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1、小型空分 D C S控制方案设计 Co n t r o l De s i g n So l u t i o n s o f Sma l l Ai r Se p a r a t i n g DCS l 引言 小型空分控制系统直接制约空分 装置的操作、稳定 、设备安全 ，是 空 分装置的必备电控装置。传统上一般 是采用常规仪 表结合小型P L C控制 ， 随着D CS 控制技术的进步，以及用户 对空分装置控制系统重要性认识的提 高 ，其性价 比在空分装置上显得越来 越高 ，D CS 系统在小型空分中大量选 用 ，但 由于装置规模较小 ，主机厂仅 是将 常规仪表控制方案直接套用 ，进 行DCS方案组
2、态 ，造成DCS资源浪 费。充分发挥D C S系统优势，促进设 备运行安全性 、可操作性 、稳定性的 提高 ，是小型空分装置使 用D C S 控制 的主要目的。结合对空分装置控制系 统( 含常规仪表控制、D O S 系统控制) 设计、安装、调试 、维护经验 ，以某 厂4 8 0 0 Nm3 h 空分为例 ，谈小型空分 控制方案设计几点体会 。 本项 4 8 0 0 Nm3 h 空分一套由开 封某空分厂配套 。为分子筛切换流程 ( 不带氢) ， 由空压机、氮水预冷、分 南昌长力钢铁股份公司 万洪文高丽萍 W a n Ho n g we n Ga o L i p ing 【 摘要】本文以浙江中控公
3、司D C S系统组态软件A d v a n T r oI P r o 0 1 3 MP a 值 时 ，两油泵并行X秒 ，自动停故障油 泵，两台油泵实现互为备用 ： ( 2 )中控室D CS 上停油泵。二种 形式：一是空压机没有运行时 ，手动 停油 泵 ：二 是特殊 情况 下 ，通 过特 权，手动停油泵。( 具体程序略，可参 见氧透双油泵 自动控制论文) 从 图1 还 可以看到油泵运行 是油 箱加热器工作条件之一，油泵工作状 态引入D CS， 使油站安全运行得 到了 有效控 制。 2 2膨胀机控制 ( 1 )膨胀机油泵及油箱加热器控 制。两台膨胀机配置了一套油站 ，油 站配置了两台油泵，一开一备
4、 ，传统 图 1 空压机油泵控制弹出式式流程图 设计是将油泵的开、停放在电控室 ， 由中控室 自动启停备用油泵 ，由电控 完成 自动切换功能。由于两台油泵具 备同等地位 ，这与空压机油泵类似 ， 笔者认为在 中控室通过D C S进行相应 的控制 ，将两台膨胀机 中一台以上转 速超 过6 0 0 0 r mi n 理解 为膨胀机 运 行 ，参与系统控制 ，实现两台油泵互 为备用供油 系统 ，在D CS 可设计一些 联锁切除功能按钮 ，亦有利于油泵的 检修 工作 。将膨胀机油泵运行状态信 号作为膨胀机联锁停车、启动条件 之 一 ( 油泵运行比油压的反映更快、更直 接) ， 也是油箱加热器启停条件
5、，只有 至少一 台油泵处于运行 ，膨胀机才能 启动、油箱加热器才能加温。 ( 2 ) 膨胀机导叶与回流阀控制。每 台膨胀机配置了进口阀( 带电磁阀) 、 导叶调节阀、回流控制阀( 带电磁阀) 各一台 ，常规仪表控制 中，回流阀联 锁操作过程是 ：回流电磁阀失电一 回 流调节阀失电全开( 气闭式) 一再手动 使 回流手操器全开 。然后重新使 回流 电磁阀得 电，通过手操器逐步 关回流 阀，使膨 胀机转速升上来 ，投入正常 工作 ：进 口阀、导叶调节阀联锁操作 过程是 ：进口电磁阀失电一回流电磁 阀联锁失电执行 回流阀控制流程 ，进 图 2 膨 胀机 导叶 、回流 、进 口调阀 回路控 制原理 图
6、 6 2 P L C F A 一 E l 阀失电全关( 气开式) 一手动使进口 阀手操器全关、导叶手操器全开一然 后手动使进 口电磁阀得电，手动使两 个操作器开或关。 图2为膨胀机导 叶、回流 、进 口 调节阀回路控制原理图 ，增加 了1 个 T E X T C OD E 模块 ，将回流电磁阀、进 口电磁 阀失电联锁手动手操器的过程 变为按程序要求( 亦是工艺要求) 自动 运行 ，简化了操作 、提高了设备的安 全性 。 2 3 板式温差控制 空气进冷箱共配置了3 块板式换热 器 ，进塔空气分别与出塔氧气换热、 出塔氮气 、出塔污氮进行换热 ，控 制 好板式温差 、减少设备冷量损失是 日 常空分
7、操作主要关注的一项内容 ，为 此利用空气与污氮、空气与氮气、空 气与氧气温差与控 制调节阀建立 了温 差自动调节装置，可在中控D CS 上手 动、自动控制温差 ( 控制调节阀开 度) 、 设置阀f - -F F 度区间、设置温差报 警区间，提示操作人员及时关注 、调 整，简化了操作 ，图3 为污氮通道板式 温差控制调节 回路监控截图。 2 4分子筛程序控制 分子筛控制方案是整套空分控 制 的重点 ，图4 为分子筛操作流程图 ， 在按常规要求实现步动作 同时 ，实现 如下功能 ： ( 1 ) 步转换报警：在自动控制时， 将每步运行 时间超 过设定时 间6 0 s、 再生气流量低( i n 热时)
8、 作为步转换报 警 ，当出现步报警时 ，在运行图上 ， 操作人员可以点击进入帮助 ，发现故 障 因素 ： ( 2 )设定步工作暂停记忆功能、 暂停时间记录 ：当程序由自动转手动 时( 即暂停) ， 阀门保持原状态，暂停时 间区显示暂停的时间，运行时间区显示 己运行时间，当程序由手动转为 自动 时 ，可继续运行 ，不需另修改工作时间 ( 考虑到均压阀门步进动作，均压时问 图3污氮通道板式温差控 制调节回路监控截图 图4分子筛操作流程图 由手动转为自动时，重新开始计时，阀 门按设计步渐进动作，以减少充压时对 分子筛床层、工艺其它方面的冲击)； (3)设置阀 门动作不同步报警 、 联锁：现场 阀门反
9、馈 阀开 、阀关同时 闭合报警；阀位与控制开 不同步或关 不同步， 3 0s后均发出报警 ，使切换 阀门工作状态处于全程监控状态： ( 4)均压阀Vl209(带调节功能) 增 设二位三通电磁阀，以确保当YV l 209 电磁阀失电时， V1209全关 ， V1209 分步按程序渐开动作(分成5 - 1O步)： ( 5)对加热器控制： 程序工作时：加热器受程序控 制，同时设计了通过对应的加热器停 止 开关，停对应的加热器 ；加热时， 加热器 TISl 201 一H(或T ISl 202一H) 停 加 热器， TlS120 1 一 L (或 T ISl202 一L)开加热器，给加热器动作 设了 一
10、 个区间且控制温度可在流程 画 面 上可调： 增加加热期间(加热器工作设定 时间T l M E H E A T 后)。电加热器出口 温度设定值T 11200SE T时 ，报警功 能：增 加加热器输出D O与反馈运行 指示D l开 、停5秒后不同步 报警 功 能：使加热器在工作过程中的状态得 到全过程的监控； 设计了，只限于程序暂停(转为 手动 时)，加热器停止加热功能，这样 可确保在临时停机系统加热期间，保 证加热器关闭，同时设计了手动工作 时：手动开、停加热器，以便加热器 调试、检查(权限为特权)： 引人再生气流量对 电加热器的 联锁，不任手动 、程序控 制两种 形 EP LC &FA 20
11、08 - 12 II 式，只要再生气流量小于设定值，加 热器均停止工作：同时如果是加热状 态时，流量小于设定值，系统将发 出 步报警；对于再生气流量的联锁，设 计了联锁切除功能(权限为工程师) 。 25辅助控制 (1)规范测点位号。根据流程图上 测点及测点在系统中的作用规范位号 的编号，IRL ICA Sl 103测点是空冷 塔水位显示，其 代号 “L” 为液位 、 “ l ” 为显示 、 “ C ” 为调节 、 “ A ” 为报警 、 “S ” 为联锁，从位号中可 以看到该测点是具有显示 、报警、调 节、联锁功能，处于该点故障就要引 起格外 的重视。相应调节器代号用 “L l CAS 一 1
12、 1 03 ” 表示，增 加 一 下划 线，从流程 图画面看，调节阀的功能 也就显示出来了。 ( 2)设置电气控制与反馈不同步报 警。 DC S 发 出启停电器设备信号5S 后，如果反馈不同步，系统将发出报 警信号，提示操作、维护人员处理 。 (3)设置急停按钮弹出式画面。由 于没有配 置急停操作 台，为此在每幅 流程图画面的名称上设置急停按钮弹 出式画面，将生产中出现故障需急停 的设备按钮统 一 在这画面中，属性设 置为透明， 一 旦亦常，可方便地在流 程图上调出控制按钮，提高故障处置 效果。 ( 4)氧、 氮压机辅助油泵控 ,jz jI 到 D C S上。 在DC S上实现辅油泵的启、 停
13、联锁，当设备由开到停， 90S后油泵 自动停下来，亦可紧急停辅油泵，这 样当出现异常事故时，在DC S 中控室 就能安全地停下辅油泵，不需到电控 室，不仅安全 、亦节能、方便操作。 (5)设置空压机防喘控制阀联锁动 作程序。与膨胀机控制回路类似，应 用T E TC O D E模块 ，设计了空压机联 锁停时，防喘控制阀全开程序，简化 操作。 ( 下转第1 13页) 图2垃圾处理工厂的现场作业图f DX 70 俞 车根据无线系统之间的信号 速准确 的将相 关物料进行输 茜这些处理后的物料，将会是 羁的发电原材料，这些原材料 盔，将产生的热能进行发电。 i束语 盔源循环利用的角度， 一 般在 至厂旁
14、边就会建造发 电厂。通 也理 下的物料即可转送到附近 一 。同样在发电厂的应用环节 要工业无线装置，在垃圾焚烧 需要通过无线装置来进行垃 鞋内的温度的测量。在高温恶 怍环境中，拥有l P 67等级的 巳线装置能够适用 于高温 、 拘作业环境。从而可以在人为 巍实现的区域进行操作。 D X70无线网络 系统在实际 羽中，适用于各种已有的传感 ，减少了布 线距离增加 的成 央了现场布线障碍及生产环境 室外工作的限制，并且解决了 砖琵力的布线等问题。该产品 用到许 多行业及自动化领域的 号输入输出而无需 布线 的场 (70无线网络系统的出现 ，将 为国内传感器市场带来更为广泛、高 效的产品应用。 附
15、录 ： 1 邦纳无线 网络系统D X70的技 术参数： 邦纳无线DX 70产品图 FrequencyHoppingS pread S pect r um (F HS S)无线电跳频扩频以 及T i meDivisionMulti pl eAccess ( TDMA )时分多址控制架构的技术结 合，抗干扰强。 无线工业级IO系统， 4路开关量 I O ， 2路模拟量I 0 ，连接信号丢失输出 网关与节点为双向数据传输，包 括数据传输的应答 坚固的外壳，防护等级为l P67 即插即用 ( (PL C & F A2008 -12月 24GHz频 率 内建信号 强度指示 内置或外置天线可选，天线种类
16、繁 多 超远距离3 2km 2 F HS S 一 无线电跳频扩频技术： 载波频率受 一 个伪随机码的控制，在 其有效工作带宽范 围内，按P N码的随 机规律不断改变，实现频谱扩展 。同 时在接收端，接收机的频率合成器受 相同的伪随机码控制，并通过同步措 施，保持与发射端的跳变顺序 一 致， 最终实现双向通讯。跳频的优点是抗 干扰性能强，相比其他单 一 频率通讯 方式(例如数传 电台)， 一 旦在某个时 间点上通讯受到外界噪声干扰，便可 以主动跳变到其他频道上继续通讯。 (上接第63页) (6)设置光子牌报警。利用软件二 次计算的功能，将对工艺 、设备安全 有影响的报警参数。分区域在光子牌 上进行报警。 3结束语 不任大小型空分系统控制系统设 计都是相同重要是我们的共识。 小型 空分系统测点少，相应的流程画面、 控制方案都比较少，发挥DC S功能可 以得到全面的控制功能，不仅能够简 化操作，同时必将对设备安全节能稳 定顺行起到
