制氧機色譜分析儀公共氣路切換功能的實現

趙云

(山信軟件股份有限公司，山東萊蕪，271104)

0 引言

空碳氫化合物中性質極不穩定的乙炔又是最危險的物質分裝置的穩定運行與碳氫化合物在液氧中的積聚有直接關系，，它與主冷中的氧結合后更使得引發爆炸的風險大大提高。9#、10#機組采用西門子MAXUM II色譜分析儀測量主冷液氧中碳、氫等雜質的含量。

該色譜分析儀制氧機共用，有四路氣體要求：（1）載氣，來自氫氣瓶或者校準氣瓶。（2）采樣氣：兩路，一路來自9氧，一路來自10氧，由轉換開關進行切換。（3）驅動氣，來自9氧分子篩后，氣體為空氣。（4）校準氣，包括量程氣，零氣。

1 現狀分析

針對以上出現的主要及次要原因，進行原因分析：（1）目前采用的人工方式按照需求實現多路氣體的使用切換。人工方式，如果忘記氣路切換，就會對測量數值造成影響，誤導工藝人員根據錯誤的數值調整造成工況紊亂。（2）如果一臺機組停車，工藝人員又未及時切換，色譜儀會處于空燒狀態，長時間的空燒會造成色譜柱甚至是整臺分析儀的損壞。（3）色譜儀分析自動化程度較高，并能進行連續監測，且靈敏度高。諸如流量不穩定、壓力波動大及電壓不穩定等因素常常造成色譜儀熄火，重新點火又需要一定時間，會給色譜儀的精確測量帶來很大影響。

2 改造方案

2.1 氣路系統預處理

采樣氣、儀表氣在進入分析儀之前，通過預置好的過濾器、穩壓泵，當輸入氣壓發生波動時，氣體仍然維持穩定不變的輸出壓力，使氣體得到凈化、穩流之后進入色譜儀進行檢測、分析。

2.2 增加穩壓電源

為避免供電電壓的波動以引起色譜儀熄火，電壓的穩定供給至關重要，硬件方面，除增加上述裝置外，還增加一個穩壓電源。

2.3 增加遠程電磁閥切換功能

為了徹底解決需要人工就地切換氣路的問題，程序中添加保護措施。即：一、如果9#10#兩臺機組同時運行時，通過畫面即可輕松切換氣路進行測量，無需進行就地操作。二、如果一臺機組停車，程序會自動輸出使控制該氣路的電磁閥失電。

2.4 更換設備

圖1 預處理裝置圖

為防止取樣點壓力過大對分析儀造成損害使得測量數值不準確，首先要對樣氣減壓，需要增加減壓系統。從空分裝置中取出的樣氣在進入儀表的管線中可能會帶有少量液體，若進入儀表，將對儀表造成損害，因此，氣液分離必不可少。分析儀器離取樣點很遠，避免分析數據可能滯后的情況，快速回流使得分析數據更為有效。為了保證樣氣進入儀表的氣流穩定，在空分預處理上增置穩流裝置。

2.5 實現自動化控制系統

依據現有PLC系統，在不增加控制系統設備投入的情況下，在木塊的備用通道上使用備用I/O信號點兩個（DO）以及相應繼電器，滿足系統改造需求。編制電磁閥控制程序，從而輕松實現遠程切換。

3 結果分析

3.1 經濟效益

9#-10#單位總產量如下：氧氣21250m3/h、 液氧1.6m3/h、液氬1m3/h、 氮氣21000m3/h，每小時各種產品產生的效益（萬元）。各種產品價格如下：氧氣：0.72元/m3 液氧：810/m3氮氣：0.3元/m3液氬：1200元/m3：

EO2=21250×0.72=15300元

ELO=1.6×810=1350元

ELA=1×1200=1200元

EN2=21000×0.3=6300元

則，一臺機組每小時直接經濟效益為：

E= 15300+1350+1200+6300=24150元

預計由分析儀故障引發的工藝調整時間減少3-1=2小時，每個機組產生的效益為：2*24150=4.83萬元

3.2 實施效果

項目實施后，不僅創造了客觀的經濟效益，同時也提高了運行穩定性及測量精度，減少故障，降低了勞動強度和設備的故障率。