；.结合工艺可更改PG-L13块的时间和开度的设置，现在使用的设置为全行程 960秒，三段折线：240 s开度68%、630s开度70 %、960s开度100%满足生产要求。DCS系统稳定可靠，自动化程度高，故障率低，实现集中控制，完全满足 制氧工艺和生产的要求。