DCS在空分设备中的应用
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[摘 要]本文主要介绍了dcs在空分设备中应用的情况，并通过案例对其进行了有效的分析。
[关键词]空分设备；案例；应用
中图分类号：TU8；TU758.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0228-01
引言
针对空分设备而言，它比较广泛额应用在冶金领域、化工领域、石化领域等，不仅具有着长期的稳定性，还在一定的程度上具有着可靠运行的重要性，所以针对DCS而言，尤其是DCS控制站具有着比较高的配置要求，在一般情况下，控制站中的电源、控制站中的控制卡、控制站中的通讯都为为冗余。特别注意的就是电源这冗余。最好能够进一步的做到电源能对整个控制器供电。同时也在一定的程度上需要DCS系统具有着较强的在线的组态、在线修改以及在线下载等方面的功能，具有着很好的自诊断功能。
1 空分装置的概述
对于一套先进的空分装置，除了是要具有先进的工艺流程以及设备制造工艺的外，还必须要有着一套先进的过程控制同时也是十分重要的，要想实现控制系统的高可靠性，就必须要充分的考虑到空分装置每个组成部分的特点。对于一套完整齐全的空分装置主要是由以下系统和机组所组成：原料空气过滤、空气压缩机、空气预冷系统、分子筛纯系统、膨胀机组、分馏塔系统、稀有气体系统、液氧贮梢、液氮贮柳和氢贮抽、氧压机以及氮压机等等，其设备的主要产品就是氧气、氢气以及氮气等，然而该设备的投资费用主要是根据装置生产力的不同而存在着一定的差距，所以，要想实现空分设备的一次成功，以及保证设备能够长期安全的运行，因此，控制系统的作用就是十分的重要，关于整个空分装置的流程图如下图所示：
2 DCS系统在选型过程中的原则
2.1 可靠性原则
系统的可靠性主要是指的就是系统在相关规定的条件下以及规定的时间内，对功能的规定能力进行有效的完成，它在一定的程度上代表着系统长期工作的能力和稳定工作的能力。由于空分设备包括的设备相对来说是比较多的，例如：机组等。但是过程比较复杂，运行过程中的周期是两年；大型空分设备在一般情况下，都是用于大型冶金领域和化工领域、城市煤气领域化等，系统出现故障后就会对生产产生一定的影响，不仅会带来巨大的经济损失，还会带来比较一定的社会影响。这些损失会在一定的程度上会超过DCS本身所具有的价值。所以，放在第一位的因素就是可靠性。
2.2 关于实用性的原则
所谓的实用性就是指系统完成本装置中所有要求的功能的能力以及水平。通常要求的DCS控制器的控制卡、电源冗余配置以及通信，能够和智能变送器之间实现智能通信，并且其完善的在线组态、下载能力以及修改等，都能够极强的诊断到接线端子级的自诊断能力。这点是对于DCS系统以及它的控制器的最为基本要求。
系统的实用性还具体体现在系统完成各控制功能的能力以及水平，信号的处理精度以及速度，人机界面的友好性，是否有汉字系统，报警信号是否丰富，在控制以及调节操作过程中是否方便，报表处理、打印功能强弱程度，系统信号接线的方便程度，系统对操作环境要求的苛刻程度方面等等。
2.3 系统的经济性
（1）系统自身价格。主要分为：硬件、软件、设备备件、服务以及培训、资料等。
（2）系统在安装过程中和调试过程中的难易程度。针对不同的DCS系统而言，也会具有不同的安装调试费用。
3 关于空分DCS系统的配置
在典型的空分装置中其控制系统由就地仪表、机傍盘仪表、分析室仪表以及中央控制室组成。
（1）关于就地仪表。通常是对非重要参数点实现就地监视。
（2）机傍盘仪表。其主要就是对机器等设备实现就地启动，
必要的显示以及操作所设置的。
（3）关于分析仪的系统。其设置手工分析盘以及在线分析盘。
（4）关于中央控制室。其就是控制系统的核心，要全面的负责对整个装置实现监控。然而作为设计者，必须要从技术性能、可操作性、安全可靠性以及经济性等方面来考虑，并且从品种众多的DCS市场中，来选择一个成熟的产品，能够满足工艺过程控制和管理的要求，并且对于性能价格比较高的产品。通常都是从世界上应用最为广泛。
一是关于控制级画面，。每组画面最多显示多个仪表，可以会是反馈控制仪表，也可以会是顺序控制仪表。其功能就是在同时显示多个工位号的仪表以及注释工程单一过程数据、设定值参数以及调节器的处理输出值以及每个仪表的工作状态和回路状态。在进行编排设计过程中，要将相关的参数仪表组合到一起，对重要仪表进行挂牌操作，即加框和中文字修饰，以便引起操作人的重视。每个仪表组态设计时，都必须要考虑自珍断开路显示的功能。
二是关于调整画面。对于已经定义的仪表都具有一幅调整画面，依据仪表的类型，显示各仪表的全部技术参数，该画面是对反馈控制仪表，顺序控制仪表的各种参数进行调整的画面，并且还可以选择不同的实时曲线，在对参数进行调整时，以此能够方便的进行观察趋势变化。
4 DCS在空分设备中的应用案例
针对邢钢六千空分设备新流程特点以及新工艺的特点，在进行设计的过程中，一定要充分的考虑相关参数变化不确定性因素，并且在一定的程度上采用多种控制方案能够并存的方式。在进行实际调试中，进行深入的观察，并结合相关的技术知识和相关的经验，作出有效的决策，在一定的程度上让系统达到可以操作稳定的目的。
（1） 对上塔压力进行稳定的控制大的过程中，该参数是整个分馏塔在工作正常过程中的主要基础，它在一定的程度上对整个空分装置的工况产生直接的影响。该控制涉及到寻找最佳机理变化时间的综合控制，该点在进行压力波动的过程中，受其空气流量因素和分子筛切换程序动作因素的影响，由于存在这些内在关系的变化，传统的调节手段不能够起到比较明显的效果。为了对这些问题进行有效的解决，在软件设计的过程中，应该首先采用空压机、分子筛系统和预冷系统三个部机相关参数一起协调实施对空压机人口导叶的自动跟踪控制。此控制方案具有反馈部、选择部、逻辑部、判断组合部等，可以在一定的程度上分成长周期控制和短周期控制。
（2）关于控制回路的实现软件功能组合调节方案
在整个空分装置中，主要是由多个单元设备所组成，由于是一个强藕合系统，同时也要稳定整个系统工况，对于各个机组设备必须正常运行。所以，每个机组的调节参数的稳定显得十分重要，这是由于改变调节阀的开度来获得的，在整个的系统当中有着很多的调节回路，是由机傍盘仪表和DCS来共同完成，但是一大部分的调节回路由DCS系统来执行处理。由于控制装置中，在这之中主要是包含了过程信号输入输出插件部以及PID控制及存贮器等公用部，利用硬件以及软件组合之间进行着“软硬”功能选择，同时在项目的过程中进行了新的大胆实践。
其特点如下：
一是把所有调节回路的反馈控制仪表在一定的程度上和顺控元件进行有效的结合，不仅具有控制方式变更功能，还具有回路状态自动变更功能，在一定的程度上防止调节回路出现的超调现象。二是所有调节回路都在一定的程度上具备无拢动切换功能，同时也设计了无扰动切换跟踪功能，可以对手操器的工作方式进行任意的改变，不管是手选择本地控制，还是远程控制，都不需要担心切换扰动因素，所带来的影响，在一定的程度上减轻了操作人员的工作强度以及工作压力。
5 总结
DCS系统在一定的程度上实现了从以往的常规仪表到分散控制，成功地将常规仪表所具有的的控制功能和计算机先进技术有效的融为一体，进一步使空分领域的高级优化控制的实现成为可能。
参考文献
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