一种用于PS法稳定空压机出口压力的自动控制方法

摘要

本发明涉及一种用于PS法稳定空压机出口压力的自动控制方法，该方法包括以下步骤：⑴在DCS控制器中，增加模拟量输入AI模块与输出AO模块；在DCS控制器中设计一个判断压力的FLAG标志块PICA1044；在DCS控制器中设计一个顺序控制功能块；在DCS控制器中设计一个计时功能块CM；⑵与空压机出口压力调节阀相连的PID调节控制器中设有与一级导叶和二级导叶相连的出口压力控制器Ⅰ及与放空阀和二级导叶相连的出口压力控制器Ⅱ；出口压力控制器Ⅰ与出口压力控制器Ⅱ之间为串级调节方式；⑶分子筛充压阶段流程；⑷空压机出口压力自动补偿计时回路流程；⑸空压机出口压力调节阀控制流程。本发明自动实现空压机出口压力补偿，可确保空气进入精馏塔时工况的稳定和可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业空压机出口压力的控制方法，尤其涉及一种用于PS法稳定空压机出口压力的自动控制方法。

背景技术

目前，大多数制氧企业利用的制氧原理为深度冷冻空气分离法(深冷法)。空气中的主要组成成分是氧气和氮气及少量氩气，利用其三者沸点的不同，即采用低温技术从空气中分离氧、氮及氩气体。首先原料空气经自洁式空气过滤器除尘后进入空压机，经过三级压缩，两段冷却，出口压力升至≤0.57MPa，经过氮水预冷系统，空气被冷却到17℃后出空冷塔进入分子筛吸附系统。在分子筛吸附系统中空气自下而上通过分子筛吸附器，空气中所含的少量水分、二氧化碳、碳氢化合物等气体和灰尘等固体杂质被相继吸附干净，净化后的空气进入冷箱进行精馏。

分子筛吸附器是成对交替使用的，一只工作时另一只被再生。当分子筛再生时分五步进行，分别为卸压、加热、冷吹、充压和切换。当分子筛运行至充压阶段，充压电磁阀得电自动打开，此时空压机排气量增多，出口压力降低，影响到空气进精馏塔的压力，进而对精馏塔的精馏工况产生影响。

由于在采用PS（Pressure Supply System）法之前空压机出口压力在检测到异常的情况下都是人为进行干预或操作，往往由于操作不及时或不够精准而导致空气进入精馏塔后引起工况不稳的问题发生，严重时甚至会直接导致喘振的发生而停车。

为了确保空气在分子筛充压阶段进入精馏塔的压力平稳正常，需要对空压机出口压力调节器进行自动补偿，即本发明下面要提到的PS（Pressure Supply System）法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种确保空气进入精馏塔时工况的稳定和可靠的用于PS法稳定空压机出口压力的自动控制方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种用于PS法稳定空压机出口压力的自动控制方法，包括以下步骤：

⑴在DCS控制器中，增加模拟量输入AI模块与输出AO模块；在所述DCS控制器中设计一个判断压力的FLAG标志块PICA1044；在所述DCS控制器中设计一个顺序控制功能块；在所述DCS控制器中设计一个计时功能块CM，在所述计时功能块CM中应用9个TIMER计时器，每个计时器计时设定为60s，并应用5个赋值块作为数据赋值，每个赋值块设定值为0.01 MPa；

⑵与空压机出口压力调节阀相连的PID调节控制器中设有与一级导叶和二级导叶相连的出口压力控制器Ⅰ及与放空阀和二级导叶相连的出口压力控制器Ⅱ；所述出口压力控制器Ⅰ与所述出口压力控制器Ⅱ之间为串级调节方式；所述一级导叶与所述二级导叶为比例换算关系；

⑶分子筛充压阶段流程：

分子筛再生时分别经卸压8分钟、-5~-4℃加热100分钟、110~130℃冷吹110分钟后，当分子筛温度值达到底限报警时进入充压，此时充压总管电磁阀、充压出口电磁阀、充压入口电磁阀打到程序模式，判断所述充压总管电磁阀打开，所述充压出口电磁阀、所述充压入口电磁阀关闭，给压力所述PICA1044标志块赋值为1，充压电磁阀开始充压，充压22分钟后判断分子筛压差值小于等于8.0Kpa，结束充压步骤；并同时触发所述DCS控制器中空压机出口压力补偿时序；

⑷空压机出口压力自动补偿计时回路流程：

启动所述TIMER计时器，按照顺序每隔60秒提高空压机出口压力调节阀设定值0.01MPa，控制经历5分钟，共计提高0.05 MPa，此时空压机出口压力值达到工况要求，之后再每隔60秒逐步降低0.01MPa, 进行5分钟，压力恢复至最初状态结束，确保下一动作周期开始时压力稳定正常，整个程序共计运行10分钟；

⑸空压机出口压力调节阀控制流程：

将空压机出口压力分别送入所述AI模块分别作为所述出口压力控制器Ⅰ、所述压力控制器Ⅱ的过程值，当实际排气压力低于所述出口压力控制器Ⅰ、所述压力控制器Ⅱ设定的压力时，经过所述PID调节控制器运算后，输出的控制信号不断增大，按一级导叶、二级导叶比例换算关系，通过所述AO模板控制一级导叶、二级导叶阀的打开开度；当实际排气压力大于所述出口压力控制器Ⅰ、所述压力控制器Ⅱ设定的压力时，经过所述PID调节控制器运算后，输出的控制信号不断减小，按一级导叶、二级导叶比例换算关系，通过所述AO模板控制一级导叶、二级导叶阀的关闭。

所述步骤⑵中出口压力控制器Ⅱ的设定值比所述出口压力控制器Ⅰ的设定值大0.3KPa。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

采用本发明方法，分子筛设备运行至充压阶段，在充压电磁阀得电自动打开时，空压机出口压力调节器在DCS控制器中按设计好的时序和策略，自动实现空压机出口压力补偿，在检测到充压结束后又恢复原先的出口压力值，从而为下一次循环做好准备，确保空气进入精馏塔时工况的稳定和可靠。本发明广泛适用于利用深度冷冻空气分离法(深冷法)来制造氧气的企业。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明分子筛吸附器的再生过程顺控图。

图2为本发明空压机出口压力自动补偿计时回路流程图。

图3为本发明PICA10441/2控制器关系原理图。

图4为本发明制氧空压机出口压力调节示意图。

图中：1—DCS控制器    2—PID调节控制器   3— 出口压力控制器Ⅰ4—出口压力控制器Ⅱ  5—一级导叶   6—二级导叶  7—空压机出口压力 8—放空阀。

具体实施方式

一种用于PS法稳定空压机出口压力的自动控制方法，包括以下步骤：

⑴在DCS控制器1中，增加模拟量输入AI模块与输出AO模块；在DCS控制器1中设计一个判断压力的FLAG标志块PICA1044；在DCS控制器1中设计一个顺序控制功能块；在DCS控制器1中设计一个计时功能块CM，在计时功能块CM中应用9个TIMER计时器，每个计时器计时设定为60s，并应用5个赋值块作为数据赋值，每个赋值块设定值为0.01 MPa。

⑵与空压机出口压力调节阀相连的PID调节控制器2中设有与一级导叶5和二级导叶6相连的出口压力控制器Ⅰ3及与放空阀8和二级导叶6相连的出口压力控制器Ⅱ4；出口压力控制器Ⅰ3与出口压力控制器Ⅱ4之间为串级调节方式；一级导叶5与二级导叶6为比例换算关系；出口压力控制器Ⅱ4的设定值比出口压力控制器Ⅰ3的设定值大0.3KPa。

⑶分子筛充压阶段流程（参见图1）：

分子筛再生时分别经卸压8分钟、-5~-4℃加热100分钟、110~130℃冷吹110分钟后，当分子筛温度值达到底限报警时进入充压，此时充压总管电磁阀、充压出口电磁阀、充压入口电磁阀打到程序模式，判断充压总管电磁阀打开，充压出口电磁阀、充压入口电磁阀关闭，给压力PICA1044标志块赋值为1，充压电磁阀开始充压，充压22分钟后判断分子筛压差值小于等于8.0Kpa，结束充压步骤；并同时触发DCS控制器1中空压机出口压力补偿时序。

⑷空压机出口压力自动补偿计时回路流程（参见图2）：

启动所述TIMER计时器，按照顺序每隔60秒提高空压机出口压力调节阀设定值0.01MPa，控制经历5分钟，共计提高0.05 MPa，此时空压机出口压力值达到工况要求，之后再每隔60秒逐步降低0.01MPa, 进行5分钟，压力恢复至最初状态结束，确保下一动作周期开始时压力稳定正常，整个程序共计运行10分钟。

⑸空压机出口压力调节阀控制流程（参见图3、图4）：

将空压机出口压力7分别送入AI模块分别作为出口压力控制器Ⅰ3、压力控制器Ⅱ4的过程值，当实际排气压力低于出口压力控制器Ⅰ3、压力控制器Ⅱ4设定的压力时，经过PID调节控制器2运算后，输出的控制信号不断增大，按一级导叶5、二级导叶6比例换算关系，通过AO模板控制一级导叶5、二级导叶6阀的打开开度；当实际排气压力大于出口压力控制器Ⅰ3、压力控制器Ⅱ4设定的压力时，经过PID调节控制器2运算后，输出的控制信号不断减小，按一级导叶5、二级导叶6比例换算关系，通过AO模板控制一级导叶5、二级导叶6阀的关闭。