空分装置控制系统优化与改进

李丁丁 , 孙光辉 , 朱玉芹

(1.河南能源化工集团 鹤壁煤电股份有限公司 ， 河南 鹤壁 458000 ； 2.河南省化工研究所有限责任公司 ， 河南 郑州 450052)

空分装置控制系统优化与改进

李丁丁1, 孙光辉2, 朱玉芹1

(1.河南能源化工集团 鹤壁煤电股份有限公司 ， 河南 鹤壁 458000 ； 2.河南省化工研究所有限责任公司 ， 河南 郑州 450052)

介绍了空分装置仪控系统(DCS)几项成功的优化与改进，优化改造后，不仅确保了空分装置不会因联锁动作造成整个煤化工装置停车，而且也减少了经济损失。

空分 ; 仪控系统 ; DCS

0 前言

空分装置是煤化工生产的中间环节，为其他装置提供仪表气、氧气、氮气，是煤化工生产的关键环节，空分装置的稳定运行是煤化工长周期生产的重要保证，空分装置由法国液化空气集团整体设计并安装，其中空压机、膨胀机等重要设备均为单机运行设计。

在空分的所有联锁中，主要是跳车联锁存在较多的是单回路跳车、单选联锁跳车。从近几年的运行情况发现，空分由仪表误报引起的跳车占空分跳车的80%以上，单回路跳车、单选联锁跳车已经对空分以及后系统稳定运行构成了隐患，为了确保空分装置稳定长周期运行，故对空分控制系统进行优化。

1 空分控制系统优化

1.1 低温液体泵

液氧泵P03A/B、液氮泵P05A/B、液氩泵P10A/B共计6台泵，跳车联锁条件中，电机温度、轴承温度、电流、出口温度共计36个联锁跳车条件增加“2 s延时”，密封气差压共计6个联锁跳车条件由“5 s延时”增加为“7 s延时”。液氧泵P03A/B、液氮泵P05A/B、液氩泵P10A/B这6台泵的主控辅操台紧急停车按钮取消。现场紧急停车按钮引入DCS后作为自启动条件，不再联锁停车。

1.2 膨胀机

膨胀机跳车联锁条件中，油压、振动、密封气差压、轴承温度、入口差压、解冻停止、冷箱停车、油温、入口温度、增压机停车共计16个联锁跳车条件增加“2 s延时”；膨胀机ET01联锁条件中转速高高开关SSHH7409、转速低低SSLL7409、转速高高SI7409共计三个联锁跳车条件由单选跳车改为“转速高高二选二”、“转速低低二选二”； 膨胀机ET01跳车信号联锁冷箱增加“2 s延时跳车”；对膨胀机现场转速模块电源进行了冗余化改造，新增一路24 V DC供电，新增SITOP电源冗余模块；膨胀机现场停车按钮由常闭触点改为常开触点；辅操台紧急停车按钮取消；现场急停按钮由常闭单回路改为常闭双回路。

1.3 空气净化单元

空冷塔E07出口压力与进冷箱压力做成二选二联锁；E07出口温度增加温度测点B与A点作为二选二联锁；根据分子筛R1、R2运行状态，冷箱进口温度与分子筛出口温度进行二选二联锁。

1.4 压缩机组

①空压机C01运行信号YL7099和增压机C05运行信号改成二选二，同时出现触发联锁。②氮压机6个振动、1个位移联锁改由本特利3500判断振动、位移，同时判断结果各增加两个信号输出，分三路硬线连接进入DCS控制系统三选二联锁跳车。③OVS超速保护装置是空分压缩机的跳车保护，由三个现场探头组成，由三选二输出联锁停车。运行过程中发现3号探头出现报警故障，经检查为现场探头信号故障，现场暂不具备更换探头条件。从ITCC引入现场转速信号到OVS，把OVS反馈PI信号输入给ITCC。从而保证了OVS保持着三选二的安全联锁，在没有拆卸机壳更换探头的情况下实现了OVS的三选二联锁保护输出，还保证了ITCC的转速信号接入。④空压机温度由单支热电偶改为双支热电偶，增加温变模块导入接线箱，并用补偿导线连接，把信号引入ITCC控制系统，增加C点改为三选二；程序方面原程序全为单点联锁，技改后入口过热度计算输出改为三选二，下降速率增加联锁逻辑计算，在下降15 ℃时增加蜂鸣器报警，让工艺能提前做出调试。HH LL 联锁增加C点比较输出，改为三选二联锁输出。增加蜂鸣器报警通讯至DCS。在未增加设备的情况下大大增加了联锁逻辑的安全性，通过程序修改了过热度跳车、下降速率、高联锁跳车、低联锁跳车等单点联锁，都改为更为安全稳定的三选二联锁。⑤因空压机组上的振动探头都为单点跳车，常出现回路干扰波动导致的跳车，为避免这种类似情况，把机组九十度与其相对的振动探头做成二选二联锁停车，大大增强了机组运行的稳定性和测点的真实性。

2 改造后效果

在原有控制系统的基础上，对空分运行过程中比较重要的设备联锁进行了优化，包括单回路联锁改为二选二或者三选二联锁跳车；在容易误动作的联锁中增加延时时间；对重要的联锁值，根据工况做相应的修改；对重复跳车动作的主控辅操台紧急停车按钮取消；经过上述修改，将空分装置的停车次数由一年12次减少到3次，将空分连续运行天数由90 d提高到了200 d左右，保证了空分装置的安全稳定长周期运行。

3 总结

在空分装置运行过程时，发现原来的联锁设计理念没有充分考虑到后系统的长周期运行要求，而是更重视自身安全；在异常情况下，不进一步确认工况，优先跳车保证空分自身设备安全。通过对空分控制系统的优化改造，不仅确保了空分装置不会因为联锁误动作造成整个煤化工装置停车，同时也减少了因停车带来的巨大经济损失。

2016-10-17

李丁丁(1982-)，男，工程师，从事空气分离方面设计与改造工作，电话：13598423910。

TQ056.22

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1003-3467(2017)01-0047-02