文國榮

（四川空分設備（集體）有限責任公司空分事業(yè)部，四川 簡陽 641400）

空分純化系統(tǒng)程序控制

文國榮

（四川空分設備（集體）有限責任公司空分事業(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、實施方法、操作方式，從而保障裝置穩(wěn)定運行。

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)中最復雜的控制，也是保證空分裝置長期穩(wěn)定運行的關鍵設備控制之一，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。在設計該程序時必須經過充分的考慮，滿足工藝和用戶提出的各項控制功能，確保整個空分裝置運行穩(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定值時程序自動延時，差壓滿足要求時程序自動運行；對均壓閥在均壓期間閥門開度的折線時序設定在1～2鐘分，5段階梯斜坡開到閥門的設定開度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，延時時啟動暫停計時器，計數延時的時間。

1.2 卸壓聯(lián)鎖

卸壓時間設定為12分鐘，卸壓時間到壓力大于設定值10kPa時程序自動延時，壓力小于10kPa時程序自動運行，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 手動復位和自動復位功能

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

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)，閥門開關狀態(tài)不變，暫停時可進行應急處理，在工藝允許的情況下可手動操作閥門的開和關；暫停時啟動暫停計時器，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閉，操作按鈕均需確認才有效。

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℃（設定溫度可以在線修改）時，程序把該閥門投入自動，按設定溫度進行PID自動調節(jié)。

1.9 污氮加熱、冷吹、放空閥自動切換及自調功能

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設值，延時20秒投自動，同時把流量設定值由程序賦值一次給PID的SP作為設定值，需要關的這臺閥是從當前開度分時間段關到零，開關的斜率和時間同均泄壓閥一樣在線可調，在實際運行中流量基本保持穩(wěn)定。

1.10 切換閥行程開關反饋聯(lián)鎖功能

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

2 分子篩純化系統(tǒng)詳細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 操作畫面按鈕設置

“啟動”、“停止”、“1#分子篩再生”、“2#分子篩再生” 、“暫停”、 “旁路”、“復位”，為了防止誤操作每個按鈕按下后需要確認操作才能進行，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（加熱調節(jié)閥）/ FCV221A2（冷吹調節(jié)閥）/ FCV221A3（放空調節(jié)閥）投自動時流量設定值的賦值參數、卸壓壓力設定值的賦值參數（0.01MPa）、均壓差壓設定值的賦值參數（0.01MPa）、加熱溫度TICA225A的SP溫度設定值、TCV225A（蒸汽進蒸汽加熱器閥）加熱時閥門開度設定、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閉時的閥門開度和運行時間顯示，時間和開度在線可修改（滿足權限），該參數操作工可以根據經驗預設值，具體參數根據開車工況需要進行適當調整；HV221A/ HV222A/HV2225A/HV226A/ HV227A /HV228A/ HV229A/ HV2210A兩位程控閥行程開關返回時間設定30s（可修改、超過該時間動作的閥位未返回產生報警，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狀態(tài)是否正常。

（2）空分第一次啟動時先按“復位”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，按下后會提示參數是否設定好：（對FCV221A1/ FCV221A2/ FCV221A3/ HV223A/HV224A/ HV231A/ HV232A逐漸打開或逐漸關閉時的閥門開度和開關時間），如設定好就點確認按鈕，確認后分子篩程序啟動，就會按照時間順序和邏輯聯(lián)鎖往下進行工作進入2#分子篩卸壓階段，延時30s后泄壓閥HV232A按照預先設定好的時間和開度進行開到預設值，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警，同時啟動暫停計時器開始計時，等待條件滿足后進入加熱階段。

（4）在加熱時，首先把加熱程控閥HV226A/ HV230A打開，打開后FCV221A3放空調節(jié)閥與FCV221A2加熱調節(jié)閥相互切換，F(xiàn)CV221A3從當前開度按照預先設定好的時間、開度值逐漸全關，F(xiàn)CV221A2加熱閥從全關按照預先設定好的時間開度值逐漸開到預設值后延時20s程序投自動，同時把預設好的流量SP（42000 Nm3/h）設定值（根據工況要求可在線修改該參數）賦給PID調節(jié)器作為設定值，讓它按該值進行自動調節(jié)，同時權限交給操作員（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%（根據工況要求可在線修改），當溫度TICA225A大于預設值（如195℃，該值可在線修改）時，該閥自動投入自動調節(jié)；加熱完成時；FCV221A2加熱閥與FCV221A1冷吹閥相互切切換，F(xiàn)CV221A2加熱閥從當前開度按照預先設定好的時間開度值逐漸全關，F(xiàn)CV221A1冷吹閥從全關按照預先設定好的時間開度值逐漸開到預設值后延時20s投入自動調節(jié)，同時把預設好的SP值賦給PID調節(jié)器作為設定值，讓它按該值進行自動調節(jié)，同時權限交給操作員（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冷吹閥從從當前開度按照預先設定好的時間開度值逐漸關閉，F(xiàn)CV221A3放空閥從全關按照預先設定好的時間開度值逐漸開到預設值后延時20s投入自動，同時把預設好的SP值賦給PID調節(jié)器作為設定值，讓它按該值進行自動調節(jié)，權限交給操作員（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按照預先設定好的時間和開度進行打開到預設值，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警，同時啟動暫停計時器開始計時，等待條件滿足后進入并聯(lián)階段。

（7）并聯(lián)運行：1#和2#分子篩同時并聯(lián)運行4分鐘（時間可在線修改），并聯(lián)完成后進入“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?！卑粹o，并確認），暫停時閥門保持當前狀態(tài)，暫停計數器開始計時，暫停時每個閥權限交給操作員，每個閥均可操作（注意：閥門能否操作要工藝確認，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，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，程序再次運行時會自動恢復暫停前的所有狀態(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，程序停在當前時刻，停車后每個閥均可操作，下次啟動時程序從停車時刻啟動（程序未人為復位，即未按“復位”按鈕），啟動時程序是記住停車前每個閥的狀態(tài)的，預冷系統(tǒng)聯(lián)鎖停車與手動停車動作相同。

（10）復位：程序復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)運行時才能使用“復位”按鈕，因為該按鈕按下確認后程序回到了初始狀態(tài)，一般不要使用該按鈕。

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

（12）程序運行時非運行步閥門的開關人為操作無效。

3 結語

該分子篩純化系統(tǒng)程序是嚴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動作及閥位反饋信號情況進行編制，在編制的過程中把均壓閥、泄壓閥的開度、時間按折線坡度進行設定，使在均泄壓過程中工藝參數運行平穩(wěn)保護了分子篩免受沖擊。把修改折線坡度和時間值的權限交給了操作員，操作工人可以根據工況的變化對閥門的開度和設定時間進行適當地修改，方便了操作。在分子篩程序運行的加熱、冷吹、放空階段的三臺流量調節(jié)閥的控制中，在每兩個閥的切換過程中把需要關閉的閥門從當前開度按折線斜率和時間要求慢慢關閉，需要開的閥按折線斜率和時間要求慢慢打開到預設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)運行。同時時間和開度以及流量設定外給定值的PID的權限交給操作員，在操作工況發(fā)生變化時操作工可以對其設定值進行適當的修改，從而更好的滿足工況要求。

對加熱過程中的蒸汽量和加熱溫度的控制也進行了程序優(yōu)化設置處理，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到原來的工況。該程序除了在本裝置運行平穩(wěn)外，在貴州金赤化工2×43000 Nm3/h和內蒙東華能源2×43000 Nm3/h等大型空分中也得到了進一步的驗證，運行可靠。

TP273

A

1671-0711（2017）03（上）-0116-03