霍尼韦尔PKS控制系统在15000m3空分系统中的应用

魏庆征（山东石横特钢集团有限公司，山东　肥城　271612）



霍尼韦尔PKS控制系统在15000m3空分系统中的应用

魏庆征
（山东石横特钢集团有限公司，山东肥城271612）

摘要：空分，就是用来把空气中的各组份气体分离，生产氧气、氮气、氩气的一套工业设备。空分系统包括空气过滤系统；空气压缩机系统；空气预冷系统；空气压缩膨胀系统；空气分离系统；氧气压缩；氮气压缩；液体储存汽化系统等一系列系统。生产过程中，空分系统要求控制精确、快速、安全、稳定，控制信息量大，控制回路复杂，传统简单的控制系统已经无法满足生产需求。经多次考察，15000m3空分项目采用美国Honeywell公司的 PKS集散式控制系统，实现对制氧系统数据的高性能采集、监控。

关键词：霍尼韦尔PKS控制系统；15000m3制氧机组；Experion 组态工作室

15000m3制氧机组工艺较复杂，空气压缩机把空气压缩到0.5MPa，流量为85000NM3/H，压缩后的空气通过预冷系统，降温至15℃以内，经纯化系统除去水和二氧化碳等杂质，通过膨胀机制冷，增加机加压，利用氧气、氮气、氩气冷凝温度不同的原理，在分馏塔内分馏出氧气、氮气、氩气，最后分别通过氧气透平机、低压氮气透平机、中压氮气透平机、液氩泵把气体加压到各气体管网中，按需求供应用户使用。

生产过程中，主控室需实时监控制氧工艺中关键参数，控制系统对控制系统参数进行数据显示、数据上下限报警、历史趋势记录、操作人员操作记录、设备自动控制、设备联锁启停机等各项功能。整套15000m3制氧机控制系统需要的检测点模拟量300点左右，各种设备运行信号、联锁、控制、切换阀及调节阀阀位等开关量200点左右，顺序控制3路，闭环控制回路有30多路。

空压机、氮压机、氧压机控制启动前运行条件满足后才发出允许启动信号，工控机分别编制启动条件画面，当所有启动条件满足后，设备才能启动。运行过程中，系统监控工艺参数达到联锁停机设定值时设备自动停机，操作人员可根据联锁画面直接查找联锁点，便于快速查询、排除故障。油泵为关键运行辅助设备，关乎设备运行安全，根据工艺、安全要求设定油压低于设定值自动启动辅油泵，高于设定值时自动停止备用泵。预冷系统要求严格控制空冷塔、水冷塔液位，如工艺条件不满足，联锁预冷系统所有水泵不能启动或停止，排水阀打开，进水阀关闭，实现水位有效控制。纯化系统控制要求较高，通过顺序控制，两组纯化器轮流使用，6小时后自动切换。分馏塔系统有十几个液位、流量要求自动控制。膨胀系统为高速旋转设备，需要联锁膨胀机及增压机进口阀门、回流阀开关。

为保证制氧系统安全稳定运行，技术人员选择霍尼韦尔PKS控制系统的结构采用冗余服务器、冗余控制网络（FTE）、冗余电源、冗余防火墙等结构。整个制氧控制系统配置2台工程师站、2台操作员站。工程师站用于工程师进行系统组态，同时作为控制系统的主服务器，对过程数据进行保存以及存档。操作员站是最重要的人机交互界面，由中控室操作人员使用，用于对生产现场的监视和管理，实现对生产的实时监控。两台工程师站同时可用作操作站，按密码等级进行权限划分，保证安全生产的前提下节约成本。C300控制器通讯由控制器处理模件（CPM）、ControlNet接口，I/O连接模件和冗余模件组成，完成对生产过程的控制、与I/O连接模件的通信，通过监控网络将数据传送到服务器，实现服务器数据采集、存储等功能。I/O模件主要包括输入/输出模块、背板和数据连接电缆等，主要实现对数据的采集、处理和数据转换功能。PKS控制系统的网络均为双冗余网络，由下到上分为I/O网络、监控网络和信息网络三个层次。I/O网络实现C300控制器与I/O模件的通讯以及I/O模件与现场FTA的联系，实现现场数据采集；监控网络实现C300控制器与服务器的互连，实现数据监控；信息网络用于操作员站与工程师站的通讯，实现数据共享，操作站可实时监控生产运行。

工程师通过Experion 组态工作室完成画面、程序编制，实现制氧机稳定可靠运行。Experion 组态工作室是一种全新的集成化的系统工程组态软件，它充分地改进控制系统组态方式和操作效率。集成化的组态工作室消除了因使用不同组态工具去组态不同画面而导致的组态工作的混乱和低效。在组态工作室里，我们可以任意开启各种组态工具，简单、快速地完成各项系统组态工作，在同一地就可对系统中的所有的服务器进行组态。

结语

霍尼韦尔PKS控制系统具有良好的稳定性、开放性、灵活性，系统运行稳定，满足制氧设备运行要求，从而保证制氧设备安全稳定运行。自从2008年该15000m3制氧设备运行以来，制氧设备从未出现因PKS控制系统硬件故障停机，运行情况良好。

参考文献

[1]郭斌，祁学东，冯大博.霍尼威尔DCS控制系统在15000m～03空分中的应用[J].自动化与仪器仪表，2010（05）：83-85.

中图分类号：TP29

文献标识码：A