中控 空分行业解决方案
2006/7/17 10:26:00
一、前言
空分装置是冶金、石化、化肥等工业必不可少的环节， 近年来由于冶金、化肥和石化工业的迅速发展，空分设备的容量和需求量不断增加。空分设备正朝着大型化、气体产品压力等级高、液体产品多、产品纯度高、运行成本低、设备操作稳定可靠、占地面积少等方向发展。人们习惯将空分可分为冶金型和化工型空分。冶金行业对氧气压力的要求通常在2.OMPa到3.OMPa之间，石化行业对用氧的压力要求一般在4.OMPa到9.OMPa之间；其所需的空分设备规模也很大，一般都在“30000”等级以上。
二、空分装置生产工艺
空分过程是一个纯物理的过程，目前空分设备以第六代技术为主，即常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程，其简要的生产工艺如下：
三、空分装置的控制要点
1、上塔压力稳定的控制
该参数是整个分馏塔工作正常的基础，它直接影响整个空分装置的工况。
其特点如下：
1)所有调节回路的反馈控制仪表与顺控元件进行了有机结合，具有控制方式和回路状态自动变更功能，防止调节回路的超调现象发生。
2)所有调节回路都具备无拢动切换功能，即使机旁盘手操器仪表，我们也设计了无扰动切换跟踪功能，可以任意改变手操器的工作方式，选择本地控制还是远程控制，不必担心切换扰动因素而破坏工况，大大减轻了操作人员的工作强度和工作压力。
3)对于一些特殊场合的重要回路调节，采用不同类型的反馈控制仪表的组合方式进行监控，拓展了单回路调节器控制思路，赋予新的含义，实现更高级的反馈控制。这在分子筛系统的有关调节回路中得到了很好体现，由于工况周期性变化，为防止过程数据急剧变化而引起不必要的工况扰动，采用预置MV值，以及不同输出变化率限幅器手段，避免了输出的急剧变化，增强了系统抗干扰能力，保证了工况的稳定。
4)对于目标函数尚无完全清楚了解的被控对象，尤其在新流程、新工艺的控制方案中，采用了以语言变量为基础的控制方案，只有在实践的过程中对于工艺参数变量重新认识、机理分析、数值回归，才能得到良好效果，如在粗氩塔系统中。为寻找粗氩塔相关参数变化趋势，进行了大量工作，从中发现内在变化规律，改变了原有的调节对象，实现了粗氩流量的稳定的自动控制，为稳定氩系统工况起到了积极作用。
2、分子筛切换程序的设计
分子筛系统是整个空分装置的重要部分，它将直接影响整个装置的工况运行。该切换程序的设计通过反馈控制、顺序控制、动态流程图三者的有机结合，大大增加了操作的灵活性，其特点如下：
1)程序具有：暂停、继续、跳步、停止、单点点动等功能。
2)分子筛MS1、MS2二大组具有任意启动功能。
3)具有动态显示整个切换周期的步进号。
4)具有任意调整切换周期的功能（改变卸压、加热、冷却、充压等吸各时间数的时间）
5)各切换阀具有故障自诊断功能，将自动显示阀位I位号故障的文字信号以及故障消失信号，同时报警器及时提醒操作人员。
6)具有暂停时间记录功能以及切换周期内四个时间段的倒计时功能。
7)分子筛流程图的切换阀能够动态反应切换周期中的各个阀门开关动作况变化。
四、压缩机控制
对于空分过程的各压缩机的控制，各压缩机制造厂家都有自己的成熟的控制方式，基本都能满足空分设备的运行要求，
主要工作是在DCS系统中加以复制并实现。
当然，不同空分用户有一些不同的控制要求，需要在不断的沟通中加以协商解决。
五、部分业绩：
我国大中型空分流程已经历了铝带蓄冷器冻结高低压空分流程、管式蓄冷器冻结全低压空分流程、切换式换热器冻结全低压空分流程、常温分子筛净化全低压空分流程、常温分子筛净化增压膨胀空分流程、常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程，目前正在实现大型内压缩空分流程的变革进程中。国内空分设备主要提供商有杭州制氧机集团有限公司、开封空分集团有限公司、四川空分设备（集团）有限责任公司，中控都有与其友好合作的经验，随着空分技术的不断发展，控制策略会随之变化，我们将继续积累并实践，适应变化。
*越南南方钢铁公司
800空分装置15038项目
*越南玻璃制陶艺术有限公司
800空分装置15039项目
吉林第一重型机械厂
1000空分装置
河北衡水玻璃有限公司
1500/1500空分装置
浙江丰登化工股份有限公司
6000空分装置
陕西秦晋城固股份有限公司
3200空分装置
四川德阳第二重型机械厂
2000空分装置
广东钢铁集团公司
KDONAr-3000Y/2000Y/100Y空分
杭州钢铁集团公司动力厂
3200空分装置
镇海炼油化工股份有限公司
三空分装置
黑龙江亚太化肥股份有限公司
3200空分装置
山西中条山化工有限公司
3200空分装置
湖北东钢集团公司
3100/4500空分装置
杭州钢铁集团公司
4900空分装置
新疆八一钢铁有限公司
6000空分装置
成都钢铁集团有限公司
6000空分装置
山东省傅山企业集团有限公司
6000空分装置
鞍山宝得钢铁有限公司
轧钢厂6500空分
萍钢集团有限公司
10000空分装置
福建省三明钢铁厂
10000空分装置
江西南昌钢铁有限责任公司
10000空分装置
陕西宇晋钢铁集团有限公司
10000空分1、2号装置
上海中原化工有限公司氧气厂
10000空分装置
萍钢集团有限公司
10000空分装置
湖南冷水江博大钢铁有限公司
10000空分装置
河南林州集团
10000空分装置
山东莱芜钢铁集团有限公司
12000空分装置
石家庄京联特种气体公司
15000成套液体空分装置
三冶集团辽宁营口中板厂
15000空分装置
江西新余钢铁有限责任公司
16000制氧工程
江西新余钢铁有限责任公司
16000制氧机工程球罐区
福建省三钢有限责任公司
20000空分装置
苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司
20000×5空分装置
杭钢动力有限公司
空压机工程
江苏中石化金陵分公司
空压站工程
安徽马鞍山钢铁股份有限公司
2号空压站工程
攀枝花钢铁集团有限公司
攀钢动力厂5号空压站
哈尔滨气化厂
空分氧压机
吉化炼油厂
二空分工程
空分装置是冶金、石化、化肥等工业必不可少的环节， 近年来由于冶金、化肥和石化工业的迅速发展，空分设备的容量和需求量不断增加。空分设备正朝着大型化、气体产品压力等级高、液体产品多、产品纯度高、运行成本低、设备操作稳定可靠、占地面积少等方向发展。人们习惯将空分可分为冶金型和化工型空分。冶金行业对氧气压力的要求通常在2.OMPa到3.OMPa之间，石化行业对用氧的压力要求一般在4.OMPa到9.OMPa之间；其所需的空分设备规模也很大，一般都在“30000”等级以上。
二、空分装置生产工艺
空分过程是一个纯物理的过程，目前空分设备以第六代技术为主，即常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程，其简要的生产工艺如下：
三、空分装置的控制要点
1、上塔压力稳定的控制
该参数是整个分馏塔工作正常的基础，它直接影响整个空分装置的工况。
其特点如下：
1)所有调节回路的反馈控制仪表与顺控元件进行了有机结合，具有控制方式和回路状态自动变更功能，防止调节回路的超调现象发生。
2)所有调节回路都具备无拢动切换功能，即使机旁盘手操器仪表，我们也设计了无扰动切换跟踪功能，可以任意改变手操器的工作方式，选择本地控制还是远程控制，不必担心切换扰动因素而破坏工况，大大减轻了操作人员的工作强度和工作压力。
3)对于一些特殊场合的重要回路调节，采用不同类型的反馈控制仪表的组合方式进行监控，拓展了单回路调节器控制思路，赋予新的含义，实现更高级的反馈控制。这在分子筛系统的有关调节回路中得到了很好体现，由于工况周期性变化，为防止过程数据急剧变化而引起不必要的工况扰动，采用预置MV值，以及不同输出变化率限幅器手段，避免了输出的急剧变化，增强了系统抗干扰能力，保证了工况的稳定。
4)对于目标函数尚无完全清楚了解的被控对象，尤其在新流程、新工艺的控制方案中，采用了以语言变量为基础的控制方案，只有在实践的过程中对于工艺参数变量重新认识、机理分析、数值回归，才能得到良好效果，如在粗氩塔系统中。为寻找粗氩塔相关参数变化趋势，进行了大量工作，从中发现内在变化规律，改变了原有的调节对象，实现了粗氩流量的稳定的自动控制，为稳定氩系统工况起到了积极作用。
2、分子筛切换程序的设计
分子筛系统是整个空分装置的重要部分，它将直接影响整个装置的工况运行。该切换程序的设计通过反馈控制、顺序控制、动态流程图三者的有机结合，大大增加了操作的灵活性，其特点如下：
1)程序具有：暂停、继续、跳步、停止、单点点动等功能。
2)分子筛MS1、MS2二大组具有任意启动功能。
3)具有动态显示整个切换周期的步进号。
4)具有任意调整切换周期的功能（改变卸压、加热、冷却、充压等吸各时间数的时间）
5)各切换阀具有故障自诊断功能，将自动显示阀位I位号故障的文字信号以及故障消失信号，同时报警器及时提醒操作人员。
6)具有暂停时间记录功能以及切换周期内四个时间段的倒计时功能。
7)分子筛流程图的切换阀能够动态反应切换周期中的各个阀门开关动作况变化。
四、压缩机控制
对于空分过程的各压缩机的控制，各压缩机制造厂家都有自己的成熟的控制方式，基本都能满足空分设备的运行要求，
主要工作是在DCS系统中加以复制并实现。
当然，不同空分用户有一些不同的控制要求，需要在不断的沟通中加以协商解决。
五、部分业绩：
我国大中型空分流程已经历了铝带蓄冷器冻结高低压空分流程、管式蓄冷器冻结全低压空分流程、切换式换热器冻结全低压空分流程、常温分子筛净化全低压空分流程、常温分子筛净化增压膨胀空分流程、常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程，目前正在实现大型内压缩空分流程的变革进程中。国内空分设备主要提供商有杭州制氧机集团有限公司、开封空分集团有限公司、四川空分设备（集团）有限责任公司，中控都有与其友好合作的经验，随着空分技术的不断发展，控制策略会随之变化，我们将继续积累并实践，适应变化。
*越南南方钢铁公司
800空分装置15038项目
*越南玻璃制陶艺术有限公司
800空分装置15039项目
吉林第一重型机械厂
1000空分装置
河北衡水玻璃有限公司
1500/1500空分装置
浙江丰登化工股份有限公司
6000空分装置
陕西秦晋城固股份有限公司
3200空分装置
四川德阳第二重型机械厂
2000空分装置
广东钢铁集团公司
KDONAr-3000Y/2000Y/100Y空分
杭州钢铁集团公司动力厂
3200空分装置
镇海炼油化工股份有限公司
三空分装置
黑龙江亚太化肥股份有限公司
3200空分装置
山西中条山化工有限公司
3200空分装置
湖北东钢集团公司
3100/4500空分装置
杭州钢铁集团公司
4900空分装置
新疆八一钢铁有限公司
6000空分装置
成都钢铁集团有限公司
6000空分装置
山东省傅山企业集团有限公司
6000空分装置
鞍山宝得钢铁有限公司
轧钢厂6500空分
萍钢集团有限公司
10000空分装置
福建省三明钢铁厂
10000空分装置
江西南昌钢铁有限责任公司
10000空分装置
陕西宇晋钢铁集团有限公司
10000空分1、2号装置
上海中原化工有限公司氧气厂
10000空分装置
萍钢集团有限公司
10000空分装置
湖南冷水江博大钢铁有限公司
10000空分装置
河南林州集团
10000空分装置
山东莱芜钢铁集团有限公司
12000空分装置
石家庄京联特种气体公司
15000成套液体空分装置
三冶集团辽宁营口中板厂
15000空分装置
江西新余钢铁有限责任公司
16000制氧工程
江西新余钢铁有限责任公司
16000制氧机工程球罐区
福建省三钢有限责任公司
20000空分装置
苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司
20000×5空分装置
杭钢动力有限公司
空压机工程
江苏中石化金陵分公司
空压站工程
安徽马鞍山钢铁股份有限公司
2号空压站工程
攀枝花钢铁集团有限公司
攀钢动力厂5号空压站
哈尔滨气化厂
空分氧压机
吉化炼油厂
二空分工程
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