HOLLiAS-MACS在32000m3/h制氧氧压系统中的应用

周文杰（福建三钢（集团）有限公司，福建三明，365000）



HOLLiAS-MACS在32000m3/h制氧氧压系统中的应用

周文杰
（福建三钢（集团）有限公司，福建三明，365000）

摘要：介绍了HOLLiAS-MACS DCS系统的结构、功能和特点，重点阐述该系统在氧压中的应用。关键词：DCS；氧气透平压缩机；SFC；PID

0 引言

福建省三钢（集团）32000m3/h制氧空分装置由杭州制氧机集团提供，离心式氧气透平压缩机采用双缸，8级压缩，低压压缩和高压压缩均为4级、排气量为16000 m3/h（0℃，101.3kPa），轴功率为3200 KW。自动控制系统选用国产先进的HOLLiAS-MACS DCS.软件版本为V5.2.4.

1 HOLLiAS-MACS DCS

1.1 概述

HOLLiAS MACS DCS是以以太网和基于目前最为流行的PROFIBUS-DP现场总线技术为通信网络，由工程师站、操作站、现场控制站、通讯控制站、数据服务器组成的综合自动化系统。该系统具有开放的体系结构，可以提供多层次的开放的数据接口，强大的处理功能，能够方便的组态复杂控制方案，并能满足用户自主开发专用高级算法，系统可靠性高，维护方便，同时支持多种现场总线标准，能够满足未来不断扩充的需要。

1.2 系统配置和网络构架

由图1可见，该控制系统包括7台操作员站、其中2台兼服务器站、1台兼工程师站、4个现场控制站。网络包括监控网、系统网和控制网，前两者采用冗余的以太网结构，后者采用PROFIBUS-DP总线技术。监控网实现工程师站、操作员站与系统服务器的互连，系统网实现现场控制站和服务器的连接，控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。近年来随着管理的加强，管理网也应用起来，通过ODBC网关和OPC服务器把重要数据传给上层管理者，以便根据数据做出准确的决策。像ERP系统，我公司的MES系统就是这种应用的体现，也是未来的趋势.

2 HOLLiAS-MACS DCS在氧压系统中的应用.

氧压系统中的重点体现在保护和控制方面，包括启动和停车连锁、自动调节系统、自动启停控制系统

2.1 氧压机“起动”及“停车”联锁

图1 DCS系统状态图

起动条件不具备时，氧压机不能起动；出现重故障时氧压机自动停车；出现氧压机机壳温度异常上升时，氧压机自动停车并紧急喷入氮气。该联锁从逻辑关系来看比较简单，但是满足联锁的条件很多。选用FBD（功能块）进行编程，通俗易懂。在系统运行一段时间后，我们又进行了优化，把联锁条件和逻辑关系以流程图的形式直接画在操作界面上，满足条件的测点后面线条的颜色发生变化，同时设置手动输入和强制按钮，比如某一测点的检测元件故障，但通过现场仪表可以确定该点正常，那么可以手动输入一个正常值，再选择强制，就满足联锁要求了。这种方法便于日常维护，就是不懂DCS的人也能方便的判断故障。

2.2 自动调节系统及遥控操作（见图2）

图2 氧压机调节系统及连接图

2.2.1 吸入压力及排出压力调节系统

本系统为保证氧压机吸入压力和排出压力恒定而设。调节系统回路见图2，吸入压力经压力变送器PT3302送到现场控制站，PIC3302调节器输出来控制氧压机入口导叶的开度，从而改变氧压机的流量，以保持吸入压力恒定；若由于供给氧压机的气量不足，以致于入口导叶关小到极限值，吸入压力仍然低于规定值时，则由现场控制站的PY3304自动地打开高压旁通阀V3303，靠回流量来维持吸入压力恒定。排气压力经压力变送器PT3309送到现场控制站，通过PC3310调节器输出控制高压放空阀V3304，确保排气压力不超过规定值，并且不影响其他调节系统。

2.2.2 吸入氮气压力调节系统

本系统为保证氧压机在作氮气压缩运转时的吸入压力恒定而设，调节系统回路见图2，吸入氮气压力经压力变送器PT3313送到现场控制站，PIC3313调节器的输出用来控制气动薄膜调节阀V3317，靠改变补充氮气量来维持吸入氮气压力恒定。

2.2.3 轴封差压及压力调节系统

为保证氧压机的可靠轴封，有效地防止氧气或油泄漏出来，空气或密封用氮气渗入机内而设。轴承室的密封气压力由二级自力式减压阀来保持密封压力恒定。混合气体与吸入氧气之间的差压调节、轴封氮气与混合气体之间的差压调节和轴封氧气与混合气体之间的差压调节均由对应的差压变送器和气动薄膜调节阀组成。编程选用系统自带HSPID模块，该模块提供最通用的PID控制功能，它在过程值与设定值偏差的基础上执行比例-积分-微分控制。

2.3 自动启停控制系统

当氧压机全部启动条件满足时，中控室操作站上表示起动准备完了的“允许起动“信号显示。在操作站上借助鼠标将软开关由“准备”切到“起动”，此时将自动进行下述动作（阀门位置见图2）

△表示氧压机即将起动的操作警铃响10秒钟之后，启动联锁解除，氧压机自动起动。

△氧压机启动30秒后，轴振动联锁值恢复。

△氧压机启动后180秒，中压旁通V3302全关。

△中压旁通阀全关180秒后，氧气放空阀V3304投自动，高压旁通阀V3303投自动。

△待机组工作稳定后，手动打开氧气进气阀V3301。

△氧气吸入阀全开后，混合气体排放阀V3309投自动。

△氧气吸入阀V3301全开20秒后，氮气入口阀V3316和氮气进气压力控制阀V3317全关，入口导叶投自动。

△氮气入口阀V3316全关后，开泄漏气体排放阀V3318。

△氮气入口阀V3316全关10秒后，进口压力联锁投入。

经过以上操作，氧压机的排出压力上升到可能达到的值，在排出阀V3306打开之前，氧气可通过高压放空阀V3304放空。确认排出的氧气纯度达到规定值后，手动打开排出阀V3306，氧压机投入正常的氧气压送运转。氧压机在启动过程中或者正常运行时，一旦检测到正常停车信号、重故障紧急停车信号或者紧急喷氮停车信号，就会传入执行相应的停车模式，各停车模式过程均为5~6步，再此就不详述了。基于氧压机启动和停车特点，选用SFC（顺序功能图）来编程，SFC是一种图形化的编程语言，用来控制不同动作的顺序，由一系列的步和转移组成，步定义动作，转移控制顺序，见图3，step为步，左下角有个“E”为入口动作，右下角有个“X”为出口动作，可以选择一种语言进行编写。在step11和step12之间，有四个黑色的小三角形，里面均为转移或者跳转条件。一旦条件满足则跳转至相应的步。

图3 氧压自动启停系统SFC部分截图

3 结束语

该系统自投产以来运行稳定，控制功能和控制精度符合生产工艺要求。硬件上支持模块在线更换，软件上支持程序在线修改、调试和下装，同时各个测点趋势图及全日志的查询，都有利于仪表人员的维护和故障的准确分析及判断。

参考文献

［1］李化治.《制氧技术》［M］.冶金工业出版社，2009.

［2］ 和利时自动化有限公司编.《HOLLiAS-MACS应用系统技术手册之MACSV软件手册》.

HOLLiAS-MACS in 32000m3/h oxygen oxygen pressure in the application system

Zhou Wenjie
（Fujian steel （Group） Co.，Ltd.，Fujian Sanming，365000）

Abstract：This paper introduces the structure，function and characteristics of DCS HOLLiAS-MACS system，and emphatically expounds the application of the system in oxygen pressure.

Keywords：DCS；oxygen turbine compressor；SFC；PID

作者简介

周文杰（1981-），男，四川遂宁人，学历：本科，研究方向：自动化仪表