CN111197593A - 一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，包括放空阀控制逻辑模式，还包括与放空阀控制逻辑模式相关联的放空阀测试逻辑模式，当在OIS操作站上选择放空阀测试逻辑模式时，控制D0数字量输出功能块，以及输出到阀门***控制阀门开度的A0模拟量输出功能块均置于放空阀测试逻辑模式，当放空阀处于放空阀测试逻辑模式时，使D0数字量输出功能块输出到电磁阀得电或失电，当电磁阀处于得电状态时，通过输入数值能改变A0模拟量输出功能块输出对应的输出信号至***，通过***使放空阀动作到达相应的开度。本发明避免空压机在开机正常运行过程中半途被迫停机处理造成的负面影响，即无谓的能耗及对用户生产节奏和产能的影响。

Description

一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法
技术领域
本发明涉及空分装置离心式空压机放空阀的控制，更具体地说，涉及一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法。
背景技术
在空气分离式制氧行业，空压机是主要的原料(即空气)的供给设备，它负责将前端空气过滤器过滤掉机械颗粒、杂质、粉尘后的大气吸入并压缩升压至一定压力后，供后道工序使用。
根据空分工艺特点及产能的需求，空压机一般选用离心式压缩机，而离心压缩机在工作中存在喘振可能。喘振是离心式压缩机特有的现象，当出口压力上升而排出流量下降到一定区间时，压缩机进入喘振区，喘振发生时，气流在压缩机中来回流动，流量大幅波动，机组剧烈振动，长时间喘振对压缩机损伤极大，因此必须进行防喘振控制。
根据压缩机在不同工况条件下的性能曲线，只要把压缩机出口压力对应的最小流量控制在工作区，压缩机即可正常工作。空压机防喘振的控制对象是放空阀，当空压机出口压力上升而流量下降接近喘振区前，放空阀自动开大，从而增大流经空压机的气体流量，将压缩机工况拉回正常工作区。同时，放空阀还起到调节空压机出口压力的作用，以匹配后续工序的需求。
在空分装置在数次开机过程中，当空压机启动过程完成，对后部管道及设备吹扫、置换结束后，在对空压机进行增量调整时，发生空压机喘振现象，无法继续进行生产，只能被迫停机进行检查。现场检查发现是因为空压机放空阀动作不灵活、卡涩、不到位等现象，造成来自DCS控制***对阀门的控制信号不能正确执行，而发生了喘振现象。原因分析如下：
空分装置配套的空压机，防喘振的控制对象为放空阀PCV1143。该阀门为配有电磁阀和阀门***的调节阀。生产过程控制用DCS***有2路输出信号控制放空阀动作。一路数字量输出至继电器，控制电磁阀得电或失电。一路4-20mA模拟量输出至阀门***来控制阀门的开度大小。电磁阀得电打通阀门***输出气路后，4-20mA模拟量控制的阀门***输出气压才能进入放空阀的执行机构气缸，推动阀门动作到达DCS所需的控制开度。当电磁阀失电时，推动放空阀的执行机构气缸的气压被释放，在执行机构在弹簧的作用下放空阀始终在全开位置。
目前，如遇到空压机开机运行一段时间后，需要放空阀介入进行防喘振调节的情况下，而发生放空阀动作异常，只能被迫停机处理。停机后对阀门的旋转卡涩部件进行松锈润滑处理，恢复状态后再次开机。不仅被迫停机前，空压机消耗了大量的电能，做了无用功。而且，生产操作人员与设备维护人员都非常被动，由于不能及时给主生产线提供所需的气体，影响到了用户的生产节奏和产量。
如图1所示，当空压机出口压力高、空压机停止状态、空压机重故障、工艺联锁条件其中任何一个条件满足，通过或门逻辑，DCS发出切断信号至控制电磁阀动作的数字量输出块PCV-1143-E1，电磁阀切断阀门***输出气路，强制使放空阀全开。
当空压机出口压力高、空压机停止状态、空压机重故障、工艺联锁条件均正常时，电磁阀导通。放空阀根据防喘振控制逻辑动作，即手操器HIC-1143、压力调节器PICS-1143、流量调节器FRCAS-1101三者的输出信号高选后的结果经过模拟量输出块PCV-1143-AO对应为4-20mA，4-20mA驱动阀门***是阀门到达指定的开度。
其中，压力调节器PICS-1143的设定值SV来自OIS操作员界面站的操作员人为设定，测量值PV来自现场的空压机出口压力变送器PT-1143。
流量调节器FRCAS-1101设定值SV是根据空压机出口压力PT-1143,按照该空压机的特性曲线函数运算得来，即PT-1143压力下对应的所需最小流量。测量值PV为现场空压机出口流量变送器FT-1101。
由以上原有的放空阀控制逻辑简图可以看出，在空压机运转状态下，对放空阀的控制，操作员只有通过OIS操作员界面站设置空压机出口压力调节器PICS-1143设定值SV，以及通过手操器HIC-1143输出值来限制放空阀关闭的功能，其它对放空阀的控制全部由DCS控制***自动完成。而在空压机停止状态时由于电磁阀的失电作用下，放空阀全程都是无法动作的。
在现有的专利申请中，如申请号201110402270.1所公开的阀门控制***及其方法，其包括可以控制阀门转动的步进电机以及控制步进电机的步进电机控制器，其中步进电机控制器包括中央处理器、与中央处理器通过串行总线连接的步进电机驱动单元、PC控制单元、PLC控制单元以及报警信息模块；PLC控制单元可以与PLC计算机连接，由PLC计算机对阀门进行控制；PC控制单元可以与个人电脑连接，由个人电脑对阀门进行控制。本发明的阀门控制***，能有两种控制方式，而且可以控制多个阀门，集成度高。该发明专利是将个人电脑、PLC、步进电机等硬件构成控制回路，对以步进电机为执行机构的电动阀的控制方法。
又如申请号201210114488.1所公开的离心压缩设备的喘振控制方法，其根据基准状态下的基准喘振功率，并综合考虑风机转速、入口压力及入口温度对风机喘振功率的影响建立计算风机的理论喘振功率的方法，并由喘振保护装置将任意工况下的实际测得的实际功率与同一工况下计算所得的理论喘振功率相比较，并在实际功率接近喘振功率时由喘振保护装置发出指令，以实现对风机的喘振保护。本发明的喘振保护方法能够实施全天候全工况的智能喘振保护，从而防止了设备因发生喘振而损坏，也避免了由于传统技术喘振预判不够精准带来的风量调节范围的损失。该专利涉及的离心压缩设备是风机，通过检测喘振的参数是功率，并采用入口压力、温度来辅助检测是否发生喘振现象，其主要涉及喘振是否发生的判断方法及控制。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，避免空压机在开机正常运行过程中半途被迫停机处理造成的负面影响，即无谓的能耗及对用户生产节奏和产能的影响。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，包括：放空阀控制逻辑模式，还包括：与放空阀控制逻辑模式相关联的放空阀测试逻辑模式，并通过OIS操作站进行选择切换模式，具体如下：
当在OIS操作站上选择放空阀控制逻辑模式时，放空阀的控制逻辑按原有的防喘振的自动控制逻辑执行，用于空压机正常运转状态下；
当在OIS操作站上选择放空阀测试逻辑模式时，控制放空阀电磁阀的D0数字量输出功能块，以及输出到阀门***控制阀门开度的A0模拟量输出功能块均置于放空阀测试逻辑模式，当放空阀处于放空阀测试逻辑模式时，使D0数字量输出功能块输出到电磁阀得电或失电，当电磁阀处于得电状态时，通过输入数值即能改变A0模拟量输出功能块输出对应的输出信号至***，通过***使放空阀动作到达相应的开度，用于测试检查放空阀的动作情况，从而确认放空阀动作是否正常，决定空压机是否能够开机，若放空阀动作异常，需先对放空阀进行处理，处理完成后再开机；
测试完毕后，需通过OIS操作站将放空阀测试逻辑模式切换至放空阀控制逻辑模式。
所述的D0数字量输出功能块、A0模拟量输出功能块均与空压机运转状态信号关联，只有在空压机停机状态下时，才能在OIS操作站上选择放空阀控制逻辑模式。
所述的OIS操作站配有空压机操作人机界面，用于输入指令。
在上述的技术方案中，本发明所提供的一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，还具有以下几点有益效果：
1)当空压机长时间停机期间，采用本发明的放空阀测试逻辑模式，通过DCS操作员站对放空阀进行开、闭操作，避免和延缓放空阀的卡涩故障现象；
2)在空分装置开机前，空压机启动前，利用本发明的放空阀测试逻辑模式对放空阀动作性能进行测试检查，有问题能及时处理，避免空分装置开机后，被迫停机现象，节约了大量的能源浪费；
3)本发明保障了放空阀在空压机防喘振控制中功能的完好，避免喘振对空压机造成的损伤。
附图说明
图1是现有放空阀控制逻辑图；
图2是本发明中放空阀测试逻辑图；
图3是本发明中放空阀控制逻辑模式与放空阀测试逻辑模式的关联图；
图4是本发明中空压机操作人机界面的示意图；
图5是本发明中放空阀测试逻辑模式的调出及关闭的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图2至图5所示，本发明所提供的一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，包括：放空阀控制逻辑模式(即为现有的防喘振的自动控制逻辑)，还包括：与放空阀控制逻辑模式相关联的放空阀测试逻辑模式，并通过OIS操作站进行选择切换模式，OIS操作站配有空压机操作人机界面，具体如下：
在空压机操作人机界面中增加一防空阀测试“PCV-1143-TEST”入口按钮(如图4所示)，点击该按钮弹出具体测试画面，画面一共设置6个控件，其中5个为点击按钮，1个为数值输入框。
“MANUL”、“AUTO”按钮为放空阀的控制模式按钮，通过点击相应按钮实现切换，当处于“AUTO”模式时，放空阀的控制逻辑按原有的防喘振的自动控制逻辑执行，用于空压机正常运转状态下；
当处于“MANUL”模式时，控制放空阀电磁阀的D0数字量输出功能块，以及输出到阀门***控制阀门开度的A0模拟量输出功能块均置于放空阀测试逻辑模式，当放空阀处于放空阀测试逻辑模式时，通过点击“ON/OFF”按钮使D0数字量输出功能块(PCV-1143-E1)输出到电磁阀得电或失电，即点击“ON”时放空阀控制逻辑中功能块PCV-1143-E1的D0输出信号被置“1”，电磁阀得电，点击“OFF”时放空阀控制逻辑中功能块PCV-1143-E1的D0输出信号被置“0”，电磁阀失电。
当电磁阀处于得电状态时，通过在数值输入框内输入数值即能改变A0模拟量输出功能块输出对应的输出信号至***，通过***使放空阀动作到达相应的开度，用于测试检查放空阀的动作情况，从而确认放空阀动作是否正常，决定空压机是否能够开机，若放空阀动作异常，需先对放空阀进行处理，处理完成后再开机。
增设放空阀测试逻辑模式，是为了在空压机停机状态下测试放空阀的动作情况，而在空压机运行状态下，为了保护空压机的设备安全，绝不允许放空阀处于放空阀测试逻辑模式。因此，将空压机操作人机界面中“PCV-1143-TEST”入口按钮与空压机运转状态信号相关联，只有在空压机停止状态时，该按钮才会在空压机操作人机界面中显现，运转状态下不会显现。即运转状态下放空阀始终执行防喘振的自动控制逻辑，不得人为干预放空阀的控制。
为防止对放空阀测试逻辑模式测试完毕后，没有及时将该模式切换至放空阀控制逻辑模式，引起下一次空压机开机后放空阀的防喘振控制功能失效。将在空压机操作人机界面中，放空阀当前的测试模式与画面退出按钮“EXIT”关联，当放空阀控制模式处于“MANUL”的放空阀测试逻辑模式时，“EXIT”按钮被隐藏，无法点击退出。只有点击切换至“AUTO”的放空阀控制逻辑模式后才能点击退出该画面，确保整个空压机控制的安全。
如图5所示，任何时候对空压机的设备自身安全的保护都是首要目标，为防止操作员的误动使放空阀防喘振自动调节功能失控，对空压机本体造成伤害。因此本发明还在OIS站画面上设计了测试模式的调出、测试完毕后关闭功能进行了逻辑关联。即空压机运行状态下不允许调用阀门测试，测试完毕，必须切换至防喘振自动控制状态，测试功能才能关闭退出。杜绝了放空阀防喘振控制功能失控的可能。
综上所述，本发明通过修改放空阀的控制逻辑，在不影响放空阀防喘振自动控制功能的前提下，增加放空阀动作状态测试检查的功能，使空压机在停机状态下，实现可以通过DCS操作员界面站来控制PCV-1143-E1数字量输出DO功能模块、PCV-1143模拟量输出AO功能模块的工作状态及输出值，即可以改变该DO、AO选择防喘振控制的自动输出或操作员在OIS操作员界面站的手动输出，并在OIS站画面增加相应的操作控制按钮及画面组态，用以完成对控制逻辑的执行。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，包括：放空阀控制逻辑模式，其特征在于，还包括：与放空阀控制逻辑模式相关联的放空阀测试逻辑模式，并通过OIS操作站进行选择切换模式，具体如下：
当在OIS操作站上选择放空阀控制逻辑模式时，放空阀的控制逻辑按原有的防喘振的自动控制逻辑执行，用于空压机正常运转状态下；
当在OIS操作站上选择放空阀测试逻辑模式时，控制放空阀电磁阀的D0数字量输出功能块，以及输出到阀门***控制阀门开度的A0模拟量输出功能块均置于放空阀测试逻辑模式，当放空阀处于放空阀测试逻辑模式时，使D0数字量输出功能块输出到电磁阀得电或失电，当电磁阀处于得电状态时，通过输入数值即能改变A0模拟量输出功能块输出对应的输出信号至***，通过***使放空阀动作到达相应的开度，用于测试检查放空阀的动作情况，从而确认放空阀动作是否正常，决定空压机是否能够开机，若放空阀动作异常，需先对放空阀进行处理，处理完成后再开机；
测试完毕后，需通过OIS操作站将放空阀测试逻辑模式切换至放空阀控制逻辑模式。
2.如权利要求1所述的一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，其特征在于：所述的D0数字量输出功能块、A0模拟量输出功能块均与空压机运转状态信号关联，只有在空压机停机状态下时，才能在OIS操作站上选择放空阀控制逻辑模式。
3.如权利要求1所述的一种空分装置空压机防喘振的放空阀控制方法，其特征在于：所述的OIS操作站配有空压机操作人机界面，用于输入指令。
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