一種用於ps法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法
2023-05-12 02:26:26
專利名稱：一種用於ps法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法
技術領域：
本發明涉及冶金行業空壓機出口壓力的控制方法，尤其涉及一種用於PS法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法。
背景技術：
目前，大多數制氧企業利用的制氧原理為深度冷凍空氣分離法(深冷法)。空氣中的主要組成成分是氧氣和氮氣及少量氬氣，利用其三者沸點的不同，即採用低溫技術從空氣中分離氧、氮及氬氣體。首先原料空氣經自潔式空氣過濾器除塵後進入空壓機，經過三級壓縮，兩段冷卻，出口壓力升至≤O. 57MPa，經過氮水預冷系統，空氣被冷卻到17°C後出空冷塔進入分子篩吸附系統。在分子篩吸附系統中空氣自下而上通過分子篩吸附器，空氣中所含的少量水分、二氧化碳、碳氫化合物等氣體和灰塵等固體雜質被相繼吸附乾淨，淨化後的空氣進入冷箱進行精餾。分子篩吸附器是成對交替使用的，一隻工作時另一隻被再生。當分子篩再生時分五步進行，分別為卸壓、加熱、冷吹、充壓和切換。當分子篩運行至充壓階段，充壓電磁閥得電自動打開，此時空壓機排氣量增多，出口壓力降低，影響到空氣進精餾塔的壓力，進而對精餾塔的精餾工況產生影響。由於在採用PS (Pressure Supply System)法之前空壓機出口壓力在檢測到異常的情況下都是人為進行幹預或操作，往往由於操作不及時或不夠精準而導致空氣進入精餾塔後引起工況不穩的問題發生，嚴重時甚至會直接導致喘振的發生而停車。為了確保空氣在分子篩充壓階段進入精餾塔的壓力平穩正常，需要對空壓機出口壓力調節器進行自動補償，即本發明下面要提到的PS (Pressure Supply System)法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種確保空氣進入精餾塔時工況的穩定和可靠的用於PS法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法。為解決上述問題，本發明所述的一種用於PS法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法，包括以下步驟
⑴在DCS控制器中，增加模擬量輸入Al模塊與輸出AO模塊；在所述DCS控制器中設計一個判斷壓力的FLAG標誌塊PICA1044 ;在所述DCS控制器中設計一個順序控制功能塊；在所述DCS控制器中設計一個計時功能塊CM，在所述計時功能塊CM中應用9個TIMER計時器，每個計時器計時設定為60s，並應用5個賦值塊作為數據賦值，每個賦值塊設定值為O. 01 MPa ；
⑵與空壓機出口壓力調節閥相連的PID調節控制器中設有與一級導葉和二級導葉相連的出口壓力控制器I及與放空閥和二級導葉相連的出口壓力控制器II ;所述出口壓力控制器I與所述出口壓力控制器II之間為串級調節方式；所述一級導葉與所述二級導葉為比例換算關係； ⑶分子篩充壓階段流程
分子篩再生時分別經卸壓8分鐘、-5'4°C加熱100分鐘、11(T130°C冷吹110分鐘後，當分子篩溫度值達到底限報警時進入充壓，此時充壓總管電磁閥、充壓出口電磁閥、充壓入口電磁閥打到程序模式，判斷所述充壓總管電磁閥打開，所述充壓出口電磁閥、所述充壓入口電磁閥關閉，給壓力所述PICA1044標誌塊賦值為I，充壓電磁閥開始充壓，充壓22分鐘後判斷分子篩壓差值小於等於8. OKpa,結束充壓步驟；並同時觸發所述DCS控制器中空壓機出口壓力補償時序；
⑷空壓機出口壓力自動補償計時迴路流程
啟動所述TIMER計時器，按照順序每隔60秒提高空壓機出口壓力調節閥設定值O. OlMPa,控制經歷5分鐘，共計提高O. 05 MPa,此時空壓機出口壓力值達到工況要求，之後再每隔60秒逐步降低O. OlMPa,進行5分鐘，壓力恢復至最初狀態結束，確保下一動作周期開始時壓力穩定正常，整個程序共計運行10分鐘；
(5)空壓機出口壓力調節閥控制流程
將空壓機出口壓力分別送入所述Al模塊分別作為所述出口壓力控制器1、所述壓力控制器II的過程值，當實際排氣壓力低於所述出口壓力控制器1、所述壓力控制器II設定的壓力時，經過所述PID調節控制器運算後，輸出的控制信號不斷增大，按一級導葉、二級導葉比例換算關係，通過所述AO模板控制一級導葉、二級導葉閥的打開開度；當實際排氣壓力大於所述出口壓力控制器1、所述壓力控制器II設定的壓力時，經過所述PID調節控制器運算後，輸出的控制信號不斷減小，按一級導葉、二級導葉比例換算關係，通過所述AO模板控制一級導葉、二級導葉閥的關閉。所述步驟⑵中出口壓力控制器II的設定值比所述出口壓力控制器I的設定值大
O.3KPaο本發明與現有技術相比具有以下優點
採用本發明方法，分子篩設備運行至充壓階段，在充壓電磁閥得電自動打開時，空壓機出口壓力調節器在DCS控制器中按設計好的時序和策略，自動實現空壓機出口壓力補償，在檢測到充壓結束後又恢復原先的出口壓力值，從而為下一次循環做好準備，確保空氣進入精餾塔時工況的穩定和可靠。本發明廣泛適用於利用深度冷凍空氣分離法(深冷法)來製造氧氣的企業。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。圖1為本發明分子篩吸附器的再生過程順控圖。圖2為本發明空壓機出口壓力自動補償計時迴路流程圖。圖3為本發明PICA10441/2控制器關係原理圖。圖4為本發明制氧空壓機出口壓力調節示意圖。圖中1 一DCS控制器 2 — PID調節控制器 3—出口壓力控制器I 4一出口壓力控制器II 5—一級導葉 6—二級導葉7—空壓機出口壓力8—放空閥。
具體實施方式
一種用於PS法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法，包括以下步驟
⑴在DCS控制器I中，增加模擬量輸入Al模塊與輸出AO模塊；在DCS控制器I中設計一個判斷壓力的FLAG標誌塊PICA1044 ;在003控制器I中設計一個順序控制功能塊；在DCS控制器I中設計一個計時功能塊CM，在計時功能塊CM中應用9個TIMER計時器，每個計時器計時設定為60s，並應用5個賦值塊作為數據賦值，每個賦值塊設定值為O. 01 MPa。⑵與空壓機出口壓力調節閥相連的PID調節控制器2中設有與一級導葉5和二級導葉6相連的出口壓力控制器I 3及與放空閥8和二級導葉6相連的出口壓力控制器II 4 ;出口壓力控制器I 3與出口壓力控制器II 4之間為串級調節方式；一級導葉5與二級導葉6為比例換算關係；出口壓力控制器II 4的設定值比出口壓力控制器I 3的設定值大
O.3KPaο⑶分子篩充壓階段流程(參見圖1)
分子篩再生時分別經卸壓8分鐘、-5'4°C加熱100分鐘、11(T130°C冷吹110分鐘後，當分子篩溫度值達到底限報警時進入充壓，此時充壓總管電磁閥、充壓出口電磁閥、充壓入口電磁閥打到程序模式，判斷充壓總管電磁閥打開，充壓出口電磁閥、充壓入口電磁閥關閉，給壓力PICA1044標誌塊賦值為1，充壓電磁閥開始充壓，充壓22分鐘後判斷分子篩壓差值小於等於8. OKpa,結束充壓步驟；並同時觸發DCS控制器I中空壓機出口壓力補償時序。⑷空壓機出口壓力自動補償計時迴路流程(參見圖2)
啟動所述TIMER計時器，按照順序每隔60秒提高空壓機出口壓力調節閥設定值
O.OlMPa，控制經歷5分鐘，共計提高O. 05 MPa，此時空壓機出口壓力值達到工況要求，之後再每隔60秒逐步降低O. OlMPa,進行5分鐘，壓力恢復至最初狀態結束，確保下一動作周期開始時壓力穩定正常，整個程序共計運行10分鐘。(5)空壓機出口壓力調節閥控制流程(參見圖3、圖4):
將空壓機出口壓力7分別送入Al模塊分別作為出口壓力控制器I 3、壓力控制器II 4的過程值，當實際排氣壓力低於出口壓力控制器I 3、壓力控制器II 4設定的壓力時，經過PID調節控制器2運算後，輸出的控制信號不斷增大，按一級導葉5、二級導葉6比例換算關係，通過AO模板控制一級導葉5、二級導葉6閥的打開開度；當實際排氣壓力大於出口壓力控制器I 3、壓力控制器II 4設定的壓力時，經過PID調節控制器2運算後，輸出的控制信號不斷減小，按一級導葉5、二級導葉6比例換算關係，通過AO模板控制一級導葉5、二級導葉6閥的關閉。
權利要求
1.一種用於PS法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法，包括以下步驟⑴在DCS控制器(I)中，增加模擬量輸入Al模塊與輸出AO模塊；在所述DCS控制器(I)中設計一個判斷壓力的FLAG標誌塊PICA1044 ;在所述DCS控制器(I)中設計一個順序控制功能塊；在所述DCS控制器(I)中設計一個計時功能塊CM，在所述計時功能塊CM中應用9個TIMER計時器，每個計時器計時設定為60s，並應用5個賦值塊作為數據賦值，每個賦值塊設定值為O. 01 MPa ;⑵與空壓機出口壓力調節閥相連的PID調節控制器(2)中設有與一級導葉(5)和二級導葉(6)相連的出口壓力控制器I (3)及與放空閥(8)和二級導葉(6)相連的出口壓力控制器II (4);所述出口壓力控制器I (3)與所述出口壓力控制器II (4)之間為串級調節方式； 所述一級導葉(5)與所述二級導葉(6)為比例換算關係；⑶分子篩充壓階段流程分子篩再生時分別經卸壓8分鐘、-5'4°C加熱100分鐘、11(T130°C冷吹110分鐘後， 當分子篩溫度值達到底限報警時進入充壓，此時充壓總管電磁閥、充壓出口電磁閥、充壓入口電磁閥打到程序模式，判斷所述充壓總管電磁閥打開，所述充壓出口電磁閥、所述充壓入口電磁閥關閉，給壓力所述PICA1044標誌塊賦值為I，充壓電磁閥開始充壓，充壓22分鐘後判斷分子篩壓差值小於等於8. OKpa,結束充壓步驟；並同時觸發所述DCS控制器(I)中空壓機出口壓力補償時序；⑷空壓機出口壓力自動補償計時迴路流程啟動所述TIMER計時器，按照順序每隔60秒提高空壓機出口壓力調節閥設定值O.OlMPa，控制經歷5分鐘，共計提高O. 05 MPa，此時空壓機出口壓力值達到工況要求，之後再每隔60秒逐步降低O. OlMPa,進行5分鐘，壓力恢復至最初狀態結束，確保下一動作周期開始時壓力穩定正常，整個程序共計運行10分鐘；(5)空壓機出口壓力調節閥控制流程將空壓機出口壓力(7)分別送入所述Al模塊分別作為所述出口壓力控制器I (3)、所述壓力控制器II (4)的過程值，當實際排氣壓力低於所述出口壓力控制器I (3)、所述壓力控制器II (4 )設定的壓力時，經過所述PID調節控制器(2 )運算後，輸出的控制信號不斷增大，按一級導葉(5)、二級導葉(6)比例換算關係，通過所述AO模板控制一級導葉(5)、二級導葉(6)閥的打開開度；當實際排氣壓力大於所述出口壓力控制器I (3)、所述壓力控制器 II (4 )設定的壓力時，經過所述PID調節控制器(2 )運算後，輸出的控制信號不斷減小，按一級導葉(5)、二級導葉(6)比例換算關係，通過所述AO模板控制一級導葉(5)、二級導葉(6) 閥的關閉。
2.如權利要求1所述的一種用於PS法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法，其特徵在於所述步驟⑵中出口壓力控制器II (4)的設定值比所述出口壓力控制器I (3)的設定值大 O. 3KPa。
全文摘要
本發明涉及一種用於PS法穩定空壓機出口壓力的自動控制方法，該方法包括以下步驟⑴在DCS控制器中，增加模擬量輸入AI模塊與輸出AO模塊；在DCS控制器中設計一個判斷壓力的FLAG標誌塊PICA1044；在DCS控制器中設計一個順序控制功能塊；在DCS控制器中設計一個計時功能塊CM；⑵與空壓機出口壓力調節閥相連的PID調節控制器中設有與一級導葉和二級導葉相連的出口壓力控制器Ⅰ及與放空閥和二級導葉相連的出口壓力控制器Ⅱ；出口壓力控制器Ⅰ與出口壓力控制器Ⅱ之間為串級調節方式；⑶分子篩充壓階段流程；⑷空壓機出口壓力自動補償計時迴路流程；⑸空壓機出口壓力調節閥控制流程。本發明自動實現空壓機出口壓力補償，可確保空氣進入精餾塔時工況的穩定和可靠。
文檔編號F04B49/06GK102996421SQ20121046775
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者朱芬梅, 陳友文, 周雙喜, 孫宏偉, 於飛, 吳正峰, 安飛鵬, 陳化川 申請人:甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司