空分設(shè)備是國家重大裝置之一，其能夠分離生產(chǎn)出多種工業(yè)氣體，廣泛應(yīng)用于機械、冶金、石化、新型煤化工、建材、航天與醫(yī)療等各個重要的國民經(jīng)濟領(lǐng)域。目前，空分設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域主要為冶金與化工行業(yè)，兩大領(lǐng)域?qū)ζ渖a(chǎn)的工業(yè)氣體的需求占比約為60%。同時，新型煤化工、醫(yī)療、電子等新興產(chǎn)業(yè)對工業(yè)氣體的需求亦日益增加。
寧德寶銅氣體有限公司成立于2017年，隸屬于上海寶鋼氣體有限公司，主營產(chǎn)品有氧氣、氮氣、液氧、液氮、液氬。為提高空分裝置運行的穩(wěn)定性、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品收率、減少氣體放散、實現(xiàn)自動變負荷功能，打造行業(yè)標桿企業(yè)，寧德寶銅氣體有限公司與浙江中控技術(shù)股份有限公司（簡稱"中控技術(shù)"）一起開發(fā)KDON-20000/19000型空分裝置先進控制與自動變負荷系統(tǒng)。
01 空分行業(yè)先進控制與自動變負荷需求
寧德寶銅氣體有限公司KDON-20000/19000型空分裝置采用外壓縮工藝，已采用中控技術(shù)ECS-700集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了裝置工藝參數(shù)的過程監(jiān)視、基礎(chǔ)控制和設(shè)備連鎖保護等。由于空分裝置前后單元間存在著較強的耦合關(guān)聯(lián)，常規(guī)控制不能很好地解決裝置變量之間的協(xié)調(diào)控制，影響了裝置的平穩(wěn)運行，從而影響了產(chǎn)品的純度和產(chǎn)量。另外，空分裝置的生產(chǎn)負荷經(jīng)常因后續(xù)用戶對氧氣需求量的變化而進行變負荷或變工況調(diào)整，經(jīng)常出現(xiàn)氧氣放散或供不應(yīng)求的現(xiàn)象，導(dǎo)致能耗高、工況波動大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。
因此，在DCS常規(guī)控制的基礎(chǔ)上應(yīng)用先進控制技術(shù)開發(fā)空分裝置先進控制與自動變負荷系統(tǒng)是非常必要的，進一步提高裝置的操作平穩(wěn)性，減少產(chǎn)品質(zhì)量波動，降低氧氣放散量，達到節(jié)能降耗的目的。
02 四大控制器保障裝置穩(wěn)定運行
針對KDON-20000/19000型空分裝置設(shè)計四大控制器：空氣壓縮系統(tǒng)控制器、氧氮精餾系統(tǒng)控制器、氬精餾系統(tǒng)控制器、液氧產(chǎn)量優(yōu)化控制器。通過這四大控制器，實現(xiàn)了空分裝置的穩(wěn)定優(yōu)化運行。
03 自動變負荷專家控制器 進一步提高自動化水平
在升、降負荷過程中，使用自動變負荷專家控制器，根據(jù)物料平衡，匹配氧氣目標值，自動計算各工藝變量的目標值及重要過程參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)規(guī)劃了各工藝量的調(diào)整軌跡。同時，將計算得到的工藝變量的目標值傳遞給模型預(yù)測控制器，利用模型預(yù)測控制器的高精度控制保證系統(tǒng)在動態(tài)過程中平穩(wěn)過渡，以實現(xiàn)自動變負荷功能。
04 增產(chǎn)降耗，贏得用戶認可
KDON-20000/19000型空分裝置先進控制與自動變負荷系統(tǒng)投用后，控制器投運率大于90%，工藝參數(shù)平均穩(wěn)定性提高30%以上，大大降低了操作人員的勞動強度。在穩(wěn)態(tài)高負荷下，氧提取率提升0.64%，氬提取率提升1.02%，在穩(wěn)態(tài)低負荷下，氧提取率提升1.25%，氬提取率提升1.55%。
KDON-20000/19000型空分裝置先進控制與自動變負荷系統(tǒng)的運行效果得到了寧德寶銅氣體有限公司的一致認可，也為國內(nèi)空分行業(yè)探索出一條安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗的新路徑。中控技術(shù)將繼續(xù)以專業(yè)的技術(shù)能力、追求卓越的工作態(tài)度、持續(xù)為客戶創(chuàng)造價值。
