优化空分系统中分子筛运行的稳定性分析

刘文涛

（莱钢集团自动化部，山东 莱芜 271104）

0 引言

分子筛吸附系统是整个空分装置中控制最为复杂、逻辑性最强的设备，具有高度的自动化程度和极其复杂的联锁控制安全功能。作为整套空分装置中最重要的设备，分子筛吸附装置的安全、稳定运行为后续工序的稳定运行提供了可靠的保障。但是，随着时间的推移，一系列弊端不断显现出来，给整个空分系统的稳定运行带来了隐患，使得保障热线生产顺利进行的安全系数大打折扣。

1 现状分析

分子筛系统在实际运行中，其原有的控制功能先进，功能丰富，运行稳定可靠，但是在日常维护工作中，出现了一些影响系统稳定运行的状况，总结如下：

（1）在原工艺设计方案中，两个分子筛在切换时，阀门阀位没有联锁确认保护，在阀门没有动作的情况下，分子筛系统进入准备泄压阶段，引起分子筛进气管路憋压，联锁主换热阀门全关，导致空分停车。

（2）分子筛区域阀门众多，每个阀门动作的灵活性、精确性都会影响到分子筛的运行品质，其中均压阀的控制尤为重要，它需要逐渐打开。均压阀的开关速度是参考生产厂家给出的数据确定的，与实际工况存在偏差，对分子筛的正常运行造成冲击，缩短了分子筛吸附器的使用寿命，并可能引发系统停车。

（3）阀门位置反馈信号不准确。分子筛区域每个阀门的开关位置都是操作人员进行步进操作的重要参考条件，任何一个不准确的信号都会引起操作人员的误操作，造成系统停车的严重后果。阀门原有的限位开关为XCK－T518，由于运行时间较长，环境较为恶劣，多次发送错误反馈信号，造成系统安全运行隐患。

通过对现状的分析得知，影响分子筛运行品质的因素较多。

2 优化措施

（1）增加分子筛阀门阀位联锁确认保护。根据确定的联锁条件，需要对原有的控制程序进行修改，并进行添加联锁条件的编程；在监控画面上添加控制按钮及报警设置，联锁条件、参数和阀门状态直观地呈现在监控画面上，方便了操作，提高了系统的准确性和安全性，避免了事故的发生。其具体过程如下：

由于阀门阀位没有联锁确认保护，在阀门没有动作的情况下，分子筛系统进入准备泄压阶段，引起分子筛进气管路憋压，联锁主换热阀门全关，空分停车。为此我们查阅相关资料，与工艺人员进行商讨，并经过系统论证，最终确定联锁条件，即增加第9步到第10步联锁条件：V1201开到位信号；增加第18步到第1步联锁条件：V1202开到位信号。

同时在监控画面上，增加对阀门联锁状态的投入／切除按钮和相应的报警设置（见图1）。通过调试、打点，证明阀门联锁确认保护完全符合工艺要求。使阀门的状态、分子筛步进运行能较好地反映在画面上，大大减少了操作人员误操作的可能性，使安全运行得到了保障。

（2）经过与工艺人员的沟通，分析其记录的数据信息，发现其开关速度比实际工况所需时间快。经过分析，发现控制程序中对均压阀的控制为梯度式，其响应时间完全取决于阀门自身的特性，阀门的开关不连续，造成管道内压力增长不流畅，产生较大冲击力。对此，我们利用二元一次数学模型，在程序中添加线性控制，使阀门的开关与实际运行工况相匹配，开关过程连续顺滑。管道内气体压力增长顺畅，较好地保护了分子筛管道和吸附器，使其使用寿命大大增长。图2为改进前、后分子筛均压阀开度趋势。

图1 分析筛系统联锁信号画面

图2 改进前、后分子筛均压阀开度趋势

（3）由于限位开关的安装方式不统一，图尔克限位开关的安装支架开孔与原限位开关XCK－T518的不相同。为降低生产成本，我们对原安装支架进行了改造，重新打孔，改变安装位置，使其符合图尔克限位开关的安装要求。安装完成后，由专人对阀门进行逐个打点调试，重新调整阀门定位杆的安装盘，使每个阀门的开关位置都准确无误地显示到上位机上，为操作人员提供可靠、准确的反馈信号，减少误操作几率，为分子筛的顺利运行提供坚实的基础。

3 结论

通过此次优化，分子筛吸附系统的运行稳定性和可靠性大大增强，消除了重大生产隐患，使得故障停机率降低，提高了机组的产品质量和产量，为生产一线提供了连续、优质的气源，保证了热线生产的顺利进行，创造了可观的经济效益和社会效益。

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