摘要：本文介绍了空分装置的现状，简述了粤港6000Nm3／h制氧机的MS流程，并对其自动化系统的配置及典型控制回路进行了分析。
关键词：空分装置 集散控制系统 防喘振
1 概述
随着世界工业化进程的不断发展，冶金、化工、造船、机械等传统工业领域规模的日益庞大，及对氧、氮、氩等气体要求的日益增加，空气深度冷冻液化分离方法已成为适应大型工业性生产的首选方法。它的主要原理是将空气经压缩、冷却和液化后利用空气中氧、氮等气体的沸点不同，采用多次蒸发，多次冷凝的方法进行精馏分离而得到产品，再按不同用途将产品加压贮存和输送给用户。本文以粤港6000Nm3／h制氧机为例谈一下其控制系统的特点。
2 空气分离流程及其自动控制系统的特点
目前，大中型制氧机普遍采用增压分子筛净化全低压流程，即MS流程。它比切换式换热器(REVEX流程)要简化很多。MS流程中主换热器只承担冷却加工空气，同时复热返流的气体，不承担水分及二氧化碳的清除任务，因而不需要切换。以粤港6000Nm3／h制氧机为例，纯化后空气一路经冷箱内换热器到氧氮分馏塔下塔分馏；另一路经增压机增压的空气，到换热器冷却后再经膨胀机膨胀，最后到氧氮分馏塔上塔进行分馏，得到液氧、液氮、产品氧和氩馏份。氩馏份出冷箱后经过氩纯化系统，然后再返回冷箱氩精馏塔分馏出液氩。冷箱产生的污氮用于送至纯化系统吸附剂再生。本项目的关键设备(包括为单体设备配套的仪控设备)均为进口，如氧气机是SULZER公司的，冰机是JOY公司的，空压机是COPPER公司的。这个系统的控制点有模拟量输入148点，模拟量输出6l点，RTD输入87点，数字量输入(24VDC)148点，数字量输出(220VAC，50Hz)101点，仪控系统采用HONEYWELL公司生产的MincroTDC-3000X型集散控制系统，如图1所示。
UCN万能控制网是一个符合MAP通讯协议，具有冗余特点的高速通讯网络，可扩展APM先进过程管理站。因为系统中UCN网上未挂LM逻辑管理站。因此，在编写类似分子筛吸附器切换的顺序控制程序时，单靠在APM上完成，效率就较低，也不方便，不如在LM上进行简单的快速联锁控制和一般常规的PLc功能。ICN局域控制网可以实现广泛的数据采集，并通过US集中监控。HM历史模块采用Winchester硬盘，保证断电期间，数据不丢失，同时HM定时建立系统运行的备用数据库，可下载数据，以使控制数据连续。
系统I／O包括HLAI高电平模拟输入模块，LLADMUL(RTD)模块，模拟量输出AO模块，DO(220VAC，50HZ)模块，DI(24VDC)模块。系统总I／O负荷占最大允许量的比例小于85％。负荷率是合理的。为提高系统的安全可靠性，UCN，LCN，NIM及模块电源均为冗余结构。
需要提一点的是APM与NIM之间的通讯电缆长度一般小于10m，如果超过的话就要加两个连接头，所以中控室的布置上应考虑这一点，使APM与NLM尽量接近。
空分系统有一些成套设备，都附带有控制盘，其中主要是氧压机就地柜，就地柜可以完成对氧压机的常规控制。
在粤港气体工程中，为了便于集中控制，对氧压机的一些重要参数如氧压机出入口压力显示和回流阀的调节，均由DCS完成控制，这就使氧压机单体的流量调节纳入系统总物流的控制中。在现场就地柜和中控室都可对氧压机进行起／停操作。
为了能使监控准确可靠和对计量的要求，现场变送器选择HONEYWELL的ST3000,900系列智能变送器，低温调节阀选择美国VALTCK阀，质量流量计选择了FISH—ROSMENGT的产品，马达轴承、电机定子、冷箱内等一些不易维护或重要的地方均采用双支热电阻。另外分析仪表室设有6面分析仪表柜，共12台(其中9台进口)，分别用于分析产品纯度、液体空气、粗氩含氧量、污氮中含氧量等过程参量，这些分析仪对于研究分馏状况很有帮助。
对于液氧、液氮、液氩的计量一般采用质量流量计(精度2.0％左右)，但管道需要良好的保温处理，否则液体汽化会影响测量精度。对于产量小的液氩也有在冷箱内的精氩缓冲贮槽上设置液位计(精度3.0％左右)间接测量液体产量的，但要考虑到液体液面波动会给测量精度带来影响。
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