魏慶征

摘要：大型空分裝置機(jī)組的合理配置對(duì)于空分裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，本文從控制系統(tǒng)角度出發(fā)，以節(jié)能降本，保證設(shè)備本質(zhì)安全為目的，對(duì)PKS控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、L2能源管控系統(tǒng)三部分選擇應(yīng)用做了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：空分裝置;PKS;SIS;L2

空分裝置是現(xiàn)代煤化工、化肥、鋼鐵等工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。隨著科技與工業(yè)的迅速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)氧、氮、氬需求量的增大，促使空分裝置規(guī)模越來(lái)越大，技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)節(jié)能，運(yùn)行也日趨穩(wěn)定。

石橫特鋼泰安特種建筑用鋼項(xiàng)目制氧項(xiàng)目為杭州制氧機(jī)集團(tuán)股份有限公司EPC總承包，承建的KDONA-30000/60000/1000低壓全精餾無(wú)氫制氬空分設(shè)備。設(shè)備采用分子篩凈化、增壓透平膨脹機(jī)、上、下塔采用規(guī)整填料塔、氧氮外壓縮、全精餾無(wú)氫制氬工藝流程。氧氣輸送量為30000Nm3/h，該項(xiàng)目已順利投產(chǎn)。本文主要針對(duì)部分自動(dòng)化系統(tǒng)在本項(xiàng)目中的選用進(jìn)行淺析。

1.PKS R400控制系統(tǒng)及附件的選用

（1）控制系統(tǒng)能有效地監(jiān)控整套空分設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程，確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，操作維護(hù)方便。

（2）采用中央控制室集中控制為主，結(jié)合機(jī)旁盤儀表和就地儀表控制，整個(gè)儀控系統(tǒng)確?？煽?。

（3）采用中央控制室（DCS系統(tǒng)），選用霍尼韋爾DCS系統(tǒng)（最新軟件版本R 400），配置安全防火墻功能，配置OPC授權(quán)。利用一期視頻集成系統(tǒng)，增加相應(yīng)攝像頭。DCS配置遠(yuǎn)程web訪問(wèn)授權(quán);卡件或模塊根據(jù)生產(chǎn)工藝需要進(jìn)行冗余設(shè)計(jì);卡件或模塊具備熱插拔和通道隔離的功能。結(jié)合機(jī)旁盤儀表和就地儀表控制，整個(gè)儀控系統(tǒng)確?？煽?、先進(jìn)。

（4）在中央控制室設(shè)置6個(gè)工作站（含C站2臺(tái)），2臺(tái)服務(wù)器，共計(jì)8個(gè)工作站，服務(wù)器型號(hào)：Dell PowerEdge R430，工作站型號(hào)：T7810，配27寸顯示器，對(duì)成套空分設(shè)備的過(guò)程參數(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，具有顯示、操作、調(diào)節(jié)、記憶，起動(dòng)聯(lián)鎖和保護(hù)等功能。DCS配置遠(yuǎn)程web訪問(wèn)授權(quán)，并配置1臺(tái)計(jì)算機(jī)，具備電子表格功能，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行記錄報(bào)表自動(dòng)生成打印。DCS系統(tǒng)配置編程器一個(gè)（型號(hào)：20L5A004CD），含有進(jìn)口仿真授權(quán)用于DCS程序調(diào)試維護(hù)使用;同時(shí)對(duì)工廠配水泵、調(diào)節(jié)閥、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器信號(hào)等所有參數(shù)進(jìn)入DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)控，顯示、操作、調(diào)節(jié)、記憶，起動(dòng)聯(lián)鎖和保護(hù)等功能。DCS系統(tǒng)具備防火墻冗余、系統(tǒng)冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、CPU冗余、電源冗余功能。所有電源輸出端子必須有熔斷功能。安全柵或隔離器必須使用接線端子，禁止儀表線直接接入安全柵或隔離器;現(xiàn)場(chǎng)儀表線不允許直接接入DCS卡件接線端子，應(yīng)安裝統(tǒng)一的接線端子，現(xiàn)場(chǎng)儀表線接入接線端子。

（5）所有聯(lián)鎖回路按ISA標(biāo)準(zhǔn)，采用失電安全的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證在失電狀態(tài)下的安全停機(jī)。在中控室設(shè)置緊急停車按鈕臺(tái)，用于在緊急狀態(tài)下或計(jì)算機(jī)故障下的一觸式緊急停車。故障停機(jī)與緊急停車分別由兩路停車信號(hào)送至停車回路，以保證停車回路的可靠性。

（6）控制系統(tǒng)電源UPS內(nèi)置輸入、輸出隔離變壓器，內(nèi)置蓄電池開關(guān)（直流開關(guān)），標(biāo)配干接點(diǎn)和MODBUS通訊接口，實(shí)現(xiàn)UPS運(yùn)行參數(shù)傳輸至DCS監(jiān)控畫面報(bào)警顯示。

（7）所有戶外型安裝的現(xiàn)場(chǎng)電子儀表原則上選用IP65。

（8）用于停車聯(lián)鎖的壓力、溫度采用單點(diǎn)雙測(cè)形式（聯(lián)鎖采用二選二），要設(shè)計(jì)防止聯(lián)鎖誤動(dòng)作判斷程序。

2.儀表選型

（1）壓力、差壓變送器采用智能變送器（帶現(xiàn)場(chǎng)數(shù)顯表頭，可調(diào)節(jié)參數(shù)），BRAIN通訊協(xié)議，配手操器BT-200;HART協(xié)議，配HART手操器，要求實(shí)現(xiàn)DCS在線遠(yuǎn)程上位機(jī)組態(tài)變送器參數(shù)功能。冷凍水和冷卻水系統(tǒng)采用電磁流量計(jì)就地變送器設(shè)儀表保護(hù)箱（保溫伴熱型），出空冷塔壓力取壓檢測(cè)點(diǎn)（三選二）室內(nèi)布置。

（2）工藝氬泵采用變頻器調(diào)節(jié)與DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制，并設(shè)置專用控制柜，室內(nèi)布置。

（3）所有接入DCS系統(tǒng)柜的模擬量信號(hào)（溫度、壓力、流量、開關(guān)量）在信號(hào)輸入端和輸出端必須增加信號(hào)隔離器、隔離式安全柵，防止信號(hào)干擾。產(chǎn)品的選用必須具備在線實(shí)時(shí)顯示輸入和輸出值的功能。信號(hào)隔離器、隔離式安全柵、浪涌保護(hù)器產(chǎn)品推薦選用MTL、南京西桓、圖爾克、菲尼克斯品牌產(chǎn)品，并配置編程電纜。

（4）流量測(cè)量?jī)x表選用的原則：就地流量計(jì)采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，氣體流量測(cè)量一次元件采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，低壓大尺寸氣體管線采用均速管流量計(jì)，水流量采用電磁流量計(jì)。

（5）調(diào)節(jié)閥定位器采用HART協(xié)議;純化系統(tǒng)三桿閥的口徑與管道同徑。純化器切換閥門杭氧工裝三桿閥必須帶手輪設(shè)計(jì)，氣缸活塞油耐溫-40～60℃。

（6）二位三通和二位五通電磁閥選用進(jìn)口產(chǎn)品，純化系統(tǒng)切換閥采用杭氧工裝產(chǎn)品，雙線圈電磁閥，24VDC供電。切換閥門采用三桿閥（配手輪），分餾塔、液體儲(chǔ)槽低溫調(diào)節(jié)閥選用進(jìn)口系列產(chǎn)品，空壓機(jī)、氮壓機(jī)放空閥、防喘振閥門選用進(jìn)口品牌產(chǎn)品，過(guò)濾減壓器和定位器，具備在線拆卸維修功能，定位器為HART協(xié)議。閥門定位器的選型：常溫調(diào)節(jié)閥門定位器根據(jù)低溫調(diào)節(jié)閥門定位器選擇具體型號(hào)，帶反饋功能。

（7）就地溫度指示（報(bào)警）采用雙金屬溫度計(jì)。

（8）預(yù)冷系統(tǒng)就地液位顯示采用磁浮子液位計(jì)。

（9）測(cè)振儀采用進(jìn)口產(chǎn)品?？胀?、氧透、氮透、膨脹機(jī)等設(shè)備（含設(shè)備電機(jī)、增速機(jī)）每個(gè)軸承，在線監(jiān)測(cè)裝置配套廠家納入頻譜分析范圍、具備遠(yuǎn)程診斷功能。

3.L2能源管控系統(tǒng)

考慮采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署成若干環(huán)網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋要求及網(wǎng)絡(luò)冗余強(qiáng)壯度的要求。生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集通過(guò)工業(yè)級(jí)數(shù)采設(shè)備實(shí)現(xiàn)，并經(jīng)由后臺(tái)服務(wù)器處理后，提供給頁(yè)面展示服務(wù)器使用，此環(huán)網(wǎng)為局域網(wǎng)，將主要工序的生產(chǎn)、設(shè)備監(jiān)控畫面?zhèn)鬟f至調(diào)度室進(jìn)行監(jiān)控。

系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，基于SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)操作原理，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)快捷。同時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式可以滿足現(xiàn)有市場(chǎng)所有工業(yè)企業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控要求。數(shù)據(jù)采集分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)展示層三級(jí)架構(gòu)，充分考慮數(shù)據(jù)量增多時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與及時(shí)性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效傳輸及實(shí)時(shí)性。

參考文獻(xiàn)

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