专利名称：空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空分装置，尤其涉及一种在均压和切换过程中可使分子筛始终保持气流稳定的空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法。
背景技术：
空分装置的空气净化系统通常采用两个分子筛(A塔和B塔)过滤净化空气，一个分子筛在使用时，另外一个分子筛处于再生状态。两者交替运行，每个分子筛运行周期一般包括准备卸压，卸压，准备加热，加热，冷吹，准备加压，加压，准备切换，切换等九个步骤，两个分子筛每天一般要相互切换三四次，而在实际使用过程中，分子筛从准备加压阶段到切换阶段，空气流量总是产生比较大的波动，从而引起流量调节器自动跟踪调节空压机入口开度，空气量也随之出现较大波动，而气流波动对于精馏塔温度和液位均产生一定的影响， 不仅影响产品的纯度和产量，操作不及时还会引起氮塞等严重问题。
发明内容
本发明主要是提供了一种可自动补偿分子筛在均压和切换过程中的流量，从而使分子筛内的气流始终保持平稳流动的空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法，解决了现有技术中存在的分子筛在均压和切换过程中气流产生波动，不仅导致产品的纯度和产量下降，而且极易引发安全事故等的技术问题。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法，该方法包括如下步骤
1)在A、B塔的输出端管道上设置出口流量计，出口流量计与控制系统相连，控制系统又通过进口流量调节器与A、B塔输入端对应的空压机排气阀电连接、与A塔输入阀Vl和A 塔输出阀V3、B塔输入阀V2和B塔输出阀V4及A、B塔间的均压阀V5电连接；
2)设定出口流量计测量值为F2，设定空压机排气流量值为F0，设定进口流量调节器的参考值为Fl，常态下F2= FO ；
3)设定A、B塔均压补偿值Δab,设定A塔切换补偿值Δ a, B塔切换补偿值Δ b ；
4)A、B塔均压补偿均压开始时，控制系统控制均压阀V5打开，进口流量调节器的参考值Fl增加Δ ab,空压机排气阀开度增加，空压机的排气流量值增加Δ ab，均压结束时，进口流量调节器的参考值Fl减少Δ ab,空压机排气阀开度减小，空压机的排气流量值恢复至原排气流量值F0，期间出口流量计测量值F2= FO ；
5 )A、B塔切换补偿:
①当A塔向B塔切换时，控制系统控制A塔输入阀VI、输出阀V3及均压阀V5关闭，B 塔输入阀V2、输出阀V4打开，出口流量计测量值为F2= FO+ Δ a,进口流量调节器参考值Fl 保持不变，空压机的排气流量值FO保持不变；
②当B塔向A塔切换时，控制系统控制B塔输入阀V2、输出阀V4及均压阀V5关闭，A 塔输入阀VI、输出阀V3打开，出口流量计测量值为F2= FO+ Δ b，进口流量调节器参考值Fl保持不变，空压机的排气流量值FO保持不变。通过控制系统自动调控两分子筛的交替运行，运行过程中出口流量计即时检测出口流量并将检测信息传送至进口流量调节器，进口流量调节器自动比对分析后输出参考值F1，控制系统根据参考值Fl控制空压机排气阀开度，即空压机的排气流量值F0，因此在分子筛从准备加压阶段到切换阶段，即均压开始时， 进入分子筛的空气由原来的只通过一个分子筛(A塔或B塔)的状态转变为同时进入两个分子筛，出口流量瞬间减少，因此需要增加一定的空气量进行补偿才能保持出口流量保持衡定不变，使出口流量计测量值F2= F0，此时控制系统将进口流量调节器的参考值Fl自动增加Δ ab，进口流量调节器根据新的参考值Fl+ Δ ab调节并增加空压机排气阀开度，使空压机的排气流量增加为FO+ Δ ab,以200000Nm3/h的总空气量为例，需要的均压补偿值Δ ab 约为3000Nm3/h，均压结束后再通过控制系统调控进口流量调节器的参考值由Fl+ Δ ab恢复到开始的F1，空压机的排气流量由FO+ Δ ab恢复到开始的F0，由此使均压过程中的出口流量保持衡定不变；分子筛切换时，由于空压机排气阀开度不变，因此在理论上出口流量应该是基本恒定的，但由于两个分子筛容器填充分子筛时存在阻力差异，分子筛出口管线的走向不同引起空气管路压降不同以及温度变化等原因，使分子筛A，B切换后出口流量的显示值不同，比如空压机的排气流量为200000Nm3/h，A切换到B时出口流量显示为205000 Nm3/h，此时补偿值Aa=5000 Nm3/h，而B切换到A时出口流量显示为195000 Nm3/h，此时补偿值Δ b=-5000 Nm3/h，两者之差大约为3_5%，其属于系统测量误差，因此需要对流量测量值分别进行补偿才能确保空压机的排气流量值FO维持不变，A切换到B时补偿值为Δ a, B 切换到A时补偿值为Δ b，即在切换开始，出口流量计测量值F2显示为FO+ Δ a或FO+ Δ b 时，控制系统自动调节进口流量调节器参考值Fl保持不变，因此空压机的排气流量值FO也保持不变。因此系统在均压和切换过程中自动补偿分子筛流量，从而使流经分子筛的气流始终保持衡定，系统安全可靠，成品气的质量及产量得到了保证。作为优选，步骤4)中的均压补偿或步骤5)中的切换补偿为线性补偿。为避免补偿引起设定值、测量值的突然变动，控制系统采用线性增加或减少，从而使参考值和测量值的变化相对平缓，进口流量调节器能够稳定跟踪调节，确保系统平稳运行。作为优选，步骤3)或步骤5)中的A塔切换补偿值Δ a和B塔切换补偿值Δ b采用中值算法
Δ a= F2a- (F2a+ F2b) /2 Δ b= F2b- (F2b+ F2a) /2
其中为A塔向B塔切换切时的出口流量计测量值，F2b为B塔向A塔切换切时的出口流量计测量值。补偿的基准点以两个分子筛切换后显示流量的平均值为基准，这样分子筛A流量需要减去一定流量，分子筛B需要加上一定流量，此种算法计算切换补偿值，对于空压机入口导叶的影响最小，系统稳定性好。因此，本发明的空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法具有下述优点空分装置通过控制系统自动调节进口流量调节器的参考值Fl，再通过参考值Fl自动调节空压机的排气流量F0，从而可在均压和切换过程中自动补偿分子筛流量，确保分子筛出口流量衡定一致，系统稳定性好，保证了成品气的质量和产量。
图1是本发明中空分装置的结构示意图。
具体实施例方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例
如图1所示，本发明的一种空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法，该方法包括如下步骤
1)在A、B塔的输出端管道上设置一个出口流量计，出口流量计与控制系统相连，控制系统又通过一个进口流量调节器与A、B塔输入端对应的空压机排气阀电连接、与A塔输入阀Vl和A塔输出阀V3、B塔输入阀V2和B塔输出阀V4及A、B塔间的均压阀V5电连接；
2)设定出口流量计测量值为F2，设定空压机排气流量值为F0，设定进口流量调节器的参考值为 Fl=200000 Nm3/h，常态下 F2= F0=200000 Nm3/h ；
3)设定A、B塔均压补偿值Δab=3000Nm3/h,设定A塔切换补偿值Δ a=5000 Nm3/h, B 塔切换补偿值Δ b=-5000 Nm3/h，二者均为为线性补偿；
4)A、B塔均压补偿均压开始时，控制系统控制均压阀V5打开，进口流量调节器的参考值Fl增加Δ ab (3000Nm3/h)，空压机排气阀开度增加，空压机的排气流量值增加Δ ab，均压结束时，进口流量调节器的参考值Fl减少Δ ab，空压机排气阀开度减小，空压机的排气流量值恢复至原排气流量值F0=200000 Nm3/h，期间出口流量计测量值F2= FO ；
5)A、B塔切换补偿:
①当A塔向B塔切换时，控制系统控制A塔输入阀VI、输出阀V3及均压阀V5关闭，B 塔输入阀V2、输出阀V4打开，出口流量计测量值为F2= FO+ Δ a=205000 Nm3/h，进口流量调节器参考值Fl=200000 Nm3/h保持不变，空压机的排气流量值F0=200000 Nm3/h保持不变；
②当B塔向A塔切换时，控制系统控制B塔输入阀V2、输出阀V4及均压阀V5关闭，A 塔输入阀VI、输出阀V3打开，出口流量计测量值为F2= F0+Ab=195000 Nm3/h，进口流量调节器参考值Fl=200000 Nm3/h保持不变，空压机的排气流量值F0=200000 Nm3/h保持不变。其中B塔切换补偿值Δ b采用中值算法Δ b= F2b- (F2b+ F2a) /2
其中切换补偿值Δ a和Ab采用中值算法，即 Δ a= F2a- (F2a+ F2b) /2=205000- (205000+195000) /2=5000 Ab= F2b- (F2b+ F2a) /2=195000- (195000+205000) /2=-5000 (F2a为A塔向B塔切换切时的出口流量计测量值，F2b为B塔向A塔切换切时的出口流量计测量值)。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤1)在A、B塔的输出端管道上设置出口流量计，出口流量计与控制系统相连，控制系统又通过进口流量调节器与A、B塔输入端对应的空压机排气阀电连接、与A塔输入阀Vl和A 塔输出阀V3、B塔输入阀V2和B塔输出阀V4及A、B塔间的均压阀V5电连接；2)设定出口流量计测量值为F2，设定空压机排气流量值为F0，设定进口流量调节器的参考值为Fl，常态下F2= FO ；3)设定A、B塔均压补偿值Δab,设定A塔切换补偿值Δ a, B塔切换补偿值Δ b ；4)A、B塔均压补偿均压开始时，控制系统控制均压阀V5打开，进口流量调节器的参考值Fl增加Δ ab,空压机排气阀开度增加，空压机的排气流量值增加Δ ab，均压结束时，进口流量调节器的参考值Fl减少Δ ab,空压机排气阀开度减小，空压机的排气流量值恢复至原排气流量值F0，期间出口流量计测量值F2= FO ；5 )A、B塔切换补偿:①当A塔向B塔切换时，控制系统控制A塔输入阀VI、输出阀V3及均压阀V5关闭，B 塔输入阀V2、输出阀V4打开，出口流量计测量值为F2= FO+ Δ a,进口流量调节器参考值Fl 保持不变，空压机的排气流量值FO保持不变；②当B塔向A塔切换时，控制系统控制B塔输入阀V2、输出阀V4及均压阀V5关闭，A 塔输入阀VI、输出阀V3打开，出口流量计测量值为F2= FO+ Δ b，进口流量调节器参考值Fl 保持不变，空压机的排气流量值FO保持不变。
2.根据权利要求1所述的空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法，其特征在于 步骤4)中的均压补偿或步骤5)中的切换补偿为线性补偿。
3.根据权利要求1或2所述的空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法，其特征在于步骤3)或步骤5)中的A塔切换补偿值Δ a和B塔切换补偿值Δ b采用中值算法Δ a= F2a- (F2a+ F2b) /2Δ b= F2b- (F2b+ F2a) /2其中为A塔向B塔切换切时的出口流量计测量值，F2b为B塔向A塔切换切时的出口流量计测量值。
全文摘要
本发明公开了一种空分装置，提供了一种可自动补偿分子筛在均压和切换过程中的流量，从而使分子筛内的气流始终保持平稳流动的空分装置中分子筛流量无扰动补偿控制方法，解决了现有技术中存在的分子筛在均压和切换过程中气流产生波动，不仅导致产品的纯度和产量下降，而且极易引发安全事故等技术问题，该方法是通过控制系统自动调节和补偿进口流量调节器的参考值F1，再通过参考值F1自动调节和补偿空压机的排气流量F0，从而使均压和切换过程中使用权分子筛出口流量保持均衡一致。
文档编号B01D53/047GK102430317SQ20111027186
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者叶逍荣, 左建雄, 曹林虹, 李景玉, 查文杰, 祝振华 申请人:林德工程(杭州)有限公司