空分装置自动控制解决方案
空分装置的控制系统及应用
采用 填料上塔 、 液体 泵 内压缩 和 前段 预 净化 流 程组成 制氧装 置 。即采 用 常温 分 子筛 预净 化 ， ］ 空 气增压 透平膨胀 机 提供 装置所 需 冷 量 ， 气增 压膨 空
该 空 分装 置 由开 封 空分 集 团 有 限公 司 总体 成 套 提供 ， 其配套 的空压机 采用 西安 陕鼓厂 生产 的空
工程 设 计 及 标 准
石
油
化
工
自
动
化 ，２ １ ，６： ４ ００ ２
ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ Ｎ Ｉ ＰＥＴＲＯ ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＩ ＮＤＵＳ Ｉ Ｉ ＲＹ ＇
空分 装 置 的控 制 系统 及 应 用
陈 松 华
（ 国五环工程有限公司 ， 汉双塔精馏 ， 液体泵 内压缩 流程 。该 制氧装 置 的主 要系统 和流程如 图 １ 示 。其 中工厂 用仪表 空气从 所 空气增压 机二级压缩抽 出后送至仪表 空气 网络 。
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｕ ｏ ｔｃｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ３ ６ ０ ｅａ ｔｍａｉ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｓ ｄｉ ｈ ． ×１ ｍ。 ｈ ａｒｓ ｐ ｒ ｔｏ ｎｔｉ ｈ ｌ ｎ ｅｅ ／ ｉ ｅ ａ ａｉｎ ｕ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｈｕ ｕ ｂ ｉｒ
Ｔｈ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｎｄ Ａｐｐｌ ａ ｉ ｎ ｉ ｈ ｒ Ｓ ｐａ ａ ｉ ｎ Ｕｎｉ ｅ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｓｅ ａ ｉ ｔｏ ｎ ｔ ｅ Ａｉ ｅ ｒ ｔｏ ｃ ｔ Ｃｈｅ ｎｇ ａ ｎ Ｓｏ ｈｕ
（ Ｃｈｉ ｕｈｕ ｎ Ｅｎ ．Ｃｏ Ｌｔ ．，Ｗ ｕｈ ｎ，４３ ２ ｎａ Ｗ ａ ｇｉ ． ｄ ａ ０ ２３，Ｃｈｉ ａ ｎ）
压 机 、 轮箱 与增压 机组合 在一 起 的复合式 空压 机 齿
试论大型煤化工型空分设备及其自动控制技术
试论大型煤化工型空分设备及其自动控制技术摘要：自动化控制系统作为整套空分设备的重要组成部分，与空分设备流程不同，其控制特点也不同。
大型煤化工型空分设备的流程控制特点，分析空压机、增压机、汽轮机三大机组的控制技术、高压氧气阀门的应用技术、高压液氧泵和相关阀门的控制技术以及机组相互关联控制技术。
关键词：大型煤化工型空分设备；控制技术前言在煤化工生产中，空分设备是不可或缺的重要组成部分之一，它的运行稳定与否直接关系到煤化工产品的质量和生产能效。
为进一步提升空分设备的运行安全性和可靠性，可将自动化控制技术合理应用到空分设备当中。
借此，本文就大型煤化工空分设备及其自动化控制技术展开论述。
1、空分设备中的IT CC控制技术在煤化工生产过程中，蒸汽通常采用的都是自产方式，一台汽轮机可拖动空压机组、增压循环压缩机组。
ITCC又被称之为CCS压缩机组综合控制技术，具体是指采用独立于DCS系统的CCS系统对汽轮机、空压机和增压机进行自动化控制。
在这种控制方式下，控制系统中所有与自动化控制功能有关的器件全部通过TUVAK6级安全认证，主要包括内部总线、I/O接口、主处理器、容错装置、系统电源等等。
CCS将自动化控制与连锁保护进行了集成，从而使两者形成了一个有机整体，具体的控制功能有机组负荷自动调节、防喘振控制、汽轮机调速、回路控制以及程序控制等等。
借助CCS系统的操作站，可对机组中相关的单元设备进行远程启停，同时还能进行监控和报警，不仅如此，利用工业以太网，还能实现与DCS系统之间的数据通信，由此使得整个控制过程更加有效。
2、空分设备中的自动变负荷技术2.1、自动变负荷技术该技术根据后续用氧的负荷变化对氧气量进行设定，自动调整空压机入口导叶，进而达到调节空分设备回路、流量、液位的目的，并在规定时间内使氧气产量达到要求。
自动变工况需要在预测阶段人为设定空分设备需要的液氧量，并对设备回路进行调节，如调整膨胀机的膨胀量，以保证液氧量达到设定量要求。
空分项目自动化控制要求
空分项目自动化控制要求空分项目自动化控制是指在工业生产中，通过自动化技术对空分项目进行控制和监控的一种方法。
空分项目是指将空气中的氮气、氧气、氩气等成分进行分离和提纯的工艺过程。
在空分项目中，常用的方法是通过压缩空气，利用分子筛、膜分离、吸附等技术将不同成分的气体分离出来。
空分项目自动化控制的要求主要包括以下几个方面：1. 控制系统的可靠性：空分项目是一个复杂的工艺过程，需要对压力、温度、流量等参数进行精确控制。
因此，控制系统的可靠性是关键。
在设计控制系统时，应考虑到各种可能的故障情况，并采取相应的措施来保证系统的稳定性和安全性。
2. 控制系统的灵活性：空分项目的生产工艺可能会因为原料成分、生产要求等因素而发生变化，因此，控制系统需要具备一定的灵活性，能够根据不同的工艺要求进行调整和优化。
同时，控制系统还应具备一定的扩展性，能够方便地进行升级和改造。
3. 控制系统的精确性：空分项目对各种参数的要求比较严格，需要对压力、温度、流量等参数进行精确控制。
因此，控制系统需要具备高精度的测量和控制能力，能够实时监测和调整各种参数，确保生产过程的稳定性和可靠性。
4. 控制系统的安全性：空分项目涉及到高压气体的处理，因此，控制系统的安全性是至关重要的。
在设计控制系统时，应考虑到各种可能的安全风险，并采取相应的措施来保护人员和设备的安全。
同时，还应建立完善的报警机制和应急预案，以应对突发情况。
5. 控制系统的可维护性：空分项目通常是一个长时间运行的工艺过程，因此，控制系统的可维护性也是非常重要的。
在设计控制系统时，应考虑到设备的易维护性和维修性，同时还应建立完善的维护和保养计划，定期对设备和系统进行检修和维护。
空分项目自动化控制的要求主要包括可靠性、灵活性、精确性、安全性和可维护性。
通过合理设计和配置控制系统，可以实现对空分项目的自动化控制和监控，提高生产效率和产品质量，降低人工成本和能耗，为企业的发展提供有力支持。
空分设备自动化控制系统的设计与应用
2019.3·今日自动化 13控制系统与技术 Control system and technology0 引言对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28000 m 3/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[1]。
空分设备的工艺流程如图1所示。
图1 空分设备工艺流程2 DCS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I/O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Client/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[2]。
25000m 3／h空分装置空压机全自动控制的实践
有 色 冶 金 设 计 与 研 究
２ １ 笠 ０１
１ 月 ０
２ ０ ３ ５０ ０ｍ／ ｈ空分装 置空压机全 自动控制 的实践
汪邦辉 ， 麟 蒋
（ 新余 钢铁 有 限责任 公 司 ， 西 新余 江 ３ ８０） ３ ０ １
（ 摘 要 ］ 绍 ２ ０ ｍ ／ 介 ５０ ０Ｎ ｈ空分 空 气压 缩机 自动控制 的设 计 思路 ， 空压 机入 １ 导叶 、 空 阀的控制 原 理 ： ２ 放 及机 组 的 开 、 机在 ＨＩ 作站 上 的操作 过程 停 Ｓ操
Ｗ ＡＮＧ ｎ — ｕ ，Ｉ Ｂａ ｇ ｈ ｉＪＡＮＧ Ｌ ｎ ｉ （ ｉ ｕＩ ｎ＆ Ｓ ｅ Ｃ ．Ｌｄ， ｉｙ， ｉ ｇｉ３ ８ ０ ， ｈｎ） Ｘｎ ｒ ｙ ｏ ｔ ｌ ｏ， ｔ．Ｘｎ ｕ Ｊ ｎｘ ３０ １ Ｃ ｉａ ｅ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａ ｅ ｎｒ ｄ ｃ ｓｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆａ ｔｍａｉ ｏ ｔｏ ｏ ５ ０ ０ Ｎｍ３ Ｕ ａｒ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒ ｈ ｏ ｔ ｌｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｆ ｓ ｒ ｃ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｉ ｔ ｕ ｅ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｕ ｏ ｔ ｃ ｎ ｒｌｆ ｒ２ ０ ｏ ｃ ／ ＡＳ ｉ ｏ ｒ ｓｏ ，ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｒｎ ｉ ｌ ｓｏ ｈ ｏ ｉ ｎ ｅ ｕ ｄ ｌｄ ｎ ｔ ｓ ｈ ｒｃ ｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｔ ｅｏ ｅ ａｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ｏ ｓｓａ ｔｐ ｓ ｕ ｄ ｗ ｎ ＨＩ ｐ ｒ ｔ ｇ ｓａ ｉｎ ｔ ｉ ｌｔｇ ｉ ｅ ｂ ａ ｅ ａ ｄ ａ ｍｏ ｐ ｅｉ ａ ｖ ， ｎ ｈ ｐ ｒ ｔ ｒ ｃ ｄ ｒ ｆｉ ｔｒｕ ／ｈ ｔ ｏ ｎ ｏ Ｓ ｏ ｅ ａ ｉ ｔｔ ． ｓ ｎ ｔ ｎ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ａ ｒｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｕ ｄ ｌｄ ； ｔ ｓ ｈ ｒｃ ｖ ｌｅ ｌ ａ ｉ ｇ ｕ ｌａ ｉ ｇ ａ ｔｍａｉ ｏ ｔ ｌ ｙ ｒ ｓ ｉ ｏ ｒ ｓｏ ；ｉｌ ｔ ｉ ｅｂ ａ ｅ ａ ｍｏ ｐ ｅ ｉ ａｖ ； ｏ ｄｎ ； ｎ ｏ ｄ ｎ ； ｕ ｏ ｔ ｃ ｎ ｒ ｇ ｃ ｏ
空分装置先进控制解决方案
空分装置先进控制解决方案吴庆金晓明（中国空分设备有限公司，杭州市东新路462号，310004）1空分装置工艺简介空分装置采用深冷技术，利用氧、氮气体在相同压力下沸点的不同实现气体的分离，提取空气中氧、氮及其它气体组分。
目前主要的空分流程分为内压缩流程和外压缩流程。
其基本原理是空气及其组分在低温时的热力性质、低温下的传热和传质过程、空气净化和低温精馏原理。
其主要单元设备是精馏塔、换热器、分子筛吸附器、空气冷却塔等，主要部机是透平膨胀机、透平压缩机等，另外还有稀有气体的制取、低温液体贮运和空分设备的控制系统。
深冷空分的基本工艺流程是：空气从空气吸入塔进入工艺系统，经过过滤和空气压缩机加压后，进入空气预冷塔，用冷却水对空气进行冷却，经冷却后的空气送入纯化系统（MS系统），空气经过纯化系统吸附净化后，可去除空气中的和碳氢化合物等杂质。
经净化的空气在膨胀机中进行膨胀，温度急剧水分、CO2下降。
在分馏塔系统中，经前面工段加压、净化、膨胀的空气将实现分离，最终得到氧气和氮气。
在现阶段，氩气等稀有气体也是空分装置生产的一种重要产品，很多大型空分装置都设有氩塔提取氩，一般主要由粗氩塔和精氩塔完成提氩。
现阶段常见的深冷空分工艺有两种：外压缩流程工艺即传统的深冷空分工艺，和内压缩流程工艺。
下面针对这两种工艺分别进行介绍。
1.1 外压缩流程工艺下图为外压缩流程的空分装置流程示意图：空气从空气吸入塔进入，经过过滤、空气压缩机加压，进入空气预冷塔，用冷却水进行预冷，经冷却后的空气送入分子筛纯化系统（MS系统），空气经过和碳氢化合物。
经净化的空气分分子筛吸附器净化后，除去空气中的水分、CO2成两部分，一部分经膨胀机系统、主换热器后进入空分塔，一部分在与产品氧、氮换热后，进入分馏塔下塔。
在分馏塔系统中，经前面工段加压、净化、预冷的空气将实现分离，最终得到氧气和氮气。
氧气和氮气在压缩机系统压缩后，供其它工段使用。
1.2 内压缩流程工艺下图为内压缩流程的空分装置流程示意图：空气从空气吸入塔进入，经过过滤、空气压缩机加压，进入空气预冷塔，用冷却水进行预冷，经冷却后的空气送入分子筛纯化系统（MS系统），空气经过和碳氢化合物。
空分装置纯化系统的自动控制系统
技
术
论
时 间 继 电 器 停 止 时 ，时 间 控 制 程 序 即 暂 停 工 作 ，若 时 间
文
继电器恢复计时，时间控制程序也恢复运行状态。图 ２
以时间继电器 ＴＭ１ 为例，表示实现暂停 ／ 恢复功能的
逻辑关系。
Ｒ ２ＡＢＷ
ＴＭ１．ＯＰ．ＷＡＩＴ
暂停 ／ 恢复键
ＴＭ１ 暂停 责
任
编
ＮＯＴ
ＴＭ１．Ｏ Ｐ．Ｒ ＥＳＴＡＲ Ｔ
系统继续投入正常工作时序。 ２ 时序控制程序 两 台 吸 附 器 并 联 使 用 ，每 个 时 间 段 顺 序 连 接 ，循 环 工 作 。 ９
台 阀 门 在 不 同 的 时 段 按 规 定 开 启 或 关 闭 。 因 此 ，时 序 控 制 选 用 了 ６ 个时间继电器，卸压过程结束后，时间继电器 ＴＭ２ 开始计 时，加热预设时间段一到，加热过程即告结束。图 １ 表示纯化器 阀门动作时序示意图。
电磁阀 切换阀 ０ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０ ２１０ ２４０ ＹＶ１２０１ Ｖ１２０１ ＹＶ１２０３ Ｖ１２０３ ＹＶ１２０２ Ｖ１２０２
经加热器加温至规定温度后进入分子筛纯化
ＹＶ１２０４ Ｖ１２０４
器，从下部引出排至大气。当加温达到要求
ＹＶ１２０５ Ｖ１２０５
后 ，再 生 气 就 自 动 切 换 至 旁 通 管 路 上 ，不 经 过 加 热 器 ，进 入 纯 化 器 进 行 冷 吹 ，待 出 纯 化 器 的 再生气的温度降到规定温度，即自动停止。再 生好的纯化器在切换以前，所有的进出口阀 是 关 闭 的 ，通 过 一 只 均 衡 阀 ，放 入 空 气 使 纯 化 器 的 压 力 逐 渐 升 高 ，待 达 到 空 气 压 力 时 ，即 自
空分装置-自控仪表施工方案
空分装置-自控仪表施工方案一、前言空分装置是工业生产过程中常用的设备，它在生产过程中扮演着重要的角色。
而自控仪表作为空分装置的必备组成部分，对于保障设备的正常运行和生产效率起着关键作用。
本文将就空分装置中自控仪表的施工方案进行详细介绍。
二、施工准备在开始施工之前，我们需要进行详细的准备工作，以确保施工的顺利进行。
1.准备设备和工具–确保自控仪表的所有配件齐全，并做好分类整理。
–准备好对应的施工工具，如螺丝刀、电钳等。
2.安全防护–确保工作场所的安全，做好防护措施，避免因施工过程中发生意外。
三、施工步骤1. 安装自控仪表1.在空分装置的指定位置安装自控仪表支架。
2.将自控仪表固定在支架上，并根据要求连接好电源线和通信线。
3.确保自控仪表安装牢固，不会因为振动而松动。
2. 连接传感器1.根据空分装置的实际情况，选择合适的传感器类型。
2.将传感器正确连接至自控仪表，确保连接稳固，信号正常传输。
3. 参数设置1.根据设备的使用要求，对自控仪表进行参数设置和校准。
2.确保参数设置正确无误，保证自控仪表能够正常运行。
四、施工验收在完成以上施工步骤后，需要进行施工验收，确保自控仪表的安装和连接正确无误，可以正常工作。
1.检查自控仪表的固定情况，确保安装牢固。
2.测试传感器和自控仪表的连接是否正常，信号是否传输畅顺。
3.进行参数设置和校准，确保设备可以正常工作。
五、总结通过本文对空分装置中自控仪表施工方案的介绍，可以看出在安装自控仪表时，合理的准备工作和施工步骤至关重要。
只有做好了充分的准备，严格按照施工步骤进行操作，才能保证自控仪表的正确安装和正常运行，从而保障整个空分装置的生产效率和安全性。
空分设备智能控制及无人值守技术
空分设备智能控制及无人值守技术王凯摘要：详细阐述智能控制空分设备具有的优点，介绍空分设备智能控制及无人值守技术的发展现状和应用注意事项。
关键词：空分设备；智能控制；无人值守；远程操作；自动变负荷空分设备作为工业领域不可缺少的前端装置，广泛应用于钢铁、石化、煤制油、电子、医疗等行业。
单套空分设备规模不断创造记录，国内设计和制造能力已经与国际接轨，成功研制并投运10万m'/h等级特大型空分设备。
空分设备具有的流程长、部机多、能量交叉耦合严重等特点，导致专业性要求高、人为运行操作较困难。
同时优秀操作人员紧缺；安全稳定运行、节能减排等方面的追求，使空分设备智能控制及无人值守的需求日益迫切。
1概念及特点空分设备智能控制及无人值守，指的是采用智能控制手段和技术提高空分设备自动化程度，减少人为操作，由智能系统完成自稳定及自动目标执行控制。
目前世界各国都已经重点开展工业智能化建设。
美国政府于2011年和2014年先后启动了“先进制造业伙伴计划1.0”“先进制造业伙伴计划2.0”，重点发展工业、医疗、宇航机器人等行业。
德国提出“德国2020高技术战略”，旨在提升制造业的智能化水平。
中国在2014年首次提出“中国制造2025”行动纲领，争取到2020年基本实现工业化，制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。
中国总体上要求“两化融合”，加强创新，实现工业产业升级换代，保持国际竞争力。
智能控制空分设备具有显著优异性。
1.1提高设备运行安全性人工操作随机性强，存在个体差异，易受多种因素影响和干扰。
智能控制具有可复制性和可推广性,使空分设备在规范化的控制下运行。
而且通过智能控制及诊断功能，可以大幅度降低空分设备非计划停车概率。
1.2解决优秀操作人员紧缺的现状问题国内在运行的空分设备多达千套，最近大量新建的煤化工项目需要配套数量庞大的空分设备群，煤化工基地又主要分布在西部和西北部地区，优秀的工程师和操作人员需求缺口严重。
大型煤化工型空分设备及其自动控制技术
大型煤化工型空分设备及其自动控制技术摘要随着科技技术水平的快速发展，我国的煤化工企业对于氧气、氮气的需求量急速增长，促使其空分设备自动控制技术不断创新。
研究大型煤化工型空分设备流程组织形式的选择，分析其自动控制特点，探索其发展方向对完善大型煤化工型空分设备自动控制技术意义非凡。
关键词大型煤化工企业；空分设备；自动控制技术0 引言随着国民经济的飞速发展，我国大型煤化工型空分设备制造业形势一直趋向好的方面发展。
尤其是近年来我国的大型煤化工行业发展更为迅速，煤化工型的空分设备作为其重要的配套服务设备，对于其的要求也越来越高。
自动化控制系统是煤化工型空分设备的非常重要的组成部分，决定空分设备是否能正常运行。
通过研究分析自动化控制技术的特点，有利于自动控制技术的不断提高。
国家应该鼓励开拓与创新，不断地改进我国的大型煤化工型空分设备的自动控制技术，以求能更好地为我国的国民经济的发展作出贡献，造福人类社会。
1 大型煤化工型空分设备流程组织形式的选择大型煤化工型空分设备的流程组织形式很多，选择适合的流程组织形式，不仅可以节约部分投资的费用，还可降低运行能耗，这对投资气体生产的公司来说非常重要。
怎样选择适合的流程组织形式。
第一，应全面地考察一个项目用气的具体情况，包括所需氧氮气之和、氧氮气的温度范围、氧氮气体之比、液体的产量、氧氮气的标准等；第二，应对不同的形式精确计算，计算所耗的能量和确保所要的单元设备有供货；第三，考察流程组织和原来的空分设备的管理系统的兼容情况；第四，还需综合考虑气体产品在工业生产中的整体能耗。
如，某大型煤化工企业在设计空分设备的项目时，比较了氮气增压循环流程与空气增压循环流程所需的能耗，发现选择后者比选择前者能耗降低了310kW。
煤化工项目的主要工艺流程需要的高压氮气温度不小于81℃，假如用空气增压循环系统还需要用低压的蒸汽对高压的氮气加热，能耗约为510kW。
因此从项目的整体能耗情况来看，选择氮气增压循环流程更为节能。
空分项目DCS控制系统
空分及压缩机一体化控制系统空分及压缩机一体化控制系统实现的功能有：·生产装置的自动化；·全装置联锁保护；·蒸汽透平的稳定精确调速及超速保护；·压缩机防喘振及负荷与入口导叶的自动调节。
产品突出优势：·具有自主知识产权的统一的硬件及软件平台；·可靠性高：可实现CPU双冗余，电源冗余、网络冗余；·动态响应快,控制周期最小设置小于20ms。
空分工艺及控制方案一、空分控制方案简介1、常规控制空分工艺过程的特点是控制参数多，参数间的关联强，特别是分馏塔部分是一个典型的多输入多输出系统，全自动控制很难实现，目前国内空分装置一般都采用手操器控制和单回路PID控制。
◇空压机系统：空压机排气压力调节空压机高压缸空气放空量调节（杭氧，内压缩流程）空压机高压缸空气回流量调节（杭氧，内压缩流程）空压机进口导叶调节（PID或手操）◇预冷系统：空冷塔液位调节水冷塔液位调节空冷塔进冷却水流量手操空冷塔进冷冻水流量手操水冷塔回水量手操◇纯化系统：污氮进气量调节◇膨胀机系统：增压机出口回流调节（PID或手操）膨胀机进口导叶手操膨胀机进口切断阀手操◇换热系统：膨胀机前空气温度调节氧气放空调节产品氧气流量调节（PID或手操）产品氮气压力（或流量）调节（PID或手操）氮气去水冷塔流量调节（PID或手操）污氮出分馏塔压力调节空气进冷箱手操空气去循环压缩机手操（杭氧，内压缩流程）◇分馏系统：下塔液空液位调节液氮节流进上塔手操污液氮进上塔手操液氮去贮槽手操纯液氧进喷射器手操液氧产品排放手操氧气去污氮管道手操液氧出液氧泵压力调节（杭氧，内压缩流程）液氧蒸发器液氧液位调节（杭氧，内压缩流程）氧气出液氧蒸发器压力调节（杭氧，内压缩流程）◇氩系统：精氩塔冷凝器氮侧压力调节精氩塔冷凝器液氮液位调节粗氩塔冷凝器液空液位调节粗氩塔II底部液氩液位调节精氩塔蒸发器液氩液位调节粗氩液化器氩侧压力调节液氩泵出口压力调节精氩塔阻力调节余气放空手操◇氧压机系统：一级进气压力调节（活塞式）氧压机吸入压力调节（透平式）氧压机排气压力调节（透平式）高压旁通量调节（透平式）试车用氮气压力调节（透平式）混合气与进口氧气差压调节（透平式）轴封氧气与混合气差压调节（透平式）轴封氮气与混合气差压调节（透平式）◇氮压机系统：一级进气压力调节（活塞式）氮压机吸入压力调节（透平式）氮压机排气压力调节（透平式）高压旁通调节（透平式）平衡管压力调节（透平式）◇调压系统：吸入氧气压力调节吸入氮气压力调节2、联锁逻辑◇空压机系统：联锁停空压机联锁防喘振阀备用油泵启停控制高压缸各阀的联锁（杭氧，内压缩流程）◇预冷系统：联锁停水泵联锁停水冷机组联锁空冷塔排水阀◇纯化系统：联锁电加热器◇膨胀机系统：联锁增压机回流阀联锁膨胀机紧急切断阀◇分馏系统：联锁液氧泵（杭氧，内压缩流程）◇氩系统：联锁粗氩泵◇氧压机系统：联锁停氧压机（活塞式）备用油泵启停控制（活塞、透平）自动启氧压机时序（透平式）正常停车时序（透平式）重故障停车时序（透平式）温度异常停车时序（透平式）◇氮压机系统：联锁停氮压机（活塞式）备用油泵启停控制（活塞、透平）自动启氮压机时序（透平式）正常停车时序（透平式）重故障停车时序（透平式）3、时序控制◇分子筛切换（纯化系统）：纯化系统有两个分子筛吸附器，交互通过空气和污氮，通过空气的分子筛处于工作状态，分子筛中的吸附剂吸附空气中的杂质，除去CO2、碳氢化合物等；通过污氮的分子筛处于再生状态，经过加温，带走杂质，然后冷吹，使吸附剂恢复活性（分子筛在高温下失去吸附能力）。
空分设备先进控制解决方案
・８７・
后续工业过程对氧气、氮气需求量变化的影响。当空分设备负荷需求大幅度变动时，空分设 备在生产过程中不可能将生产能力立即提高或降低，实际生产中经常出现氧气放散或供不应
求的现象，前者造成了大量的能耗与经济损失，后者则影响了后续工业过程的生产。因此迫
・８４・
切需要根据空分设备的实际生产特点开发自动变负荷生产控制技术，即根据用户用氧量的变 化自动调节生产运行工况，运行参数在自动控制过程中向最佳点逼近，以降低氧气放散量和 减少电耗（汽耗），实现优化操作，从而进一步平稳生产，保证产品质量，降低劳动强度。
可见，在空分设备上应用先进控制和自动变负荷技术是进一步提高装置自动化水平，实
现节能降耗的研究方向，也是当前空分行业的迫切需求。
３先进控制方案
应用多变量模型预测控制及智能控制技术，并结合空分设备的生产特点，设计以产品产
量为目标的自动变负荷控制及装置优化控制系统，建立主塔、粗氩塔与精氩塔的动态数学模 型，优化精馏塔操作，实现装置液化能力的动态调节，稳定关键产品纯度控制指标，达到平
２空分设备先进控制重要性的分析
空分设备的工艺流程比较复杂，各工段的生产装置如空压机、膨胀机、精馏塔等控制点
较多，且多个变量彼此关联、相互制约，给过程控制提出了较高的要求。随着计算机过程控
制的迅速发展，大多新设计的空分设备均采用了Ｄｌ墨控制系统。ＤＩＣＳ控制系统较好地实现 了空压机的联锁保护和防喘振控制、分子筛纯化系统的时序控制以及其他常规控制等。ＤＣｓ 控制系统的应用在一定程度上平稳了装置的运行，提高了装置的控制水平。由于空分设备流 程复杂，各单元部机间联系密切，整个过程的物料流和能量流相互影响；且精馏塔系统的冷
产负荷调整的平稳过渡。此自动变负荷控制系统可实现在氧气设计产量７０％～１００％范围内
空分装置-自控仪表施工方案
自控施工方案1. 工程概况1.1工程简介工程名称：XXXXXXXXXXX30 万吨煤制乙二醇-空分装置建设单位：XXXXXXXXXXX 化学工业有限公司总承包商：XXXXXXXXXXXXXXX 有限公司监理单位：XXXXXX 工程管理有限公司施工单位：XXXXXXXXXXX 建设有限公司建设地点：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX工程范围：XXXXXXXXXXX3万吨煤制乙二醇空分装置。
仪表自控系统是空分装置的一个重要组成部分，根据工艺流程的要求，配置了各种仪表及自动化装置来监控成套空分设备各部的工艺参数，并实现各主要操作阀门、切换阀门的自动控制或远程操作，以及必要的联锁保护措施，以保证成套设备的长期、稳定、安全运行。
仪表自控系统是整套空分装置正常运行的前提和保障，为了能详细说明其施工方法及技术要求，保证安装质量，促进施工安装技术的进步，确保设备安装后的安全运行，特编制本专项施工方案，以方便施工并保证安装质量。
1.2主要技术参数XXXXXXXXXXXXX）有限公司负责空分装置的配套仪表设计和空分装置公用部分的仪表设计。
XXXXXXX股份有限公司为这套公称制氧能力为50000Nm3/h空分装置中的仪表设计和供货。
作为施工方，我单位承担本装置的仪表安装工作。
工作内容包括：仪表盘/箱/柜/安装、仪表桥架/汇线槽安装、仪表电缆保护管安装、仪表电缆敷设、仪表导压管敷设、仪表气源安装、仪表接地系统的安装、仪表设备安装、仪表阀门的安装调校、校线、接线；仪表单体调校、回路调试、系统调试等工作。
仪表主要安装工程量一览表：1.3工程特征及特点本项目空分装置仪表自控系统采用分散型过程控制系统(DCS ),仪表设备通过主电缆接入DCS 机柜。
DCS 系统除对工艺过程实现模拟检测、模拟控制外，还对工艺过程实行联 锁、报警功能。
工程地处北方，气候寒冷，施工周期短，仪表安装工程不仅施工工期紧，而 且还需要与工艺、设备、 电气等专业密切配合，现场施工的协调工作要求高。
空分装置自控仪表施工方案
空分装置自控仪表施工方案1. 引言空分装置是一种用于对气体进行物理分离的设备，它由一系列的仪表控制和监测系统组成。
本文档旨在提供空分装置自控仪表施工方案的详细说明，以确保施工过程顺利进行。
2. 概述空分装置的自控仪表系统主要包括以下几个方面：1.仪表选择：根据空分装置的设计要求，选择适合的仪表设备，包括压力传感器、流量计、温度传感器、液位计等。
2.仪表布局：根据空分装置的结构和管道布置，合理布置仪表设备，确保其与管道连接紧密并易于操作与维护。
3.仪表安装：按照仪表设备的安装要求，在合适的位置安装仪表，确保其固定稳定，并保证与管道的连接密封。
4.仪表接线：根据仪表设备的接线要求，进行正确的接线，确保仪表与自控系统的正常通信和操作。
5.仪表调试：对安装完成的仪表设备进行调试，确保其工作正常，能够准确监测和控制空分装置的运行。
3. 施工步骤3.1 仪表选择根据空分装置的设计要求，与仪表供应商进行沟通，选择合适的仪表设备。
考虑以下因素：•测量范围：根据空分装置的工作参数确定仪表的测量范围，确保其适用于实际工况。
•精度要求：根据实际需要确定仪表的精度要求，选择合适的精度等级。
•环境条件：考虑仪表所处的环境条件，选择适合的防护等级和耐高温、耐腐蚀等特性。
3.2 仪表布局根据空分装置的结构和管道布置，在合适的位置布置仪表设备。
考虑以下因素：•与管道连接：确保仪表与管道的连接紧密，减少泄漏的可能性。
•操作便利性：布置仪表时考虑人员操作和维护的便利性，确保仪表易于访问和操作。
•安全考虑：布置仪表时应考虑到人员安全，避免在危险区域布置仪表。
3.3 仪表安装按照仪表设备的安装要求，在合适的位置安装仪表。
考虑以下步骤：1.准备工作：清理安装位置，确保其平整干净。
2.固定安装架：根据仪表的尺寸和重量，选择合适的安装架，并将其固定在安装位置上。
3.安装仪表：将仪表设备安装到安装架上，确保其稳定固定。
4.进行密封：对仪表与管道的连接部分进行密封，确保不会发生泄漏。
空分设备自动变负荷先进控制技术
为误操作因素影响。变负荷时主要的可以设定的产品包括：氧气、液氧、液氮。
４
自动变负荷的技术特点
根据工艺要求，氧气产量需求不同，各控制回路的最佳设定值也不同（即工况要求相应
地改变）。变负荷调节系统，根据氧气产量的需求变化，经过准确合理的流程参数模拟计算，
６主要控制策略
自动变负荷控制系统的主要控制策略是基于稳态流程模拟和动态模拟仿真的过程对象数
学模拟。
建立基于过程对象数学模型的ＭＰＣ模拟预测控制系统，使用过程动态模拟和可测量信 息来预测过程输出的未来行为。预测控制技术是一种基于模型、滚动优化并结合反馈校正的
优化控制算法。预测控制综合利用实时信息和模型信息，对目标函数不断进行滚动优化，并
率超过了合同要求。
・２９・
１基本设计思路
首先在流程设计计算过程中，针对７５％～１０５％不同负荷范围做流程模拟计算并建立数 学机理模型；结合静态分析，建立了空分设备自动变负荷的控制变量、操纵变量及扰动量等
确定关键监控点。将上塔、下塔、粗氩塔、精氩塔以单元形式相互独立并相互关联分析。其 他系统在满足主要单元部分正常工况的情况下，通过调整机组导叶、机组喷嘴、冷却水流
８结束语
以空分设备模型化、控制和优化综合技术为核心的空分设备自动变负荷控制系统，之前 在国产设备上还是空白。南钢２００００ｍ３／ｈ空分设备自动变负荷控制系统的顺利运行，实现 了我国空分设备以流程模拟、优化控制、自动变负荷生产为核心的新一代主控系统的高技术 产品，提升我国空分设备的智能化、信息化高技术水平和装备的国际竞争力。本项目以实现 空分设备自动变负荷为核心的新一代主控系统，极大提高了空分设备的自动变负荷能力和优 化控制节能效果，加速我国空分行业的信息化、智能化进程，带动一大批相关技术和产业的 发展：推动我国空分设备信息化、智能化的发展，推动我国冶金、化工、石化等空分设备应
空分产品放空——供气自动调节的PID控制方法
２ 积分 （） 、 Ｉ控制 。在 积分控 制 中 ， 控制器 的输 出与输 入误差信号 的积分成 正 比关 系 。 对一个 自动控制 系统 ， 如
ＰＤ控制器 问世 至今 已有近 ７ Ｉ ０年历史 ，它 以其 结构 果 在进入稳 态后存 在稳 态误差 ，则称这个 控制 系统 是有 简单 、 稳定性好 、 工作可靠 、 调整方便 而成 为工业控 制的主 稳 态 误 差 的或 简 称 有 差 系 统 （ ｙｔ ｉ ｔ ｄ —ｔ ｅ Ｓｓ ｍ ｗｔ Ｓ ａｙ ｓ ｔ ｅ ｈ ｅ ａ
４２
２ １ 第９卷 第 ２ （ ０ ０年 期 总第 ｌ４期 ） ４
控制系统 在克服误 差的调节 过程 中可能会 出现振荡甚 至
２ 解决方案 。 、 为解决此 问题 ， 我们一般采用分 段控制
失稳 。其原 因是 由于存在有较 大惯性 组件 （ 节 ） 环 或有滞 的方 法 ， 用一个 ＰＤ控 制器 ， 采 Ｉ 对于 同一个 反馈 来源 ， 设 后 （ ｅ ｙ 组件 ， ｄｌ ） ａ 具有抑 制误差 的作用 ， 变化 总是落后于 置一个 虚拟 的输 出 ， 于此虚拟 输出做 出判 断 ， 其 对 选择受控 误 差的变化 。 解决 的办法是使 抑制误差 的作 用的变化 “ 超 阀门 ，并 作 出计 算 ，将 计算结果 分别输入相应 阀 门控制 前 ” 即在误差 接近零时 ， ， 抑制误 差的作用就 应该是零 。 这 器 ，实现 控制这 样既解 决 了相关性 问题 ，也减 少 了以个 就是说 ， 控制器 中仅 引入 “ 在 比例 ” 项往 往是不够 的 ， 比例 ＰＤ控制器 的使用 ， Ｉ 节约 了成本 。 项 的作用仅 是放大误 差的 幅值 ， 目前需 要增加 的是“ 而 微 ３ 实 例 。下 面 ， 、 笔者 以一个 实际项 目为例进 行说 明。 分 项” 它 能预测误差变化 的趋势 ， 样 ， 有 比例 ＋微分 本项 目是珠 海共 同机械 设备有 限公 司给 印尼石 油公 司配 ， 这 具 的控制器 ， 能够提前使 抑制误 差 的控制 作用等 于零 ， 就 甚 套 的高纯 氮 ＋液化装置 项 目，项 目整 体控制 系统采用西 至为负值 ， 而避免 了被控量 的严 重超调 。 以对 有较大 门子 Ｐ Ｃ 从 所 Ｌ ＋上位 机 的准 Ｄ Ｓ控 制系统 ， Ｐ Ｃ的选 择上 Ｃ 在 Ｌ
DCS系统对空分设备三大机组控制的实现
DCS系统对空分设备三大机组控制的实现发布时间：2021-07-28T09:44:21.750Z 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：胡极苍[导读] 文章以莱芜盈德气体有限责任公司25600 Nm3 / H空分装置的控制原理为例展开分析，阐述了在DCS系统上实现空分装置三大机组自动控制的具体方案，希望对业内相关人员有所帮助。
莱芜盈德气体有限公司胡极苍山东莱芜 271100摘要：文章以莱芜盈德气体有限责任公司25600 Nm3 / H空分装置的控制原理为例展开分析，阐述了在DCS系统上实现空分装置三大机组自动控制的具体方案，希望对业内相关人员有所帮助。
关键词：空分设备；空压机；DCS 系统；自动控制1概述莱芜盈德气体有限公司25600 Nm3 / H空分装置采用带空压机和电动增压器的汽轮发电机组，通过采用DCS监控系统。
计算机运行控制管理系统采用LCD和键盘操作界面，实现了运行控制和自动联锁三个监控单元，实现了正常运行的三个必要条件，采用控制和自动联锁三个监控单元，实现自动检测、监视和控制三个监控单元的正常运行，具有顺序控制和自动安全保护功能。
Foxboro智能自动控制系统的原理是自动控制，用于自动完成三个单元的控制操作。
三个控制单元自动控制的主要功能包括油泵启停控制、凝结水的液位自动控制、凝结水水泵控制，进气导叶和吸气压缩机的控制，防喘振系统的控制，自动增压和自动联锁控制。
控制压力联锁系统涉及的主要参数包括：压缩机组的机械振动、排量、温度、油压、凝结力、水位，以及卧式压缩机进口喉部的控制压差，进气温度和排气温度及压力的控制。
2控制方案2.1进口导叶控制进口导叶控制以空压机+增压器的进口导叶打开80°作为启动条件。
当汽轮机一阶升温时，空压机+增压器进口导叶的开度自动降低到20°，此时准备进入加速阶段。
由于冬季气候寒冷，昼夜日照温差大，空压机导叶进口峰值温度为-25℃或以上，进气扇导叶的最大开度一般不受太大限制；当入口温度峰值低于-25℃, 进口风机导叶的最大进口开度将直接受到进口温度值的限制，如下图1所示。
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空分装置自动控制解决方案
一、前言
中控一直致力于空分装置生产过程的工艺、设备、控制与生产管理的工程及应用研发，通过采用先进的工艺设计、专业的工程实施队伍、领先的控制技术、计算机技术、网络技术与现代测量技术，中控能为广大空分装置用户提供针对空分装置生产装备与工艺的综合自动化整体解决方案。
目前成功实施的制氧（空分）装置项目有近二百个，其中产量在1万m3/h 以上的装置项目有三十多个。
中控与杭氧股份有限公司、开封空分集团有限公司、四川空分设备（集团）有限责任公司都有过良好的合作，积累了丰富的制氧（空分）装置项目管理、实施经验，在实现空分装置生产自动化、优化工艺、降低生产成本、实现生产过程快速、稳定、高效运行的同时，也为空分装置用户应对激烈市场竞争提供了全方位的技术与产品支持。
二、工艺简介
深度冷冻技术是当前使用最为广泛的空气分离技术，也是各国在空气分离技术竞争上的焦点。
深冷空分的基本工艺流程是：空气从空气吸入塔进入工艺系统，经过过滤和空气压缩机加压后，进入空气预冷塔，用冷却水对空气进行冷却，经冷却后的空气送入纯化系统（MS
和乙炔等部分碳氢化合物。
系统），空气经过纯化系统吸附净化后，除去空气中的水分、CO
2
经净化的空气在膨胀机中进行膨胀,温度急剧下降。
在分馏塔系统中，经前面工段加压、净化、膨胀的空气将实现分离，最终得到氧气和氮气。
图1是空分装置工艺总貌图。
图1 空分装置工艺总貌图
三、制氧（空分）行业控制方案
在整个空分生产装置的控制形式上，大部分采用的是常规控制。
整个空分系统控制的难点和重点是空压机组的联锁保护和防喘振控制、分子筛（纯化器）系统的时序控制，还有外压缩流程的氧透/氮透联锁启停过程控制和内压缩流程的循环压缩机联锁保护控制。
3.1 空气压缩机组报警联锁保护和防喘振控制
◆空压机报警联锁保护功能
空压机报警联锁保护所引用的条件参数有轴振动、轴位移、过滤器前油压、过滤器后油压、主油压、油温、主电机电流、三级排气压力、油泵运行信号、三级进气温度等。
◆空压机防喘振控制
将主电机电流（最大工作电流作为给定）、三级排气压力（设定值可修改）作为控制对象参数，分别采用两个PID调节器来调节，空压机刚启动时入口导叶渐开输出，由此调节器输出和渐开输出在自动调节时通过低选器输出调节导叶和放空阀，手动时直接输出开度。
但需注意放空阀的开合特性与入口导叶相反，手自动切换时需考虑无扰动切换。
图2 空压机联锁启动画面图
图3 空压机报警联锁设定画面
3.2分子筛（纯化器）时序控制
分子筛的自控以安全第一，功能齐全，操作方便为原则。
分子筛纯化器一般都有两组，
一组工作，一组再生，交替切换。
对于单一分子筛来讲，工作过程如图4所示：
图4 分子筛工作流程
在以上各步骤中，各电磁阀都有确定的开关状态，下一步工作的开始依赖于时间和上一步阀门动作是否到位的状态反馈，时间或状态反馈不满足要求，电磁阀将维持原有状态并延时报警。
图5 分子筛纯化系统流程图
3.3氧气/氮气透平压缩机组启停控制和联锁保护（外压缩）
主要控制有：启动判断和启动过程顺控，正常停车顺控，重故障条件判断和顺控停车，喷氮停车条件判断和顺控，油加热器和油泵启停联锁。
图6 透平膨胀机气路系统流程图
图7 透平膨胀机联锁画面四、典型业绩
中控在空分行业的典型业绩清单：。