空分装置自动化解决方案

分类：解决方案日期：2010-07-16 09:58:52

一、前言

中控一直致力于空分装置行业生产过程的工艺、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行业用户提供针对空分装置行业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）装置项目有近百个，其中产量在1万m³/h以上的装置项目有近三十个。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，在实现空分装置行业生产自动化、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，也为空分装置行业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、制氧（空分）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系统），空气经过纯化系统吸附净化后，除去空气中的水分、CO₂和乙炔等部分碳氢化合物。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。

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。

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：

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。

3.3 氧气/氮气透平压缩机组启停控制和联锁保护（外压缩）

氧透和氮气系统的联锁控制比较复杂，逻辑判断动作和顺控方案比较多，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。

四、典型业绩

下面是中控在空分行业的典型业绩清单：

典型用户	项目名称
唐山松汀钢铁有限公司	20000Nm3/h空分装置
福建省三钢有限责任公司	20000Nm3/h空分装置
邯郸钢铁集团股份有限公司	20000Nm3/h空分装置
杭州杭氧股份有限公司	15000Nm3/h空分装置
辽宁五矿营口中板有限责任公司	15000Nm3/h空分装置
石家庄京联特种气体公司	15000Nm3/h空分装置
山西丰喜肥业集团股份有限公司临猗分公司	14000Nm3/h空分装置
湖南智成	12000Nm3/h空分装置
山东寿光巨能	12000Nm3/h空分装置
山东莱芜钢铁集团有限公司	12000Nm3/h空分装置
河北瑞丰钢铁有限责任公司	12000Nm3/h空分装置
萍乡钢铁集团有限责任公司	10000Nm3/h空分装置（2＃）
萍乡钢铁集团有限责任公司	10000Nm3/h空分装置
西昌新钢业电子公司	10000Nm3/h空分装置
山西宇晋钢铁厂	10000Nm3/h空分装置（1#、2#）
成都宇晋集团有限公司	10000Nm3/h空分装置（1#、2#）
四川达州钢厂	10000Nm3/h空分
简阳空分厂（山西宇晋）	10000Nm3/h空分装置（2#）
四川侨源气体有限公司	10000Nm3/h空分装置
上海中原化工有限公司氧气厂	10000Nm3/h空分装置
山西文水海威钢铁有限公司	10000Nm3/h空分装置
泰安泰山复合材料工业园投资有限公司	10000Nm3/h空分装置
山东莱钢2号	10000Nm3/h空分装置
山东莱钢1号	10000Nm3/h空分装置
江西南昌钢铁有限责任公司	10000Nm3/h空分装置
湖南冷水江博大钢铁有限公司	10000Nm3/h空分装置
开封市长顺仪表有限公司	10000Nm3/h空分装置
河南林州风宝钢铁有限公司	10000Nm3/h空分装置
河北栾南钢铁有限公司	10000Nm3/h空分装置
河北兴华钢铁有限公司	10000Nm3/h空分装置
河北武安钢厂	10000Nm3/h空分装置
河北涞源钢厂	10000Nm3/h空分装置
福建省三明钢铁厂	10000Nm3/h空分装置
广西万鑫钢铁有限公司	10000Nm3/h空分装置