CN103760850B - 一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制氮设备技术领域，具体是一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置及方法，包括网络连接计算机及计算机编程工具PLC系统或DCS编程工具，其特征在于由空气压缩系统A上的过滤器一端通过管道和阀门连接空气预处理系统B中的粉尘过滤器后的主空气管路引洁净空气做过滤器的反吹气源，空气压缩系统A的另一端通过管道连接水分离系统I上的蝶阀一端，所有的电气设备上设有就地及远程两种启动装置，通过PLC或DCS编程控制系统和安全保护系统，保证该装置不间断供气。本发明同现有技术相比，其优点在于：全自动控制，通过网络实现实时远程监控制氮设备，保证装置的安全稳定启动、运行及停车；在异常情况时自动启动液氮备用系统，保证不间断供气。
Description
[技术领域]
本发明涉及制氮设备技术领域，具体是一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置及方法。
[背景技术]
制氮机是指以空气为原料，利用物理的方法，按变压吸附技术将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。根据不同原理，工业应用的制氮机可分为深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。
深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空，利用液氧和液氮的沸点不同，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气，但深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢，安装要求高、周期较长，适合大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。膜空分制氮是以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离，和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气快、增容方便等优点，但与相同规格的分子筛空分制氮机相比价格要高出15％以上，成本较高。
分子筛空分制氮是以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮，与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，受到中、小型制氮企业的广泛使用。
现有的制氮控制技术只是对单个调节回路进独立的控制，并没有将整套装置中的各个调节回路之间有机的结合起来，作为一个整体来进行控制，一般在装置附件设立一个控制室，装置启动需要现场操作人员就地启动空压机、精馏塔等系统，通过人工调节，使装置正常运转并产出合格的氮气产品，人工调节时控制量需要控制人员凭经验判断，难以准确控制，从而造成能源浪费，另外多个调节回路单独控制，控制复杂，浪费人力资源。
[发明内容]
本发明是为了解决现有技术中制氮技术采用各个调节回路独立控制造成能源及人力资源浪费的技术问题，提供一种能通过网络实现实时远程监控的有关制氮机的远程监控与无人控制的装置及方法。
为了实现上述目的，发明一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，包括作为计算机编程工具的PLC编程控制系统或DCS编程控制系统及网络连接计算机，由空气压缩系统A上的过滤器AF102的一端通过管道和阀门连接空气预处理系统B中粉尘过滤器AF301后的主空气管道，引干燥的低压空气通过滤器AF102反吹气源，空气压缩系统A的出口端通过管道连接水分离系统I上的蝶阀V606A的一端，空气预处理系统B上的粉尘过滤器AF301的出气管道通过分析仪系统C上的蝶阀V612连接冷箱系统F中的精馏塔下部的进口端，空气预处理系统B上的电加热器EH-301的进气管连接膨胀机制冷系统E上的冷角式截止阀V502和V503的抽头一端，空气预处理系统B上的气动蝶阀V301和V302管道抽头一端连接水分离系统I上的蝶阀V606B一端，分析仪系统C上的气动薄膜节阀V615的进气管连接冷箱系统F上的主换热器E503的出气管道，分析仪系统C上出气管道上设有三路气源管线，一路连接仪电控系统D上的阀V327一端做加温气源，一路连接仪电控系统D上的截止阀V322一端做膨胀机轴承气与密封气用，一路连接球阀V626-3一端做仪表气源，仪电控系统D上的截止阀V626-2连接产品输送系统J的低压缓冲罐ST601一端做备用仪表气源管路，膨胀机制冷系统E上的气动薄膜调节阀V504和V505之间的抽头一端连接冷箱系统F上的主换热器E503一端，冷箱系统F上的截止阀V509和V515分别连接在产品贮存系统G上的液氮储罐VIE-01A的止回阀V03和残液汽化器VAP-04之间的管道上，冷箱系统F上的气动调节阀V511一端连接产品贮存系统G中的气动薄膜调节阀V08一端，空温式汽化器VAP01一端抽头连接调压系统H的蝶阀V15一端组成，所述的空气压缩系统A、空气预处理系统B、水分离系统I、分析仪系统C、冷箱系统F、膨胀机制冷系统E、仪电控系统D、产品输送系统J、产品贮存系统G和调压系统H上均设有就地及远程两种启动装置，通过计算机编程工具PLC系统或DCS编程控制系统和安全保护系统，保证制氮机的远程监控与无人控制装置不间断供气。
所述的空气压缩系统A包括上部通过管道和阀门连接的过滤器AF101和AF102，空气压缩系统A包括下部管道上设有的截止阀V602以及截止阀V602下部管道上设有的流量温度就地显示仪表、流量中控仪表、温度中控仪表、PLC编程控制中控仪表、气动薄膜调节阀、放空消音器，所述的空气压缩系统还包括空压机、冷却水回水、温度就地仪表、冷却水进水、消声器及阀门。
所述的空气预处理系统B的粉尘过滤器AF301的出气管道上设有就地仪表和中控仪表，所述的中控仪表信号线上设有PLC编程控制系统，粉尘过滤器AF301的进气管道上左右两端接有球阀V314和气动蝶阀V309、球阀V315和气动蝶阀V310的两个并联回路，在两个气动蝶阀上分别设有三通电磁阀和PLC编程控制系统，所述的球阀V314和气动蝶阀V309抽头一端连接管道和气动蝶阀V307一端，气动蝶阀V307另一端连接气动蝶阀V308一端，气动蝶阀V308另一端通过保温管道连接气动蝶阀V310一端，并抽头一端连接分子筛吸附器MS302一端和球阀V319B一端，球阀V319B另一端连接调节阀V311一端，调节阀V311另一端连接球阀V319一端，球阀V319另一端连接气动蝶阀V307与管道一端，并抽头一端连接分子筛吸附器MS301一端，所述的气动蝶阀V307和V308与调节阀V311上分别设有三通电磁阀和PLC编程控制系统，分子筛吸附器MS301的另一端通过管道依次接有球阀V318A、气动蝶阀V303和V301、球阀V312一端，分子筛吸附器MS302的另一端通过管道依次接有球阀V318B、气动蝶阀V304和V302、球阀V313一端，所述的球阀V318A通过气动截止阀V305和V306与球阀V318B另一端连接在一起，所述的气动蝶阀V303的另一端与气动蝶阀V304的一端连接，并抽头一端与气动截止阀V306之间的抽头一端连接用以放空，所述的气动截止阀V305、V306和气动蝶阀V303、V304、V301、V302上分别设有三通电磁阀和PLC编程控制系统，所述的气动蝶阀V301的另一端与气动蝶阀V302串接在一起，所述的球阀V312和V313的另一端串接在一起，并抽头一端上连气动蝶阀V301和V302的抽头一端，下连水分离系统I上的蝶阀V606B一端，并设有温度显示和PLC编程控制系统，所述的电加热器EH-301通过保温管道连接到两气动蝶阀V307和V308之间的再生气管道上，所述的两个分子筛吸附器的出气管路上设有压力显示仪表和PLC编程控制系统，所述的两个分子筛吸附器的进气管路上设有温度显示和PLC编程控制系统。
所述的分析仪系统C上的气动薄膜调节阀V615的进口管道设有就地仪表和中控仪表，所述的中控仪表设有PLC编程控制系统，分析仪系统C上的气动薄膜调节阀V614的进口管道上设有就地仪表和中控仪表，分析仪系统C上的气动蝶阀V628上设有三通电磁阀和PLC编程控制系统。
所述的仪电控系统D中的加温气管的进口端上设有就地仪表和PLC编程控制系统，仪电控系统D轴承气和密封气的两路管道也设有就地仪表，仪电控系统D中的膨胀机过滤及备用气罐上还设有就地仪表。
所述的膨胀机制冷系统E两路透平膨胀机ET501、ET502出气管道上设有PLC编程控制系统，所述的透平膨胀机ET501、ET502的过滤器管道上设有就地仪表压力显示。
所述的冷箱系统F上部设有主冷凝蒸发器E502，主冷凝蒸发器E502的上部设有就地仪表温度显示和中控仪表控制，在精馏塔C501左部管道上设有主换热器E503和温度与压力仪表，所述的精馏塔C501各路管道连接空压机上的各路信号管道。
所述的产品贮存系统G中的液氮储罐VIE-01A右部表面设有压力液面显示仪表，液氮储罐VIE-01A左下部设有管道和阀门连接的空温式汽化器VAP01和VAP02，液氮储罐右下部设有管道和阀门连接的残液汽化器VAP-04，所述的产品输送系统J上设有中控仪表液态显示。
所述的调压系统H设有分析报警PLC编程控制系统和中控仪表装置，所述的水分离系统I的压缩机上设有压力仪表，水分离系统I中的水分离器WS201上设有温度仪表。
一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置的方法，包括网络连接计算机及计算机编程工具PLC系统，该方法采用深冷法分离空气，压缩空气经过分子筛吸附器除去杂质气体后进入精馏塔，在低温下经过精馏在塔顶产品出口得到产品氮气，整套系统由空气压缩系统，预冷机，纯化器，电加热器，膨胀机制冷系统，换热器，精馏塔设备，输运与贮存系统，分析仪系统，仪电控制系统组成，整套系统所有电气设备的硬件上都设有就地及远程两种启动方式，通过PLC式DCS的编程控制系统和安全保护系统，保证该装置的安全稳定启动，运行及停车，一旦出现异常，自动启动液氮备用系统，保证不间断供气，包括以下步骤:
a.当遇到各种危险情况，需要紧急停车时，可以通过远程或就地紧急停车按钮将装置安全停下：
当紧急停车按钮被按下时，系统会产生如下动作：停主空压机，自动切断冷箱加工空气，停膨胀机，停预冷机，停纯化器程序、停电加热器，关闭气氮产品输出阀及液氮产品输出阀，当装置产品输出阀关闭后，贮罐压力降低(PIC611)，备用系统根据贮罐压力变化，自动找开备用系统液氮气化供应阀V16以维持PI611的压力，保证不间断供气；
b.空压机的控制
i.当启满足以下条件时，空压机允许启动：空压机自身来的信号允许启动，即本机备妥；纯化器就绪；进冷箱空气箱全关；
ii.当发生以下情况时，空压机可自动停车：空压机自身连锁因素触发跳车；制氮装置紧急停车按钮被按下；
c.预冷机的控制
i.预冷机自身带有温度控制系统，可以控制出口温度在5～8度之间；
ii.当空气负荷过大，预冷机出口温度会升高，当高于一定值时(20℃)，如果继续运行下去，会对后系统产生危害，此时系统会自动连锁冷箱停车，防止纯化器穿透，水分、二氧化碳等有害杂质带入冷箱；
iii.当空气负荷过低，预冷机出口温度会低于5度，如果继续降低，空气中的水分有结冰的危险，当温度低于2度时，此时系统会自动停下预冷机，等温度回升至5度时再启动预冷机；
d.纯化器的控制
i.电加热器的控制：
(1)电加热器内电热丝分三组，正常使用两组，在预冷机故障时，吸附周期缩短为4小时，同时再生时投用第三组加热丝，电加热器控制再生气出电加热器温度稳定(180度)；
(2)电加热器设出口温度高高连锁及再生气流量低低连锁，防止电加热器干烧，电热丝烧坏；
ii.纯化器的时间步序控制
纯化器吸附筒共2台，一台吸附，一台再生，两台交替切断使用，吸附周期根据预冷机的情况分4小时周期(无预冷机工况)和8小时(有预冷机工况)，吸附按照以下步骤进行交替进行：均压—并联—1号筒泄压--1号筒加热--1号筒冷吹--均压—并联--2号筒泄压--2号筒加热--2号筒冷吹；
iii.纯化器启动条件：空压机运行，预冷机出口温度没有达到高高值(20℃)
iv.再生气流量控制
(1)再生气流量由PIC-603控制，它将多余的再生气排放至消声器SL-301；
(2)此控制器与分子筛步序相关，加热开始和冷吹结束时会引起再生气需求量的剧大变化，在分子筛相关步骤(加热和准备充压)开始时分子筛顺序控制器预先设定V628(PIC603)的开度，在加热开始时强制输出阀位信号到20％然后回到自动模式；在准备充压开始时强制输出阀位信号到75％然后回到自动模式；
e.冷箱的控制
i.冷箱的停车
(1)当出现下列情况时，冷箱会自动停车：空压机泄载或停车；V612关闭；纯化器出口温度高于60℃；纯化器出口压力低于5bar主冷液位低于20％；纯化器顺控延时超过75分钟；
(2)冷箱停车后产生以下动作：V612电磁阀失电关闭，V601全开，FIC604-1及FIC604-2强制手动输出0，全关V614、V615，全关膨胀机进口阀V504、V505，停膨胀机，关液空节流阀V510，全开再生气旁通阀V325，膨胀机旁通阀V501强制手动关闭，全关排液阀V18，再生气放空阀V628强制打自动，全关液氮输出阀V511,液氮罐进口阀V08A,开液氮排放阀V09A；
ii.冷箱允许启动条件：精馏塔底液位不高于75％；主冷液位不高于90％；
f.透平膨胀机的控制
i.膨胀机停车连锁
(1)引起膨胀机跳车的原因：膨胀机转速高(SIACS501/502)；轴承气压力低(PIAS401/402)；HIC612关闭(冷箱停车)；
(2)膨胀机跳车后动作：关闭进口阀V504/V505，停膨胀机；
ii.膨胀机进口阀控制
膨胀机进口阀由主冷液位(LIAC502-1)及膨胀机转速(SIACS501/502)低选控制；
iii.膨胀机旁通阀控制
膨胀机旁通阀由主冷压力PI506控制，压力高开大，反之关小；
g.精馏塔的控制
i.根据产品氮的提取率，设定空氮比，即入塔空气量与产品氮的比率，当空压机电流处于电大允许工作电流以下时，装置运行在产量约束模式下，根据客户用量确定氮气产量，根据产量来调整空压机负荷；当电机电流已经达到最大允许工作电流时，装置转换到电机约束模式下，空压机入塔空气量来及空氮比来确定装置产量大小；与此同时设置产量设定值上、下限；
ii.入塔空气量与装置冷量息息相关，冷量多入塔空气量增加，反之，空气量减少，制氮装置冷量的控制通过膨胀机负荷大小以及液氮产品取出量来里进行调整，膨胀机一般用来对整体的大的冷量平衡进行调整，微小的冷量变化可以通过塔阻的变化反应出来，通过液氮产品取出阀来调整；
iii.根据主冷液位上升或下降趋势的来判断装置冷量的多少，主冷液位上升，说明冷量多，需要关膨胀机，主冷液位下降，说明冷量少，需要开膨胀机；
iv.膨胀机负荷设置上限，防止膨胀机超速；
v.膨胀机负荷设置下限，防止因主冷液位反应滞后，导致膨胀机超调而影响空分工况紊乱；
vi.塔阻高时，说明冷量多，开大液氮取出阀，增加冷量对外输出；
vii.塔阻低时，说明冷量少，关小液氮取出阀，减少冷量对外输出；
viii.气氮产品输出根据流量自动控制，流量设定值由加工空气量根据空氮比计算，自动赋值给流量控制器；
ix.下塔液位根据液空节流控制；
x.产品纯度采用双分析仪监测，任意一分析仪检测出产品质量超标，即自动切断气体及液体产品的输出，自动启动备用系统，保证供往客户管网的氮气质量是合格的，并且是连续不中断的；
h.产品的控制
i.气氮产品流量控制
气动薄膜调节阀V615由流量计FIC604-V615及压力控制器PIC605低选控制，产品放空阀V614由FIC604-614控制，FIC604-V614的设定值比FIC604-V615的设定值小10％；
ii.气氮产品纯度分析控制
当产品纯度AIAS-601A或AIAS602纯度氧含量高高时，动作如下：关闭气动薄膜调节阀V615，打开气氮产品放空阀V614，预置开度值(60％)然后回到自动，打开电磁阀V638(当氮气产品纯度合格后，气动薄膜调节阀V615打开，V638延迟30s后再关闭)，关闭液氮产品阀V511，置手动，关闭液氮去储槽阀V08A(操作员在PLC上手动复位)，打开液氮吹扫阀V09A(操作员在PLC上手动复位)；
iii.气氮产品温度控制
当气氮产品温度TIAS-604温度低低时，动作如下：关闭气动薄膜调节阀V615，关闭氮气放空阀V614；
iv.液氮产品阀控制
(1)主冷液位LIACS-502增高，开大V511；反之，关小；PDIAC-501阻力变大，开大V511；反之，关小，LIACS-502与PDIAC-501一起控制时，V511开度在两者之间进行低选，V511开度设置上限，上限值可改写，防止液氮取出量过大，导致工况失控；
(2)当液氮储罐的液位LIAS-1801A高的时候(97％)，自动关闭液氮产品阀V511；
(3)当下塔压力与液体储罐压力差值小于0.2Bar时，自动关闭液氮产品阀V511；
v.分析仪柜吹扫电磁阀控制：
AIAS-601A>9PPM，打开保护气电磁阀，同时：关闭气动薄膜调节阀V615，关闭液氮产品阀V511，关闭液氮去储槽阀V08A(操作员在PLC上手动打开)，打开液氮吹扫阀V09(操作员在PLC上手动打开)；
i.后备系统控制
当装置因各种原因连锁导致气动薄膜调节阀V615关闭时，管网贮气罐压力PIC611会降低，此时备用系统贮存的液氮经气化器气化成后，通过V16阀自动补充到管网，以保证不间断供气，即贮罐压力PIC611控制V16阀动作，压力低时开大此阀；反之关小。
本发明同现有技术相比，其优点在于：全自动控制，通过网络实现实时远程监控制氮设备，所有电气设备从硬件上都配置了就地及远程两种启动方式，通过先进的控制系统及安全保护系统，保证装置的安全稳定启动、运行及停车；在异常情况时自动启动液氮备用系统，保证不间断供气，控制简单、节省成本。
[附图说明]
图1为本发明的原理图；
图2为本发明空气压缩系统A的具体原理图；
图3为本发明空气预处理系统B的具体原理图；
图4为本发明分析仪系统C的具体原理图；
图5为本发明仪电控系统D的具体原理图；
图6为本发明膨胀机制冷系统E的具体原理图；
图7为本发明冷箱系统F的具体原理图；
图8为本发明产品贮存系统G的具体原理图；
图9为本发明调压系统H的具体原理图；
图10为本发明水分离系统I的具体原理图；
图11为本发明产品输送系统J的具体原理图；
指定图1作为本发明的摘要附图。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1至图11所示，一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，包括网络连接计算机及计算机编程工具PLC系统或DCS编程系统，由空气压缩系统A上的过滤器AF102的一端通过管道和阀门连接空气预处理系统B中粉尘过滤器AF301后的进气管道，引干燥的低压空气通过滤器AF102反吹气源，空气压缩系统A的另一端通过管道连接水分离系统I上的蝶阀V606A一端，空气预处理系统B上的粉尘过滤器AF301的出口管道通过分析仪系统C上的蝶阀V612连接冷箱系统F中的精馏塔下部的进口端，空气预处理系统B上的电加热器EH-301的进气管连接膨胀机制冷系统E上的冷角式截止阀V502和V503的抽头一端，空气预处理系统B上的蝶阀V301和V302管道抽头一端连接水分离系统I上的蝶阀V606B一端，分析仪系统C上的气动薄膜调节阀V615的进气管连接冷箱系统F上的主换热器E503的出气管道，分析仪系统C上出气管道上设有三路气源管线，一路连接仪电控系统D上的阀V327一端做加温气源，一路连接仪电控系统D上的截止阀V322一端做膨胀机轴承气与密封气用，一路连接球阀V626-3一端做仪表气源，仪电控系统D上的截止阀V626-2连接产品输送系统J的低压缓冲罐ST601一端做备用仪表气源管路，膨胀机制冷系统E上的气动薄膜调节阀V504和V505之间的抽头一端连接冷箱系统F上的主换热器E503一端，冷箱系统F上的截止阀V509和V515分别连接在产品贮存系统G上的液氮储罐VIE-01A的止回阀V03和残液汽化器VAP-04之间的管道上，冷箱系统F上的气动调节阀V511一端连接产品贮存系统G中的气动薄膜调节阀V08一端，空温式汽化器VAP01一端抽头连接调压系统H的蝶阀V15一端组成，上述所有的电气设备上设有就地及远程两种启动装置，通过PLC或DCS编程控制系统和安全保护系统，保证该装置不间断供气。
实施例2
一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置的方法，包括网络连接计算机及PLC编程应用工具，该方法采用深冷法分离空气，压缩空气经过分子筛吸附器除去杂质气体后进入精馏塔，在低温下经过精馏在塔顶产品出口得到产品氮气，整套系统由空气压缩系统，预冷机，纯化器，电加热器，膨胀机制冷系统，换热器，精馏塔设备，输运与贮存系统，分析仪系统，仪电控制系统组成，整套系统所有电气设备的硬件上都设有就地及远程两种启动方式，通过PLC式DCS的编程控制系统和安全保护系统，保证该装置的安全稳定启动，运行及停车，一旦出现异常，自动启动液氮备用系统，保证不间断供气，包括以下步骤:
j.当遇到各种危险情况，需要紧急停车时，可以通过远程或就地紧急停车按钮将装置安全停下：
当紧急停车按钮被按下时，系统会产生如下动作：停主空压机，自动切断冷箱加工空气，停膨胀机，停预冷机，停纯化器程序、停电加热器，关闭气氮产品输出阀及液氮产品输出阀，当装置产品输出阀关闭后，贮罐压力降低(PIC611)，备用系统根据贮罐压力变化，自动找开备用系统液氮气化供应阀V16以维持PI611的压力，保证不间断供气；
k.空压机的控制
iii.当启满足以下条件时，空压机允许启动：空压机自身来的信号允许启动，即本机备妥；纯化器就绪；进冷箱空气箱全关；
iv.当发生以下情况时，空压机可自动停车：空压机自身连锁因素触发跳车；制氮装置紧急停车按钮被按下；
l.预冷机的控制
iv.预冷机自身带有温度控制系统，可以控制出口温度在5～8度之间；
v.当空气负荷过大，预冷机出口温度会升高，当高于一定值时(20℃)，如果继续运行下去，会对后系统产生危害，此时系统会自动连锁冷箱停车，防止纯化器穿透，水分、二氧化碳等有害杂质带入冷箱；
vi.当空气负荷过低，预冷机出口温度会低于5度，如果继续降低，空气中的水分有结冰的危险，当温度低于2度时，此时系统会自动停下预冷机，等温度回升至5度时再启动预冷机；
m.纯化器的控制
v.电加热器的控制：
(3)电加热器内电热丝分三组，正常使用两组，在预冷机故障时，吸附周期缩短为4小时，同时再生时投用第三组加热丝，电加热器控制再生气出电加热器温度稳定(180度)；
(4)电加热器设出口温度高高连锁及再生气流量低低连锁，防止电加热器干烧，电热丝烧坏；
vi.纯化器的时间步序控制
纯化器吸附筒共2台，一台吸附，一台再生，两台交替切断使用，吸附周期根据预冷机的情况分4小时周期(无预冷机工况)和8小时(有预冷机工况)，吸附按照以下步骤进行交替进行：均压—并联—1号筒泄压--1号筒加热--1号筒冷吹--均压—并联--2号筒泄压--2号筒加热--2号筒冷吹；
vii.纯化器启动条件：空压机运行，预冷机出口温度没有达到高高值(20℃)
viii.再生气流量控制
(3)再生气流量由PIC-603控制，它将多余的再生气排放至消声器SL-301；
(4)此控制器与分子筛步序相关，加热开始和冷吹结束时会引起再生气需求量的剧大变化，在分子筛相关步骤(加热和准备充压)开始时分子筛顺序控制器预先设定V628(PIC603)的开度，在加热开始时强制输出阀位信号到20％然后回到自动模式；在准备充压开始时强制输出阀位信号到75％然后回到自动模式；
n.冷箱的控制
iii.冷箱的停车
(3)当出现下列情况时，冷箱会自动停车：空压机泄载或停车；V612关闭；纯化器出口温度高于60℃；纯化器出口压力低于5bar主冷液位低于20％；纯化器顺控延时超过75分钟；
(4)冷箱停车后产生以下动作：V612电磁阀失电关闭，V601全开，FIC604-1及FIC604-2强制手动输出0，全关V614、V615，全关膨胀机进口阀V504、V505，停膨胀机，关液空节流阀V510，全开再生气旁通阀V325，膨胀机旁通阀V501强制手动关闭，全关排液阀V18，再生气放空阀V628强制打自动，全关液氮输出阀V511,液氮罐进口阀V08A,开液氮排放阀V09A；
iv.冷箱允许启动条件：精馏塔底液位不高于75％；主冷液位不高于90％；
o.透平膨胀机的控制
iv.膨胀机停车连锁
(3)引起膨胀机跳车的原因：膨胀机转速高(SIACS501/502)；轴承气压力低(PIAS401/402)；HIC612关闭(冷箱停车)；
(4)膨胀机跳车后动作：关闭进口阀V504/V505，停膨胀机；
v.膨胀机进口阀控制
膨胀机进口阀由主冷液位(LIAC502-1)及膨胀机转速(SIACS501/502)低选控制；
vi.膨胀机旁通阀控制
膨胀机旁通阀由主冷压力PI506控制，压力高开大，反之关小；
p.精馏塔的控制
xi.根据产品氮的提取率，设定空氮比，即入塔空气量与产品氮的比率，当空压机电流处于电大允许工作电流以下时，装置运行在产量约束模式下，根据客户用量确定氮气产量，根据产量来调整空压机负荷；当电机电流已经达到最大允许工作电流时，装置转换到电机约束模式下，空压机入塔空气量来及空氮比来确定装置产量大小；与此同时设置产量设定值上、下限；
xii.入塔空气量与装置冷量息息相关，冷量多入塔空气量增加，反之，空气量减少，制氮装置冷量的控制通过膨胀机负荷大小以及液氮产品取出量来里进行调整，膨胀机一般用来对整体的大的冷量平衡进行调整，微小的冷量变化可以通过塔阻的变化反应出来，通过液氮产品取出阀来调整；
xiii.根据主冷液位上升或下降趋势的来判断装置冷量的多少，主冷液位上升，说明冷量多，需要关膨胀机，主冷液位下降，说明冷量少，需要开膨胀机；
xiv.膨胀机负荷设置上限，防止膨胀机超速；
xv.膨胀机负荷设置下限，防止因主冷液位反应滞后，导致膨胀机超调而影响空分工况紊乱；
xvi.塔阻高时，说明冷量多，开大液氮取出阀，增加冷量对外输出；
xvii.塔阻低时，说明冷量少，关小液氮取出阀，减少冷量对外输出；
xviii.气氮产品输出根据流量自动控制，流量设定值由加工空气量根据空氮比计算，自动赋值给流量控制器；
xix.下塔液位根据液空节流控制；
xx.产品纯度采用双分析仪监测，任意一分析仪检测出产品质量超标，即自动切断气体及液体产品的输出，自动启动备用系统，保证供往客户管网的氮气质量是合格的，并且是连续不中断的；
q.产品的控制
vi.气氮产品流量控制
产品阀V615由流量计FIC604-V615及压力控制器PIC605低选控制，产品放空阀V614由FIC604-614控制，FIC604-V614的设定值比FIC604-V615的设定值小10％；
vii.气氮产品纯度分析控制
当产品纯度AIAS-601A或AIAS602纯度氧含量高高时，动作如下：关闭气氮产品阀V615，打开气氮产品放空阀V614，预置开度值(60％)然后回到自动，打开电磁阀V638(当氮气产品纯度合格后，氮气产品阀V615打开，V638延迟30s后再关闭)，关闭液氮产品阀V511，置手动，关闭液氮去储槽阀V08A(操作员在PLC上手动复位)，打开液氮吹扫阀V09A(操作员在PLC上手动复位)；
viii.气氮产品温度控制
当气氮产品温度TIAS-604温度低低时，动作如下：关闭氮气产品阀V615，关闭氮气放空阀V614；
ix.液氮产品阀控制
(4)主冷液位LIACS-502增高，开大V511；反之，关小；PDIAC-501阻力变大，开大V511；反之，关小，LIACS-502与PDIAC-501一起控制时，V511开度在两者之间进行低选，V511开度设置上限，上限值可改写，防止液氮取出量过大，导致工况失控；
(5)当液氮储罐的液位LIAS-1801A高的时候(97％)，自动关闭液氮产品阀V511；
(6)当下塔压力与液体储罐压力差值小于0.2Bar时，自动关闭液氮产品阀V511；
x.分析仪柜吹扫电磁阀控制：
AIAS-601A>9PPM，打开保护气电磁阀，同时：关闭氮气产品阀V615，关闭液氮产品阀V511，关闭液氮去储槽阀V08A(操作员在PLC上手动打开)，打开液氮吹扫阀V09(操作员在PLC上手动打开)；
r.后备系统控制
当装置因各种原因连锁导致产品输出阀V615关闭时，管网贮气罐压力PIC611会降低，此时备用系统贮存的液氮经气化器气化成后，通过V16阀自动补充到管网，以保证不间断供气，即贮罐压力PIC611控制V16阀动作，压力低时开大此阀；反之关小。
Claims (9)
1.一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，包括作为计算机编程工具的PLC编程控制系统或DCS编程控制系统及网络连接计算机，其特征在于由空气压缩系统(A)上的过滤器AF102的一端通过管道和阀门连接空气预处理系统(B)中粉尘过滤器AF301后的主空气管道，引干燥的低压空气通过滤器AF102反吹气源，空气压缩系统(A)的出口端通过管道连接水分离系统(I)上的蝶阀V606A的一端，空气预处理系统(B)上的粉尘过滤器AF301的出气管道通过分析仪系统(C)上的蝶阀V612连接冷箱系统(F)中的精馏塔下部的进口端，空气预处理系统(B)上的电加热器EH-301的进气管连接膨胀机制冷系统(E)上的冷角式截止阀V502和V503的抽头一端，空气预处理系统(B)上的气动蝶阀V301和V302管道抽头一端连接水分离系统(I)上的蝶阀V606B一端，分析仪系统(C)上的气动薄膜调节阀V615的进气管连接冷箱系统(F)上的主换热器E503的出气管道，分析仪系统(C)上出气管道上设有三路气源管线，一路连接仪电控系统(D)上的阀V327一端做加温气源，一路连接仪电控系统(D)上的截止阀V322一端做膨胀机轴承气与密封气用，一路连接球阀V626-3一端做仪表气源，仪电控系统(D)上的截止阀V626-2连接产品输送系统(J)的低压缓冲罐ST601一端做备用仪表气源管路，膨胀机制冷系统(E)上的气动薄膜调节阀V504和V505之间的抽头一端连接冷箱系统(F)上的主换热器E503一端，冷箱系统(F)上的截止阀V509和V515分别连接在产品贮存系统(G)上的液氮储罐VIE-01A的止回阀V03和残液汽化器VAP-04之间的管道上，冷箱系统(F)上的气动调节阀V511一端连接产品贮存系统(G)中的气动薄膜调节阀V08一端，空温式汽化器VAP01一端抽头连接调压系统(H)的蝶阀V15一端组成，所述的空气压缩系统(A)、空气预处理系统(B)、水分离系统(I)、分析仪系统(C)、冷箱系统(F)、膨胀机制冷系统(E)、仪电控系统(D)、产品输送系统(J)、 产品贮存系统(G)和调压系统(H)上均设有就地及远程两种启动装置，通过计算机编程工具PLC系统或DCS编程控制系统和安全保护系统，保证制氮机的远程监控与无人控制装置不间断供气。
2.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在于所述的空气压缩系统(A)包括上部通过管道和阀门连接的过滤器AF101和AF102，空气压缩系统(A)包括下部管道上设有的截止阀V602以及截止阀V602下部管道上设有的流量温度就地显示仪表、流量中控仪表、温度中控仪表、PLC编程控制中控仪表、气动薄膜调节阀、放空消音器，所述的空气压缩系统还包括空压机、冷却水回水、温度就地仪表、冷却水进水、消声器及阀门。
3.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在于所述的空气预处理系统(B)的粉尘过滤器AF301的出气管道上设有就地仪表和中控仪表，所述的中控仪表信号线上设有PLC编程控制系统，粉尘过滤器AF301的进气管道上左右两端接有球阀V314和气动蝶阀V309、球阀V315和气动蝶阀V310的两个并联回路，在两个气动蝶阀上分别设有三通电磁阀和PLC编程控制系统，所述的球阀V314和气动蝶阀V309抽头一端连接管道和气动蝶阀V307一端，气动蝶阀V307另一端连接气动蝶阀V308一端，气动蝶阀V308另一端通过保温管道连接气动蝶阀V310一端，并抽头一端连接分子筛吸附器MS302一端和球阀V319B一端，球阀V319B另一端连接调节阀V311一端，调节阀V311另一端连接球阀V319一端，球阀V319另一端连接气动蝶阀V307与管道一端，并抽头一端连接分子筛吸附器MS301一端，所述的气动蝶阀V307和V308与调节阀V311上分别设有三通电磁阀和PLC编程控制系统，分子筛吸附器MS301的另一端通过管道依次接有球阀V318A、气动蝶阀V303和V301、球阀V312一端， 分子筛吸附器MS302的另一端通过管道依次接有球阀V318B、气动蝶阀V304和V302、球阀V313一端，所述的球阀V318A通过气动截止阀V305和V306与球阀V318B另一端连接在一起，所述的气动蝶阀V303的另一端与气动蝶阀V304的一端连接，并抽头一端与气动截止阀V306之间的抽头一端连接用以放空，所述的气动截止阀V305、V306和气动蝶阀V303、V304、V301、V302上分别设有三通电磁阀和PLC编程控制系统，所述的气动蝶阀V301的另一端与气动蝶阀V302串接在一起，所述的球阀V312和V313的另一端串接在一起，并抽头一端上连气动蝶阀V301和V302的抽头一端，下连水分离系统(I)上的蝶阀V606B一端，并设有温度显示和PLC编程控制系统，所述的电加热器EH-301通过保温管道连接到两气动蝶阀V307和V308之间的再生气管道上，所述的两个分子筛吸附器的出气管路上设有压力显示仪表和PLC编程控制系统，所述的两个分子筛吸附器的进气管路上设有温度显示和PLC编程控制系统。
4.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在所述的分析仪系统(C)上的气动薄膜调节阀V615的进口管道设有就地仪表和中控仪表，所述的中控仪表设有PLC编程控制系统，分析仪系统(C)上的气动薄膜调节阀V614的进口管道上设有就地仪表和中控仪表，分析仪系统(C)上的气动蝶阀V628上设有三通电磁阀和PLC编程控制系统。
5.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在于所述的仪电控系统(D)中的加温气管的进口端上设有就地仪表和PLC编程控制系统，仪电控系统(D)轴承气和密封气的两路管道也设有就地仪表，仪电控系统(D)中的膨胀机过滤器及备用气罐上还设有就地仪表。
6.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在于所述的膨胀机制冷系统(E)两路透平膨胀机ET501、ET502出气管道上设有PLC编程控制系统，所述的透平膨胀机ET501、ET502的过滤器管道上设有就地仪表压力显示。
7.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在于所述的冷箱系统(F)上部设有主冷凝蒸发器E502，主冷凝蒸发器E502的上部设有就地仪表温度显示和中控仪表控制，在精馏塔C501左部管道上设有主换热器E503和温度与压力仪表，所述的精馏塔C501各路管道连接空压机上的各路信号管道。
8.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在于所述的产品贮存系统(G)中的液氮储罐VIE-01A右部表面设有压力液面显示仪表，液氮储罐VIE-01A左下部设有管道和阀门连接的空温式汽化器VAP01和VAP02，液氮储罐右下部设有管道和阀门连接的残液汽化器VAP-04，所述的产品输送系统(J)上设有中控仪表液态显示。
9.如权利要求1所述的一种有关制氮机的远程监控与无人控制的装置，其特征在于所述的调压系统(H)设有中控仪表装置及具有分析报警功能的PLC编程控制系统，所述的水分离系统(I)的压缩机上设有压力仪表，水分离系统(I)中的水分离器WS201上设有温度仪表。
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