一臺40000m3/h制氧機分子篩空氣進口閥控制系統(tǒng)的設(shè)計分析

2013-06-29 王軍馬鞍山鋼鐵股份有限公司自動化工程公司

1、引言

　　馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體分公司40000m³/h制氧機組投產(chǎn)于2004年初，該設(shè)備由林德公司設(shè)計制造，控制功能框圖也由林德公司設(shè)計。控制系統(tǒng)采用日本橫河公司的DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)電控和儀控一體化的自動控制系統(tǒng)。40000m³/h制氧機分子篩的整個控制過程是由DCS內(nèi)部編制的順控程序來實現(xiàn)，必須嚴格按照規(guī)定的順控程序和時間、壓力、壓差等條件，以及前一步動作完成之后，有關(guān)閥門的開關(guān)狀態(tài)來進行。順控程序是否完善是工藝穩(wěn)定的關(guān)鍵。

2、工藝流程

　　分子篩吸附器是二組(只)臥式裝的圓柱形容器，每只容器中均充有分子篩吸附劑。兩組(只)分子篩吸附器A2626A、A2626B是交替工作的，即當一組(只)吸附器運行在工作狀態(tài)時，另一組(只)則運行在再生狀態(tài)，處在吸附工作狀態(tài)的吸附器，通以經(jīng)過冷卻的原料空氣，當空氣通過分子篩時，空氣中的水份、CO2和碳氫化合物被分子篩吸附，使空氣得到凈化。經(jīng)過一段時間的吸附，分子篩就得進行再生，使分子篩吸附劑析出水份及CO2等，經(jīng)過再生的吸附器又可以投入吸附工作，二組(只)吸附器是交替著工作的(見圖1分子篩吸附器原理圖)。

圖1 分子篩吸附器原理圖

　　分子篩吸附器順控過程實際上是分子篩吸附器的再生自控過程，該自控過程分18步進行，當按下DCS內(nèi)部的分子篩啟動按鈕后，順控步序即處在第0步(見圖2分子篩步序圖)。

圖2 分子篩順控步序圖

3、順控程序功能圖

　　1#分子篩空氣進口閥KV2621和2#分子篩空氣進口閥KV2622的切換動作由順控程序自動控制，OS26211#分子篩空氣進口閥控制開關(guān)，OS26222#分子篩空氣進口閥控制開關(guān)，分別控制1#分子篩空氣進口閥電磁閥KN2621和2#分子篩空氣進口閥電磁閥KN2622。分子篩OS2621開、關(guān)的請求由KL2601.6和MS-CHANGE兩個條件實現(xiàn)，同理OS2622開、關(guān)的請求由KL2601.5和MS-CHANGE兩個條件實現(xiàn)。KL2601.6為2#分子篩再生中和KL2601.5為1#分子篩再生中信號，這兩個信號一個再生那么另外一個就再工作(見圖3順控程序功能圖所示)。

圖3 順控程序功能圖

4、順控程序的動作狀況

4.1、1#分子篩再生

　　當KL2601.5再生時為1，OS2622為開狀態(tài)，KV2622閥門全開。OS2621為關(guān)狀態(tài)，KV2621全關(guān)。

　　分子篩程序第八步，1#、2#分子篩切換信號MS-CHANGE到為1時，OS2621為開狀態(tài)，KV2621全開，OS2622保持狀態(tài)，1min等待，閥門反饋位置到后，完成切換。MS-CHANGE為0，到下一個步序KL2601.6和KL2601.5分子篩再生信號進行切換，KL2601.6為1再生中，KL2601.5為0，OS2621為開狀態(tài)，OS2622為關(guān)狀態(tài)(見圖4原順控程序的動作狀態(tài)圖)。

圖4 原順控程序的動作狀態(tài)

4.2、2#分子篩再生

　　當KL2601.6再生時為1，OS2621為開狀態(tài)，KV2621閥門全開。OS2622為關(guān)狀態(tài)，KV2622全關(guān)。

　　第十七步，1#、2#分子篩切換信號MS-CHANGE到為1時，OS2622為開狀態(tài)，OS2621保持狀態(tài)，1min等待，閥門反饋位置到后，完成切換。MS-CHANGE為0，到下一個步序KL2601.6和KL2601.5分子篩再生信號進行切換，KL2601.5為1再生中，KL2601.6為0，OS2621為關(guān)狀態(tài)，OS2622為開狀態(tài)(同理也可見圖4所示)。

5、故障分析與處理

　　KL2601.6和KL2601.5分子篩再生中的這兩個信號切換，由分子篩的步序來控制，1#、2#分子篩切換開關(guān)為KL2601.5;IINP。當MS-CHANGE完成切換后狀態(tài)為“0”后，到下一個步序KL2601.5;IINP開關(guān)由“1”變?yōu)?ldquo;0”，此時，KL2601.6和KL2601.5存在有一個掃描周期的關(guān)斷時間(見圖5)。那么就存在電磁閥有一個失電的過程，對于分子篩閥門動作良好，可以不受短暫的失電的影響，如果此時分子篩閥門不好那么將是致命的，隨著電磁閥的失電閥門將關(guān)閉，引起空壓機的超壓。

圖5 KL2601.6和KL2601.5信號切換原理圖

　　根據(jù)故障的現(xiàn)象判斷是分子篩再生中的這兩個信號切換存在問題，在原程序中使用TOF延時斷功能塊，TOF延時斷功能塊的工作原理當IN存在Q立即輸出，IN不存在PT時間后Q才不輸出。用增加1s的延時斷功能，來躲避一個掃描周期的關(guān)斷時間，通常DCS的一個掃描周期為0.5s(圖6為改進后順控程序的動作狀態(tài)圖)。