青钢28000m3/h空分设备仪控系统调试优化

青钢28000m3/h空分设备仪控系统调试优化

杨海哲  王  鹏

（青岛青岛钢铁公司氧气厂，山东省青岛市遵义路5号 266043）

【摘要】：简介青钢28000 m3/h空分设备所用现场仪表及DCS控制系统,详细叙述了调试过程中发现的空分设备仪控系统存在的不足,分析原因并采取改进措施后,很好地实现了仪控系统的各项功能。

【关键词】： 大型空分设备 仪控系统 调试

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：青岛钢铁公司氧气厂28000 m3/h空分设备采用常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、氧气内压缩流程,根据工艺流程的要求,仪控系统配置了各种仪表及自动化装置来监控成套空分设备各部机的工艺参数,并实现对各主要操作阀门的自动控制或遥控操作以及必要的联锁保护措施，以保证空分设备长期，稳定，安全运行。

2010年11月26日，青钢28000 m3/h空分设备开始空压机单机试车，经过一个多月的调试工作，整套机组稳定运行。现对调试仪控系统中遇到的一些问题及相应的改进措施进行总结。

<!--[if !supportLists]-->1        <!--[endif]-->28000 m3/h空分设备仪控系统简介

<!--[if !supportLists]-->1.1.           <!--[endif]-->温度测量

用于青钢28000 m3/h空分设备的温度仪表主要有Pt100铂电阻，双支铂电阻，铠装铂热电阻和双金属温度计。冷箱外测温点采用Pt100单支铂电阻，冷箱内测温点采用Pt100双支铂电阻，一用一备;安装在空压机，增压机，氮压机上的测温点由于现场振动比较大，采用铠装铂电阻，而双金属温度计只用于就地温度的显示。

<!--[if !supportLists]-->1.2.           <!--[endif]-->压力测量

压力测量仪表主要有弹簧管压力表，压力变送器和压力控制器。弹簧管压力表主要用于就地压力显示；压力变送器把被检测点的过程压力，通过一定的检测手段来检测并变送成4-20mA的信号，可带有现场表头指示；压力控制器主要用于对过程压力的自动报警或联锁，如膨胀机密封气压力测点采用压力控制器，当密封气压力低于设定的压力值时，压力控制器输出开关信号。

1.3.流量测量

流量测量仪表主要有孔板，“O”型流量计，威力巴，玻璃转子流量计，金属转子流量计，文丘里和电磁流量计。孔板，“O”型流量计用于大部分气体流量的测量；威力巴最大的优点就是压力损失小，重复精度高，压缩机组的空气量和进入冷箱的空气总管的流量就采用威力巴；玻璃转子流量计和金属转子流量计一般用于现场指示，玻璃转子流量计用作冷箱密封气流量的测量，金属转子流量计用作低温液体泵密封气流量的测量；文丘里压力损失小，测量精度高，冷箱内低温液体的流量测量使用文丘里；电磁流量计主要用于水流量的测量。

1.4液位测量

液位测量仪表主要有翻板液位计和差压变送器。循环水池和水沟的液位测量采用投入式静压液位变送器；空冷塔水冷塔的就地液位指示采用翻板液位计，而其送入DCS控制系统的液位信号则使用法兰式差压变送器和毛细管，以防止水中的杂质进入差压变送器；精馏系统内的低温液体液位使用差压变送器并且配用电加热液面补偿器，以防止液体管道中存在气，液两相，使测量结果不稳定和产生误差。

1.5.控制阀门

用于青钢28000 m3/h空分设备的控制阀主要配置为：分子筛切换系统选用使用周期长，免维护的进口三杆阀；冷箱上的低温调节阀选用金属波纹管密封进口调节阀；压缩机防喘振及关键部位调节阀选用进口知名品牌调节阀，其他非关键场合选用合资品牌产品；经过几个月的运行考验，控制阀故障率为零，很好的满足了工艺生产需要。

1.6控制系统

DCS控制系统采用美国某公司的EPKS过程控制系统，其机构如图所示。

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1.7.分析仪表

1.在线分析仪表采用ABB,TELEDYNE等公司进口产品，所有管件采用进口316SS管件、切换阀和减压阀均为为进口产品，予处理系统的切换阀、流量计采用质量可靠的进口产品。

2.高压（压力大于0.5MPa）的取样点要求配带减压阀和减压箱在就地减压后再送入分析仪。　
3.分析仪内的截止阀等配件选用进口配件。
4.分析仪柜一路220V,AC供电，ups电源供电。                                               5.每块仪表分别带一瓶零点气和量程气，大于8L铝瓶，燃烧气40L(如需)，气瓶上所带的截止阀为不绣钢材质，接头为卡套式。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          6.分析仪均带4~20mA输出信号送给中控DCS，其中AIAS102（产品氧纯度分析），AIAS103（产品氮纯度），AIAS704（粗氩纯度）三台分析仪要求带“测量”、“校验”开关，此开关应带干触点送给中控DCS，以避免校对仪表时人为联锁停车。

2  仪控系统调试

2.1 空压机，增压机系统

空压机，增压机导叶开度由系统压力控制，防喘振阀开度由出口压力控制。由于空压机启动瞬间轴振动值比较大，所以轴振动联锁在空压机启动35秒后投入使用。

空压机，增压机振动探头、前置器及变送器使用本特利XX系列产品，压力变送器采用ROSEMOUNT3051产品。空压机控制采用机组自带就地控制器控制，RS485通讯到中央控制室DCS系统。由于振动探针输出的是毫伏级信号, 极易受到干扰，所以振动变送器直接安装在机组本体上，通过变送器标准信号到就地控制器，辅助油泵，电机运行信号，通过干接点进入就地控制器。

在空压机调试阶段, 空压机多次因为轴振动值瞬间超高而联锁停机。测试振动测量回路，接线都没有问题；就地控制器接地电阻小于1欧姆，空压机运转声音，状况一切正常。经过多次启动排查原因分析，每次空压机启动完成，辅助油泵停止运转时振动值瞬间超高，可能辅助油泵的运行状态信号电气干扰造成，模拟试车，去掉接入就地控制器的接点，故障消除，最终通过增加安全栅彻底解决振动干扰问题。另外，空压机增压机与DCS通讯干扰严重，通讯电缆与动力电缆通道距离较近，在压缩机组就地控制器安装通讯隔离器有效的消除了干扰及通讯时有中断问题。

2..2.. 空气预冷系统

     空气预冷系统投入运行后，冷冻水，冷却水进口电磁流量计无显示，检查所有接线，发现就地测量元件接地电缆接地不良，更换阻值很小的铜线连接到金属管道上，故障解除。

2..3.. 分子筛纯化系统

分子筛吸附器是两组立式径向流的圆柱形容器，每只容器中均充有分子筛吸附剂。两组分子筛吸附器MS1、MS2是交替工作的，即当一组吸附器运行在吸附工作状态时，另一组则运行在再生状态，处在吸附工作状态的吸附器，通过经过冷却的原料空气，当空气通过分子筛时，空气中的水份、CO2和碳氢化合物被分子筛吸附，使空气得到净化。经过一段时间的吸附，分子筛就得进行再生，使分子筛吸附剂析出水份及CO2等，经过再生的吸附器又可以投入吸附工作，两组吸附器是交替工作。分子筛纯化系统通过DCS 控制系统的顺控程序来控制各切换阀门的动作, 以实现分子筛纯化系统的卸压、加热、吹冷及均压4 个步骤。 为了避免压力波动时产生的气流冲击吸附剂床层, 使床层发生移动或摩擦,均压阀和卸压阀的采用调节阀，均分15分钟充压时间，渐开V1207, ,开度曲线平滑上升,。这样, 阀门开度随着时间缓慢变大, 减少对吸附剂床层的冲击, 使吸附剂的工作效果更好。V1207 阀的开度与时间的对应关系应根据现场实际运行情况进行调整。.分子筛泄压采取先慢后快的控制策略，我厂实际调试采用V1205阀和V1206阀在泄压前六分钟以10%开度逐渐打开，后九分钟全开，这样不仅实现了分子筛气流的稳定性，而且保证了分子筛泄压的彻底性。

2..4.. 精馏系统

在调试空分设备精馏系统时, 发现精氩中氧含量偏高。进口3000T微量氧分析仪通入标准气，读数偏高很多，更换传感器重新标定后测量值回归正常。分析认为：微量氧传感器容易氧化，投入仪器过早，传感器长时间工作在常量氧环境下，造成损坏。

2..5.. DCS控制系统

DCS控制系统采用的是单服务器和两套console操作站，服务器故障时，操作站仍能实时监控操作整个空分设备，只是历史事件和趋势无法浏览。整套空分设备投产之初，服务器频繁死机，给工艺生产造成很大干扰。优化控制策略，检查HONEYWELL E-PKS补丁，工艺流程图简化，效果不明显，最后通过macafee查毒，竟然有九千多条病毒，为防止系统崩盘的风险，ghost后进行杀毒。服务器正常运行使用内存情况正常，经过几个月的运行，没再发生服务器死机现象。分析认为：组态工程师在优盘使用和文件存储方面没有严格按照规范操作，造成服务器中毒，这足以引起同行的高度警惕。

3 .. 结束语

在青钢制氧厂28000 m3/ h 空分设备调试中, 发现了仪控系统存在的不足, 采取相应改进措施后, 很好地实现了仪控系统的各项功能, 为空分设备长期稳定、安全运行奠定了基础。