Оптимизация технологического процесса воздухоразделительной установки

На современном этапе научно-технического прогресса возрастает потребность в продуктах криогенной техники. Расширяются области их применения в народном хозяйстве, и особенно растет необходимость в продуктах разделения воздуха: кислороде, азоте, инертных газах. Основными потребителями кислорода и азота остаются черная и цветная металлургия, химия, нефтепереработка, ракетная техника.

В связи с этим на современном уровне развития криогенной техники проблемы снижения затрат на производство продуктов разделения воздуха, энергозатрат и материалоёмкости, а также повышение надёжности установок следует рассматривать как комплексную межотраслевую проблему.

Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что автоматизация воздухоразделительных установок, кроме снижения трудозатрат на обслуживание и повышения надежности действия установки, дает технико-экономический эффект за счет интенсификации и оптимизации технологических процессов и обеспечивает получение продукционного азота с заданным содержание кислорода.

Целью исследования является расширенный анализ АСУ воздухоразделительной установки АО «ОЭМК им. А.А.Угарова».

Задачи исследования:

- изучить характеристику технологического процесса воздухоразделительной установки;

- проанализировать существующий уровень автоматизации;

- выявить недостатки существующей системы управления и определить задачи для модернизации системы управления.

Объектами исследования являются кислородная станция и участок компрессии АО «ОЭМК им. А.А.Угарова».

Предмет исследования - автоматизированная система управления воздухоразделительной установкой АК-15П АО «ОЭМК им. А.А.Угарова».

Объектом автоматизации является воздухоразделительная установка АК-15П АО «ОЭМК им. А.А.Угарова».

Воздухоразделительное оборудование предназначено для получения из воздуха технических газов: кислорода, азота, аргона, а также, в рамках крупных воздухоразделительных комплексов, фракций редких газов (криптона, ксенона, неона, гелия). Предшественником для существующих воздухоразделительных установок были ожижители воздуха. Первые ожижители представляли собой четырёхкаскадную систему охлаждения, с несколькими контурами охлаждения на базе аммиака, борного спирта и некоторых фракций природного газа (пропан, бутан, этан).

 Данная установка является энергетической, в процессе эксплуатации которой с высокой динамикой изменяются связанные между собой технологические параметры.

Назначение воздухоразделительной установки АК-15П - производство газообразного чистого азота и газообразного технического кислорода, возможно получение жидких азота или кислорода (или газообразного кислорода высокого давления).

Воздухоразделительная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и предназначенных для разделения воздуха на его составляющие [1].

Основными элементами воздухоразделительной установки являются ректификационная колонна, турбодетандерные компрессоры и атмосферные испарители. К вспомогательным устройствам относятся фильтры, резервуары, криогенные насосы и холодильные камеры.

Одним из важнейших процессов, происходящих в воздухоразделительной установке, является разделение воздуха. Воздух после сжатия в компрессоре проходит блоки очистки, где освобождается от влаги, углекислоты и углеводородов, расширяется в детандере с понижением температуры, проходит через теплообменники, сжижается и попадает в ректификационную колонну на разделение, после чего, в зависимости от режима, выдается азот или кислород в жидком или газообразном состоянии.

Схема автоматики регулирования и контроля установки предусматривают следующие системы:

• Измерение температуры термометрами сопротивления ТСП.
• Измерение давления на трубопроводах и заслонках.
• Измерение расхода на манометрах дифференциальных типа ДМ-2010.
• Контроль технологических процессов ведется по показаниям самопишущих приборов КСМ-2, КСД-2, КПД-21.
• Система блокировок, защит и сигнализации выполнена на электромагнитном реле.

В кислородной станции применяются:

1) измерительные преобразователи ДМ-2010, предназначенные для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра: давления газа и воздуха, расход охлаждаемой воды через блок охлаждения, расход газа в выходной сигнал по напряжению;

2) механизмы исполнительные электрические однооборотные постоянной скорости МЭО-25, предназначенные для перемещения  регулирующих  органов в системах автоматического  регулирования технологическими процессами в соответствии с командными  сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств.

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Оптимизация технологического процесса воздухоразделительной установки