2010第四屆焦化年會論文集 (75)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn) 年會 315 000 型空分設(shè)備的儀控 宋政海 曹冰山 （ 山東海化煤業(yè)化工有限公司 ） 【 摘 要 】 本文結(jié)合生產(chǎn)工藝 ,介紹了空氣分離系統(tǒng)測量控制設(shè)備的配備 ,以及 制系統(tǒng)的應(yīng)用 山東?；簶I(yè)化工有限公司新建利用煤氣合成甲醇工程，配套建立了 000 型空分設(shè)備，利用空氣分離出氮?dú)狻⒀鯕夤┘状己铣墒褂??？辗职諌簷C(jī)系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、膨脹機(jī)系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、氧氣壓縮機(jī)、液氧貯存等。根據(jù)系統(tǒng)工藝要求，自動化儀表在滿足工藝要求的同時(shí)，遵循先進(jìn)性、可靠性的原則，以保證系統(tǒng)安全、可靠、長期穩(wěn) 定的運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞 】 熱工監(jiān)測系統(tǒng) 遙控操作系統(tǒng) 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 分子篩切換系統(tǒng)控制 液位調(diào)節(jié) 壓力調(diào)節(jié) 溫度調(diào)節(jié) 原料空氣吸入過濾器去除灰塵和雜質(zhì)后，進(jìn)入空氣透平壓縮機(jī)中，借助中間冷卻器進(jìn)行中間冷卻，將空氣壓縮至 后進(jìn)入空氣冷卻塔中冷卻。 空氣在直接接觸式空氣冷卻塔中與水進(jìn)行熱質(zhì)交換，降溫至 7。用于冷卻空氣的水有兩部分：一部分為循環(huán)水，由泵加壓后進(jìn)入空冷塔中部；另一部分為冷凍水，來自循環(huán)水網(wǎng)，先進(jìn)入水冷卻塔中，利用分餾塔來的廢氣（包括污氮和富余氮?dú)猓┑暮伙?和性初步降低水溫，而后經(jīng)過水泵加壓進(jìn)入氟里昂冷水機(jī)組，進(jìn)一步降溫后進(jìn)入空冷塔的頂部。 出空冷塔空氣進(jìn)入分子篩吸附器，分子篩吸附器為立式單層床用來清除空氣中的水分、二氧化碳和一些碳?xì)浠衔?，從而獲得干凈而又干燥的空氣。兩臺吸附器交替使用，即一臺吸附器吸附雜質(zhì)，另一臺吸附器則由污氮?dú)膺M(jìn)行再生。 凈化后的空氣分成兩路：一路直接進(jìn)入主換熱器中，被反流的污氮?dú)?、氮?dú)?、氧氣冷卻后出主換熱器直接進(jìn)入下塔參與精餾；另一路空氣則經(jīng)過膨脹機(jī)增壓端增壓、增壓機(jī)后換熱器冷卻后進(jìn)入主換熱器，在其中被繼續(xù)冷卻，然后從上下兩抽口分別抽出 ，調(diào)整到膨脹機(jī)進(jìn)口溫度后進(jìn)入透平膨脹機(jī)進(jìn)行絕熱膨脹，產(chǎn)生裝置所需大部分冷量，而后進(jìn)入上塔參與精餾。 進(jìn)入下塔的空氣和液空經(jīng)下塔的初步分離，在下塔底部獲得 38的富氧液空，純氮?dú)?。下塔底抽出的液空?jīng)過冷氣過冷后進(jìn)入上塔，而下塔頂?shù)牡獨(dú)鈩t進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器中被液氧冷卻成為液氮，其中一部分液氮回下塔作為下塔的回流液體，另一部分液氮經(jīng)過冷氣過冷后一部分進(jìn)入上塔參與精餾，一部分作為液體產(chǎn)品送出。 各種物流進(jìn)入上塔，經(jīng)過上塔的進(jìn)一步分離可在上塔頂部獲得純度為 氮?dú)?，中上部抽出污?氣，底部獲得純度為 氧氣。氧氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱后出冷箱，氮?dú)?、污氮?dú)饨?jīng)過過冷器、主換熱器復(fù)熱后出冷箱；復(fù)熱后的氮?dú)庖徊糠肿鳛楫a(chǎn)品氣送出，另一部分氮?dú)鈩t送水冷卻塔回收冷量。復(fù)熱后的污氮?dú)夥殖蓛刹糠郑徊糠肿鳛榉肿雍Y吸附器的再生用氣，另一部分送入水冷卻塔回收冷量。氧氣、氮?dú)獬隼湎浜髣t分別進(jìn)入壓氧系統(tǒng)和壓氮系統(tǒng)。從主冷抽出部分液氧作為液體產(chǎn)品送出。 空氣分離控制系統(tǒng)采用浙大中控的 統(tǒng)，以“集中監(jiān)視操作為主，就地監(jiān)視操作為輔”的原則，系統(tǒng)設(shè)一個操作員站、一個工程師站，其中工程師站也兼作操 作員站，用于參數(shù)的設(shè)置和修改，一個現(xiàn)場控制站和一個就地監(jiān)控盤。工程師站和操作員站互為冗余。計(jì)算機(jī)為工業(yè) 4/56M/40G,顯示器為 21 英寸液晶顯示器。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示： 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會 2010年 6月 8日 11日 316 系統(tǒng)有四個部分組成 ,工程師站、操作站、控制站及通訊網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用軟件中的維護(hù)和管理 ,同時(shí)具備操作站的功能 化系統(tǒng)、分餾塔系統(tǒng)、膨脹機(jī)系統(tǒng)、空壓機(jī)系統(tǒng)及氧壓機(jī)系統(tǒng)等部分 ,操作員可以通過畫 面切換監(jiān)視調(diào)整任一部分 ,操作員可在監(jiān)視器上觀察生產(chǎn)過程中各個部分的流程圖、主要參數(shù)的趨勢圖、報(bào)警畫面及聯(lián)鎖畫面 ,監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程 ,從而對工藝過程進(jìn)行管理監(jiān)視和控制 電單元和各類卡件組成 制運(yùn)算、邏輯控制的中心 ,完成工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制 . 系統(tǒng)共配置各類卡件 73 塊 ,其中主控卡 、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、通訊卡均為冗余配置 ,另外配置 7 塊 ) 、3 塊 ) 、 塊 ) 、 塊 ) 、 塊 ),共計(jì)接入點(diǎn) 260 余點(diǎn) 程師站、操作站 ,通訊接口單元是傳輸實(shí)時(shí)過程控制信息的通道 ,具有很高的可靠性和實(shí)用性 控制總線 (線分為兩層 ,分別連接主控卡和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡 ,控制總線 ()采用指揮式令牌網(wǎng) ,存貯轉(zhuǎn)發(fā)通訊協(xié)議 ,是各卡件之間進(jìn)行信息交流的通道 。 為保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)給操作人員提供必要的可靠數(shù)據(jù)來判斷設(shè)備的工作情況并作出正確的操作，我們設(shè)計(jì)了一套顯示（包括記錄）各工藝參數(shù)的熱工監(jiān)視系統(tǒng)。 力測量 壓力測量包括就地壓力顯示和操作站 壓力顯示兩種，就地壓力顯示采用彈簧管壓力表。操作站壓力顯示由變送器、現(xiàn)場控制站及操作員站共同實(shí)現(xiàn)。 度測量 溫度測量包括溫度顯示和溫度記錄。溫度顯示包括溫度就地顯示和操作站溫度顯示，就地溫度顯示一般采用雙金屬溫度計(jì) ,直接安裝在工藝管道上，操作站溫度顯示由鉑熱電阻、變送器、現(xiàn)場控制站及操作員站組成，對于需要趨勢的測溫點(diǎn)，在組態(tài)時(shí)記錄其歷史數(shù)據(jù)。 位測量 就地液位測量采用磁翻版液位計(jì)進(jìn)行顯示，操作站顯示由差壓變送器、控制站和操作站組成。 量測量 循環(huán)水流量測量采用電磁流量計(jì)，并設(shè) 置流量低限聯(lián)鎖，當(dāng)流量小于 450 立方米 /小時(shí)不允許啟動空氣壓縮機(jī)，保證系統(tǒng)設(shè)備安全。氧氣、空氣、氮?dú)鈩t采用標(biāo)準(zhǔn)孔板、差壓變速器、現(xiàn)場控制站和操作員站組成。 速測量 透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速測量由磁電傳感器、頻率電流轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場控制站和操作員站組成。膨脹機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工程師站 操作員站 現(xiàn)場控制站 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn) 年會 317 安裝在膨脹機(jī)上的磁電傳感器的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢的頻率與膨脹機(jī)軸的轉(zhuǎn)速成正比。此脈動信號通過屏蔽線傳到頻率電流轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成 4 20電流信號進(jìn)入 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，在操作站上顯示、報(bào)警并記錄其歷史數(shù)據(jù)。 根據(jù)空分工藝要求，系統(tǒng)設(shè)遙控操作系統(tǒng)，在控制室對切換閥、調(diào)節(jié)閥、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及一些聯(lián)鎖控制進(jìn)行遙控操作。 系統(tǒng)由操作站、現(xiàn)場控制站、電氣閥門定位器、氣動調(diào)節(jié)閥（蝶閥）等組成。操作員通過鍵盤操作，使 出 4 20號來控制閥門開度。操作員通過鍵盤，在 義的開關(guān)量儀表，可以實(shí)現(xiàn)自動和手動的聯(lián)鎖控制。 根據(jù)工藝要求，對一些工況參數(shù)實(shí)行自動調(diào)節(jié)。 位調(diào)節(jié) 氣冷卻塔、水冷卻塔的液位調(diào)節(jié) 空氣冷卻塔、水冷卻塔中的水位是保證冷卻效果和設(shè)備正常 運(yùn)行的關(guān)鍵，由于氣體和水充分換熱形成飽和氣體，為避免差壓變送器負(fù)壓室進(jìn)水影響測量而設(shè)置了平衡器，變送器采用 100負(fù)遷移，通過 ） 水薄膜調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到保持水位穩(wěn)定的目的。 塔液位的調(diào)節(jié) 下塔液位調(diào)節(jié)是為了保證設(shè)備的精餾工況穩(wěn)定而設(shè)置。調(diào)節(jié)由下塔進(jìn)入上塔的液空量，以維持上塔的穩(wěn)定。 力調(diào)節(jié) 壓力調(diào)節(jié)是為了穩(wěn)定工況和安全生產(chǎn)而設(shè)置的。它由壓力變送器、現(xiàn)場控制站、電氣閥門定位器、調(diào)節(jié)閥等組成。 度調(diào)節(jié) 為了使設(shè)備的溫度穩(wěn)定在某一范圍內(nèi) ，分子篩電加熱器的聯(lián)鎖是由 統(tǒng)通過現(xiàn)場控制站輸出的開關(guān)量來聯(lián)鎖電加熱器電源的通斷實(shí)現(xiàn)，溫度調(diào)節(jié)由電控系統(tǒng)通過調(diào)功來完成。 分子篩吸附器是兩組立式圓柱形容器，每只容器中均充有分子篩吸附劑。兩組分子篩吸附器是交替工作的，即當(dāng)一組分子篩吸附器是運(yùn)行在吸附工作狀態(tài)時(shí)，另一組則運(yùn)行在再生狀態(tài)。處在吸附狀態(tài)的吸附器，流通冷卻后的原料空氣，當(dāng)空氣通過分子篩吸附器時(shí)，空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔锉环肿雍Y吸附，使空氣得到凈化。經(jīng)過一段時(shí)間吸附，分子篩須進(jìn)行再生，使分子篩中的吸附劑析出水分及 二氧化碳和碳?xì)浠衔锏?，?jīng)過再生后的分子篩吸附器又可以投入吸附工作，因此兩組分子篩吸附器是交替工作的。如圖所示。 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會 2010年 6月 8日 11日 318 分子篩切換系統(tǒng)的控制是由 出觸點(diǎn)信號和模擬量信號，分別控制 11 個二位五通電磁閥和一個調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)的。通過電磁閥的帶點(diǎn)和失電來接通和切斷進(jìn)入切換氣缸的氣信號，從而達(dá)到控制切換閥的開閉，并在均壓過程中按程序使均壓調(diào)節(jié)閥的開度分若干步完成從全關(guān)到全開的過渡，最大限度地減小對分子篩床層的沖擊，延長分子篩的使用壽命。 再生氣進(jìn) 空氣出 380子篩吸附器 消音器 空氣進(jìn) 1213 1204 1209 1201 1214 1210 1207 分子篩吸附器流程簡圖 2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn) 年會 319 報(bào)警及聯(lián)鎖：為了保 證系統(tǒng)安全主要設(shè)備設(shè)有參數(shù)報(bào)警和系統(tǒng)聯(lián)鎖。 許空壓機(jī)啟動條件 卻水流量 450m/h 滑油壓力 潤滑油溫度 30 3003 放空閥全開 3006 出口閥全關(guān) 口導(dǎo)葉為啟動位置 當(dāng)上述條件全部滿足才能啟動空壓機(jī)。 壓機(jī)緊急停車條件 壓機(jī)軸位移 供油壓力 壓縮機(jī)排氣壓力 壓縮機(jī)止推軸承溫度 80 縮機(jī)電機(jī)側(cè)軸承溫度 80 機(jī)輸出端溫度 80 縮機(jī)高速側(cè)軸承溫度 80 縮機(jī)低速側(cè)軸承溫度 80 當(dāng)上述條件之一滿足時(shí)壓縮機(jī)跳車。另外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了油泵、水泵、膨脹機(jī)、氧壓機(jī)等起停聯(lián)鎖條件控制