论文摘要
我国在流程工业综合技术的研究方面同国外先进技术相比还存在很大的差距,主要体现在技术深度、基础应用研究、相关领域技术借用、系统化程度、集成能力、产品化程度以及产业化能力等各方面存在的不足。而在制氧产业,由于目前国内的大型制氧机组一般采用全进口或主要压缩系统采用进口设备,所以从硬件方面来讲不存在影响生产指标的因素,但与国外先进水平相比主要生产指标同样存在较大差距,以济南鲍德气体公司为例,目前在用六台制氧机,从工艺上讲都属于国际先进的第六代制氧流程,但生产工艺的稳定性、产品质量以及单位能耗都与国际先进水平存在较大差距。造成差距的原因是多方面的,包括设备状况、操作水平高低、控制水平的高低、操作人员的素质等,但最关键的因素体现在控制水平的差距,由于自动化程度低及控制理念的差距导致运行稳定性差、误操作率高、正常生产偏离最优工况的情况多等后果,因而对制氧控制进行进一步优化是很有现实意义的。制氧系统控制优化选取了工艺流程中几个对系统影响较大的关键控制,主要包括空压机防喘振+定压力（流量）控制、分子筛切换程控、上塔液氮节流阀自动控制、氧压机全自动控制以及自动变负荷的一些初步探索研究。这几个控制系统均为影响生产指标和设备运行可靠性的关键,通过对目前国内常用控制策略的分析提出改进措施是本课题主要研究的内容。制氧对空气气流的稳定性要求较高,无论是进塔的原料空气还是生产出的产品气体,其流量或压力波动超出一定范围就会造成工况紊乱、指标下降、能耗升高,所以对制氧的控制优化的其中一个原则就是稳定气流压力流量,空压机和分子筛切换系统的控制优化就围绕这一原则来进行。上塔液氮节流阀的控制,由于该阀影响因素较多而且不好划分重点干扰因素,故习惯上国内空分均不投入自动调节,我们通过进行深入的理论分析,着重对关键影响因素、阀门动作的幅度限制等进行了探索,通过组合控制来实现自动。氧压机全自动控制与全自动变负荷均属于系统工程,通过对工艺的深入研究,着重考虑生产的安全性、经济性,同时借鉴国外相关控制思路,实现系统的全自动控制。最终控制的实现依托原制氧机使用的日本横河CS3000DCS控制系统,该系统具有硬件可靠、程序组态方便等特点,易于实现控制思路。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 空压机防喘振+定压力（流量）控制1.1.2 分子筛切换控制1.1.3 上塔液氮节流阀自动控制1.1.4 氧压机全自动控制1.1.5 自动变负荷1.2 相关控制的国内外研究状况1.2.1 空压机防喘振+定压力（流量）控制的发展状况1.2.2 分子筛开关的发展状况1.2.3 上塔液氮节流阀自动控制的发展状况1.2.4 氧压机全自动控制的发展状况1.2.5 自动变负荷的发展状况1.3 本文的主要内容第2章 工艺结构及原理2.1 离心式空压机的基本结构和工作原理2.1.1 空压机的基本结构2.1.2 喘振对机组的危害2.1.3 防喘振控制原理2.2 分子筛吸附系统的基本结构和工作原理2.2.1 分子筛工艺流程2.2.2 分子筛再生原理2.2.3 分子筛控制原理2.3 上塔液氮节流阀的工艺原理2.3.1 上塔工艺流程2.3.2 V3阀控制原理2.4 自动变负荷2.4.1 林德自动变负荷原理2.4.2 实现自动变负荷主要思路2.5 离心式氧压机的工艺原理2.5.1 工艺流程2.5.2 控制要求第3章 控制思想及优化过程3.1 空压机防喘振+定压力（流量）控制3.1.1 空压机防喘振控制思想分析3.1.2 防喘振控制设计3.1.3 入口导叶的控制设计3.1.4 PID调节参数的整定3.2 分子筛吸附系统控制3.2.1 控制思想3.2.2 控制设计3.3 上塔液氮节流阀（V3）优化控制3.3.1 控制思想3.3.2 控制设计3.4 自动变负荷3.4.1 控制思想3.4.2 控制设计3.5 氧压机全自动控制3.5.1 控制思想3.5.2 控制设计第4章 优化控制在DCS中的实现4.1 引言4.2 控制系统硬件结构4.2.1 DCS控制系统结构4.2.2 现场硬件结构4.3 软件设计4.3.1 空压机系统优化设计4.3.2 分子筛系统优化设计4.3.3 上塔液氮节流阀优化设计4.3.4 自动变负荷设计4.3.5 氧压机全自动控制设计第5章 结论和后续工作5.1 结论5.2 工作总结5.3 后续工作参考文献攻读硕士学位期间发表的论文致谢学位论文评阅及答辩情况表
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