空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法
2024-02-28 19:44:15
專利名稱：空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法
技術領域：
本發明涉及一種空分裝置，尤其涉及一種在均壓和切換過程中可使分子篩始終保持氣流穩定的空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法。
背景技術：
空分裝置的空氣淨化系統通常採用兩個分子篩(A塔和B塔)過濾淨化空氣，一個分子篩在使用時，另外一個分子篩處於再生狀態。兩者交替運行，每個分子篩運行周期一般包括準備卸壓，卸壓，準備加熱，加熱，冷吹，準備加壓，加壓，準備切換，切換等九個步驟，兩個分子篩每天一般要相互切換三四次，而在實際使用過程中，分子篩從準備加壓階段到切換階段，空氣流量總是產生比較大的波動，從而引起流量調節器自動跟蹤調節空壓機入口開度，空氣量也隨之出現較大波動，而氣流波動對於精餾塔溫度和液位均產生一定的影響， 不僅影響產品的純度和產量，操作不及時還會引起氮塞等嚴重問題。
發明內容
本發明主要是提供了一種可自動補償分子篩在均壓和切換過程中的流量，從而使分子篩內的氣流始終保持平穩流動的空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法，解決了現有技術中存在的分子篩在均壓和切換過程中氣流產生波動，不僅導致產品的純度和產量下降，而且極易引發安全事故等的技術問題。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法，該方法包括如下步驟
1)在A、B塔的輸出端管道上設置出口流量計，出口流量計與控制系統相連，控制系統又通過進口流量調節器與A、B塔輸入端對應的空壓機排氣閥電連接、與A塔輸入閥Vl和A 塔輸出閥V3、B塔輸入閥V2和B塔輸出閥V4及A、B塔間的均壓閥V5電連接；
2)設定出口流量計測量值為F2，設定空壓機排氣流量值為F0，設定進口流量調節器的參考值為Fl，常態下F2= FO ；
3)設定A、B塔均壓補償值Δab,設定A塔切換補償值Δ a, B塔切換補償值Δ b ；
4)A、B塔均壓補償均壓開始時，控制系統控制均壓閥V5打開，進口流量調節器的參考值Fl增加Δ ab,空壓機排氣閥開度增加，空壓機的排氣流量值增加Δ ab，均壓結束時，進口流量調節器的參考值Fl減少Δ ab,空壓機排氣閥開度減小，空壓機的排氣流量值恢復至原排氣流量值F0，期間出口流量計測量值F2= FO ；
5 )A、B塔切換補償:
①當A塔向B塔切換時，控制系統控制A塔輸入閥VI、輸出閥V3及均壓閥V5關閉，B 塔輸入閥V2、輸出閥V4打開，出口流量計測量值為F2= FO+ Δ a,進口流量調節器參考值Fl 保持不變，空壓機的排氣流量值FO保持不變；
②當B塔向A塔切換時，控制系統控制B塔輸入閥V2、輸出閥V4及均壓閥V5關閉，A 塔輸入閥VI、輸出閥V3打開，出口流量計測量值為F2= FO+ Δ b，進口流量調節器參考值Fl保持不變，空壓機的排氣流量值FO保持不變。通過控制系統自動調控兩分子篩的交替運行，運行過程中出口流量計即時檢測出口流量並將檢測信息傳送至進口流量調節器，進口流量調節器自動比對分析後輸出參考值F1，控制系統根據參考值Fl控制空壓機排氣閥開度，即空壓機的排氣流量值F0，因此在分子篩從準備加壓階段到切換階段，即均壓開始時， 進入分子篩的空氣由原來的只通過一個分子篩(A塔或B塔)的狀態轉變為同時進入兩個分子篩，出口流量瞬間減少，因此需要增加一定的空氣量進行補償才能保持出口流量保持衡定不變，使出口流量計測量值F2= F0，此時控制系統將進口流量調節器的參考值Fl自動增加Δ ab，進口流量調節器根據新的參考值Fl+ Δ ab調節並增加空壓機排氣閥開度，使空壓機的排氣流量增加為FO+ Δ ab,以200000Nm3/h的總空氣量為例，需要的均壓補償值Δ ab 約為3000Nm3/h，均壓結束後再通過控制系統調控進口流量調節器的參考值由Fl+ Δ ab恢復到開始的F1，空壓機的排氣流量由FO+ Δ ab恢復到開始的F0，由此使均壓過程中的出口流量保持衡定不變；分子篩切換時，由於空壓機排氣閥開度不變，因此在理論上出口流量應該是基本恆定的，但由於兩個分子篩容器填充分子篩時存在阻力差異，分子篩出口管線的走向不同引起空氣管路壓降不同以及溫度變化等原因，使分子篩A，B切換後出口流量的顯示值不同，比如空壓機的排氣流量為200000Nm3/h，A切換到B時出口流量顯示為205000 Nm3/h，此時補償值Aa=5000 Nm3/h，而B切換到A時出口流量顯示為195000 Nm3/h，此時補償值Δ b=-5000 Nm3/h，兩者之差大約為3_5%，其屬於系統測量誤差，因此需要對流量測量值分別進行補償才能確保空壓機的排氣流量值FO維持不變，A切換到B時補償值為Δ a, B 切換到A時補償值為Δ b，即在切換開始，出口流量計測量值F2顯示為FO+ Δ a或FO+ Δ b 時，控制系統自動調節進口流量調節器參考值Fl保持不變，因此空壓機的排氣流量值FO也保持不變。因此系統在均壓和切換過程中自動補償分子篩流量，從而使流經分子篩的氣流始終保持衡定，系統安全可靠，成品氣的質量及產量得到了保證。作為優選，步驟4)中的均壓補償或步驟5)中的切換補償為線性補償。為避免補償引起設定值、測量值的突然變動，控制系統採用線性增加或減少，從而使參考值和測量值的變化相對平緩，進口流量調節器能夠穩定跟蹤調節，確保系統平穩運行。作為優選，步驟3)或步驟5)中的A塔切換補償值Δ a和B塔切換補償值Δ b採用中值算法
Δ a= F2a- (F2a+ F2b) /2 Δ b= F2b- (F2b+ F2a) /2
其中為A塔向B塔切換切時的出口流量計測量值，F2b為B塔向A塔切換切時的出口流量計測量值。補償的基準點以兩個分子篩切換後顯示流量的平均值為基準，這樣分子篩A流量需要減去一定流量，分子篩B需要加上一定流量，此種算法計算切換補償值，對於空壓機入口導葉的影響最小，系統穩定性好。因此，本發明的空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法具有下述優點空分裝置通過控制系統自動調節進口流量調節器的參考值Fl，再通過參考值Fl自動調節空壓機的排氣流量F0，從而可在均壓和切換過程中自動補償分子篩流量，確保分子篩出口流量衡定一致，系統穩定性好，保證了成品氣的質量和產量。
圖1是本發明中空分裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例
如圖1所示，本發明的一種空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法，該方法包括如下步驟
1)在A、B塔的輸出端管道上設置一個出口流量計，出口流量計與控制系統相連，控制系統又通過一個進口流量調節器與A、B塔輸入端對應的空壓機排氣閥電連接、與A塔輸入閥Vl和A塔輸出閥V3、B塔輸入閥V2和B塔輸出閥V4及A、B塔間的均壓閥V5電連接；
2)設定出口流量計測量值為F2，設定空壓機排氣流量值為F0，設定進口流量調節器的參考值為 Fl=200000 Nm3/h，常態下 F2= F0=200000 Nm3/h ；
3)設定A、B塔均壓補償值Δab=3000Nm3/h,設定A塔切換補償值Δ a=5000 Nm3/h, B 塔切換補償值Δ b=-5000 Nm3/h，二者均為為線性補償；
4)A、B塔均壓補償均壓開始時，控制系統控制均壓閥V5打開，進口流量調節器的參考值Fl增加Δ ab (3000Nm3/h)，空壓機排氣閥開度增加，空壓機的排氣流量值增加Δ ab，均壓結束時，進口流量調節器的參考值Fl減少Δ ab，空壓機排氣閥開度減小，空壓機的排氣流量值恢復至原排氣流量值F0=200000 Nm3/h，期間出口流量計測量值F2= FO ；
5)A、B塔切換補償:
①當A塔向B塔切換時，控制系統控制A塔輸入閥VI、輸出閥V3及均壓閥V5關閉，B 塔輸入閥V2、輸出閥V4打開，出口流量計測量值為F2= FO+ Δ a=205000 Nm3/h，進口流量調節器參考值Fl=200000 Nm3/h保持不變，空壓機的排氣流量值F0=200000 Nm3/h保持不變；
②當B塔向A塔切換時，控制系統控制B塔輸入閥V2、輸出閥V4及均壓閥V5關閉，A 塔輸入閥VI、輸出閥V3打開，出口流量計測量值為F2= F0+Ab=195000 Nm3/h，進口流量調節器參考值Fl=200000 Nm3/h保持不變，空壓機的排氣流量值F0=200000 Nm3/h保持不變。其中B塔切換補償值Δ b採用中值算法Δ b= F2b- (F2b+ F2a) /2
其中切換補償值Δ a和Ab採用中值算法，即 Δ a= F2a- (F2a+ F2b) /2=205000- (205000+195000) /2=5000 Ab= F2b- (F2b+ F2a) /2=195000- (195000+205000) /2=-5000 (F2a為A塔向B塔切換切時的出口流量計測量值，F2b為B塔向A塔切換切時的出口流量計測量值)。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明的構思作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
權利要求
1.一種空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)在A、B塔的輸出端管道上設置出口流量計，出口流量計與控制系統相連，控制系統又通過進口流量調節器與A、B塔輸入端對應的空壓機排氣閥電連接、與A塔輸入閥Vl和A 塔輸出閥V3、B塔輸入閥V2和B塔輸出閥V4及A、B塔間的均壓閥V5電連接；2)設定出口流量計測量值為F2，設定空壓機排氣流量值為F0，設定進口流量調節器的參考值為Fl，常態下F2= FO ；3)設定A、B塔均壓補償值Δab,設定A塔切換補償值Δ a, B塔切換補償值Δ b ；4)A、B塔均壓補償均壓開始時，控制系統控制均壓閥V5打開，進口流量調節器的參考值Fl增加Δ ab,空壓機排氣閥開度增加，空壓機的排氣流量值增加Δ ab，均壓結束時，進口流量調節器的參考值Fl減少Δ ab,空壓機排氣閥開度減小，空壓機的排氣流量值恢復至原排氣流量值F0，期間出口流量計測量值F2= FO ；5 )A、B塔切換補償:①當A塔向B塔切換時，控制系統控制A塔輸入閥VI、輸出閥V3及均壓閥V5關閉，B 塔輸入閥V2、輸出閥V4打開，出口流量計測量值為F2= FO+ Δ a,進口流量調節器參考值Fl 保持不變，空壓機的排氣流量值FO保持不變；②當B塔向A塔切換時，控制系統控制B塔輸入閥V2、輸出閥V4及均壓閥V5關閉，A 塔輸入閥VI、輸出閥V3打開，出口流量計測量值為F2= FO+ Δ b，進口流量調節器參考值Fl 保持不變，空壓機的排氣流量值FO保持不變。
2.根據權利要求1所述的空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法，其特徵在於 步驟4)中的均壓補償或步驟5)中的切換補償為線性補償。
3.根據權利要求1或2所述的空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法，其特徵在於步驟3)或步驟5)中的A塔切換補償值Δ a和B塔切換補償值Δ b採用中值算法Δ a= F2a- (F2a+ F2b) /2Δ b= F2b- (F2b+ F2a) /2其中為A塔向B塔切換切時的出口流量計測量值，F2b為B塔向A塔切換切時的出口流量計測量值。
全文摘要
本發明公開了一種空分裝置，提供了一種可自動補償分子篩在均壓和切換過程中的流量，從而使分子篩內的氣流始終保持平穩流動的空分裝置中分子篩流量無擾動補償控制方法，解決了現有技術中存在的分子篩在均壓和切換過程中氣流產生波動，不僅導致產品的純度和產量下降，而且極易引發安全事故等技術問題，該方法是通過控制系統自動調節和補償進口流量調節器的參考值F1，再通過參考值F1自動調節和補償空壓機的排氣流量F0，從而使均壓和切換過程中使用權分子篩出口流量保持均衡一致。
文檔編號B01D53/047GK102430317SQ20111027186
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者葉逍榮, 左建雄, 曹林虹, 李景玉, 查文杰, 祝振華 申請人:林德工程(杭州)有限公司