青鋼28000m3/h空分設備儀控系統調試優化

楊海哲  王  鵬

（青島青島鋼鐵公司氧氣廠，山東省青島市遵義路5號 266043）

【摘要】：簡介青鋼28000 m3/h空分設備所用現場儀表及DCS控制系統,詳細敘述了調試過程中發現的空分設備儀控系統存在的不足,分析原因并采取改進措施后,很好地實現了儀控系統的各項功能。

【關鍵詞】： 大型空分設備 儀控系統 調試

Improvement of commission of instrument control system of Qinggang 28000m3/h air separation plant

Yang Haizhe，Wang Peng

(Gases,co,ltd,Qingdao Iron and Steel Group,5 Zunyi RoadQingdao 266043,Shandong,P.R.China)

Abstract:The site instruments and DCS control systemused in Qinggang 28000 m3/h air separation plant are briefed,the defects of instrumentcontrol system of air separation plant found during commission process aredetailed,the causes are analyzed and improvement measures are taken,which wellrealizes functions of the instrument control system.

Keywords:air separation plant;Instrument controlsystem;Commission
摘要：青島鋼鐵公司氧氣廠28000 m3/h空分設備采用常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機制冷、全精餾無氫制氬、氧氣內壓縮流程,根據工藝流程的要求,儀控系統配置了各種儀表及自動化裝置來監控成套空分設備各部機的工藝參數,并實現對各主要操作閥門的自動控制或遙控操作以及必要的聯鎖保護措施，以保證空分設備長期，穩定，安全運行。

2010年11月26日，青鋼28000 m3/h空分設備開始空壓機單機試車，經過一個多月的調試工作，整套機組穩定運行。現對調試儀控系統中遇到的一些問題及相應的改進措施進行總結。

<!--[if !supportLists]-->1        <!--[endif]-->28000 m3/h空分設備儀控系統簡介

<!--[if !supportLists]-->1.1.           <!--[endif]-->溫度測量

用于青鋼28000 m3/h空分設備的溫度儀表主要有Pt100鉑電阻，雙支鉑電阻，鎧裝鉑熱電阻和雙金屬溫度計。冷箱外測溫點采用Pt100單支鉑電阻，冷箱內測溫點采用Pt100雙支鉑電阻，一用一備;安裝在空壓機，增壓機，氮壓機上的測溫點由于現場振動比較大，采用鎧裝鉑電阻，而雙金屬溫度計只用于就地溫度的顯示。

<!--[if !supportLists]-->1.2.           <!--[endif]-->壓力測量

壓力測量儀表主要有彈簧管壓力表，壓力變送器和壓力控制器。彈簧管壓力表主要用于就地壓力顯示；壓力變送器把被檢測點的過程壓力，通過一定的檢測手段來檢測并變送成4-20mA的信號，可帶有現場表頭指示；壓力控制器主要用于對過程壓力的自動報警或聯鎖，如膨脹機密封氣壓力測點采用壓力控制器，當密封氣壓力低于設定的壓力值時，壓力控制器輸出開關信號。

1.3.流量測量

流量測量儀表主要有孔板，“O”型流量計，威力巴，玻璃轉子流量計，金屬轉子流量計，文丘里和電磁流量計。孔板，“O”型流量計用于大部分氣體流量的測量；威力巴最大的優點就是壓力損失小，重復精度高，壓縮機組的空氣量和進入冷箱的空氣總管的流量就采用威力巴；玻璃轉子流量計和金屬轉子流量計一般用于現場指示，玻璃轉子流量計用作冷箱密封氣流量的測量，金屬轉子流量計用作低溫液體泵密封氣流量的測量；文丘里壓力損失小，測量精度高，冷箱內低溫液體的流量測量使用文丘里；電磁流量計主要用于水流量的測量。

1.4液位測量

液位測量儀表主要有翻板液位計和差壓變送器。循環水池和水溝的液位測量采用投入式靜壓液位變送器；空冷塔水冷塔的就地液位指示采用翻板液位計，而其送入DCS控制系統的液位信號則使用法蘭式差壓變送器和毛細管，以防止水中的雜質進入差壓變送器；精餾系統內的低溫液體液位使用差壓變送器并且配用電加熱液面補償器，以防止液體管道中存在氣，液兩相，使測量結果不穩定和產生誤差。

1.5.控制閥門

用于青鋼28000 m3/h空分設備的控制閥主要配置為：分子篩切換系統選用使用周期長，免維護的進口三桿閥；冷箱上的低溫調節閥選用金屬波紋管密封進口調節閥；壓縮機防喘振及關鍵部位調節閥選用進口知名品牌調節閥，其他非關鍵場合選用合資品牌產品；經過幾個月的運行考驗，控制閥故障率為零，很好的滿足了工藝生產需要。

1.6控制系統

DCS控制系統采用美國某公司的EPKS過程控制系統，其機構如圖所示。

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1.7.分析儀表

1.在線分析儀表采用ABB,TELEDYNE等公司進口產品，所有管件采用進口316SS管件、切換閥和減壓閥均為為進口產品，予處理系統的切換閥、流量計采用質量可靠的進口產品。

2.高壓（壓力大于0.5MPa）的取樣點要求配帶減壓閥和減壓箱在就地減壓后再送入分析儀。　
3.分析儀內的截止閥等配件選用進口配件。
4.分析儀柜一路220V,AC供電，ups電源供電。                                               5.每塊儀表分別帶一瓶零點氣和量程氣，大于8L鋁瓶，燃燒氣40L(如需)，氣瓶上所帶的截止閥為不繡鋼材質，接頭為卡套式。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          6.分析儀均帶4~20mA輸出信號送給中控DCS，其中AIAS102（產品氧純度分析），AIAS103（產品氮純度），AIAS704（粗氬純度）三臺分析儀要求帶“測量”、“校驗”開關，此開關應帶干觸點送給中控DCS，以避免校對儀表時人為聯鎖停車。

2  儀控系統調試

2.1 空壓機，增壓機系統

空壓機，增壓機導葉開度由系統壓力控制，防喘振閥開度由出口壓力控制。由于空壓機啟動瞬間軸振動值比較大，所以軸振動聯鎖在空壓機啟動35秒后投入使用。

空壓機，增壓機振動探頭、前置器及變送器使用本特利XX系列產品，壓力變送器采用ROSEMOUNT3051產品。空壓機控制采用機組自帶就地控制器控制，RS485通訊到中央控制室DCS系統。由于振動探針輸出的是毫伏級信號, 極易受到干擾，所以振動變送器直接安裝在機組本體上，通過變送器標準信號到就地控制器，輔助油泵，電機運行信號，通過干接點進入就地控制器。

在空壓機調試階段, 空壓機多次因為軸振動值瞬間超高而聯鎖停機。測試振動測量回路，接線都沒有問題；就地控制器接地電阻小于1歐姆，空壓機運轉聲音，狀況一切正常。經過多次啟動排查原因分析，每次空壓機啟動完成，輔助油泵停止運轉時振動值瞬間超高，可能輔助油泵的運行狀態信號電氣干擾造成，模擬試車，去掉接入就地控制器的接點，故障消除，最終通過增加安全柵徹底解決振動干擾問題。另外，空壓機增壓機與DCS通訊干擾嚴重，通訊電纜與動力電纜通道距離較近，在壓縮機組就地控制器安裝通訊隔離器有效的消除了干擾及通訊時有中斷問題。

2..2.. 空氣預冷系統

     空氣預冷系統投入運行后，冷凍水，冷卻水進口電磁流量計無顯示，檢查所有接線，發現就地測量元件接地電纜接地不良，更換阻值很小的銅線連接到金屬管道上，故障解除。

2..3.. 分子篩純化系統

分子篩吸附器是兩組立式徑向流的圓柱形容器，每只容器中均充有分子篩吸附劑。兩組分子篩吸附器MS1、MS2是交替工作的，即當一組吸附器運行在吸附工作狀態時，另一組則運行在再生狀態，處在吸附工作狀態的吸附器，通過經過冷卻的原料空氣，當空氣通過分子篩時，空氣中的水份、CO2和碳氫化合物被分子篩吸附，使空氣得到凈化。經過一段時間的吸附，分子篩就得進行再生，使分子篩吸附劑析出水份及CO2等，經過再生的吸附器又可以投入吸附工作，兩組吸附器是交替工作。分子篩純化系統通過DCS 控制系統的順控程序來控制各切換閥門的動作, 以實現分子篩純化系統的卸壓、加熱、吹冷及均壓4 個步驟。 為了避免壓力波動時產生的氣流沖擊吸附劑床層, 使床層發生移動或摩擦,均壓閥和卸壓閥的采用調節閥，均分15分鐘充壓時間，漸開V1207, ,開度曲線平滑上升,。這樣, 閥門開度隨著時間緩慢變大, 減少對吸附劑床層的沖擊, 使吸附劑的工作效果更好。V1207 閥的開度與時間的對應關系應根據現場實際運行情況進行調整。.分子篩泄壓采取先慢后快的控制策略，我廠實際調試采用V1205閥和V1206閥在泄壓前六分鐘以10%開度逐漸打開，后九分鐘全開，這樣不僅實現了分子篩氣流的穩定性，而且保證了分子篩泄壓的徹底性。

2..4.. 精餾系統

在調試空分設備精餾系統時, 發現精氬中氧含量偏高。進口3000T微量氧分析儀通入標準氣，讀數偏高很多，更換傳感器重新標定后測量值回歸正常。分析認為：微量氧傳感器容易氧化，投入儀器過早，傳感器長時間工作在常量氧環境下，造成損壞。

2..5.. DCS控制系統

DCS控制系統采用的是單服務器和兩套console操作站，服務器故障時，操作站仍能實時監控操作整個空分設備，只是歷史事件和趨勢無法瀏覽。整套空分設備投產之初，服務器頻繁死機，給工藝生產造成很大干擾。優化控制策略，檢查HONEYWELL E-PKS補丁，工藝流程圖簡化，效果不明顯，最后通過macafee查毒，竟然有九千多條病毒，為防止系統崩盤的風險，ghost后進行殺毒。服務器正常運行使用內存情況正常，經過幾個月的運行，沒再發生服務器死機現象。分析認為：組態工程師在優盤使用和文件存儲方面沒有嚴格按照規范操作，造成服務器中毒，這足以引起同行的高度警惕。

3 .. 結束語

在青鋼制氧廠28000 m3/ h 空分設備調試中, 發現了儀控系統存在的不足, 采取相應改進措施后, 很好地實現了儀控系統的各項功能, 為空分設備長期穩定、安全運行奠定了基礎。