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摘要：2010年中国基本实现了工业化，目前还处于工业化中期阶段，随着中国工业化进入中期，几家跨国公司占据大部分工业气体市场份额，包括林德、法液空、空气化工、梅塞尔等，国内本土工业气体企业有数千家，普遍规模小受限于设备、技术、资金、物流等方面因素，企业发展存在较大瓶颈，行业竞争激烈。
因此本文笔者针对国产空分易出现的设计缺陷、控制缺陷做出分析并提供解决办法，希望能对中国工业气体的可靠性和效率有所帮助。
关键词：自动化；可靠性；效率；
前言：
国内空分从设计到运行过程中整体可靠性和效率上会有比较大的缺陷，缺乏纠正迭代的过程，主要原因是规模小，技术力量薄弱导致，缺乏顶层设计，要提高可靠性和效率就需要将这些缺陷逐个改造完善，每套装置不犯同样的错误。
一、工控系统缺少首出功能，故障排查困难，恢复生产时间长，液体汽化多，容易因为报警记录时序性差导致故障判断失误，再开机失败造成设备安全。
首出：第一个导致停机的故障报警。当空分停车后报警记录里会有成百上千个报警，并且时序性差，对故障判断造成干扰，此时管道气客户一般都是全年不间断供气，后备气化能力无法长时间供应，当故障无法短时间确定，通常会再次开机，此时有可能酿成工艺或设备安全事故。解决办法：在不升级硬件的基础上，新增逻辑：当某一个停车条件触发后就锁住此逻辑，此逻辑在开机前需要人为复位，开机条件里需要新增此复位信息，首出逻辑扫描速度调到停车逻辑速度的1.5~2.0倍。
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图1 首出人机界面
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（本人所在公司增加首出后，故障解决时间从3小时下降到1小时）
二、压缩机喘振控制
国产空分为了提高可靠性往往在空压机、增压机、膨胀机等大型旋转设备上集成国外品牌，但在设计阶段往往会忽略压缩机本体的SIS系统自带的喘振保护功能，在空分运行上操作无法有效判断是否已进入喘振区域，应在设备喘振测试完毕后按照厂家提供的喘振控制线将压力、流量、压差、电流等参数在人机界面上做好喘振曲线示意图，并以喘振控制线偏离105%作为报警提醒操作工已接近喘振，并利用自动化程序根据实际情况脉冲开回流阀、放空阀等措施增大流量避免进入喘振控制线停车，压缩机SIS上的喘振检测模式也有多种，例如压力、流量、电流波动，可根据工况选择适合的模式，减少喘振发生几率
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图1喘振模式选择 图2 喘振判断参数设置
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（本人所在公司优化喘振保护后没有再因为喘振导致停机）
三、低温破管保护
1.空分行业也是制冷行业，液氮产品温度在-196℃，出冷箱的碳钢管道应设置低温破管保护功能，温度低报提醒操作员减少冷箱负荷，增大进冷箱热源，温度低低报时联锁冷箱封屏，封闭冷箱所有进出口阀门，确保低温液体不再通往碳钢管道，该联锁点会导致停机，可采用2选2的控制模式。
四、振动、转速信号抗干扰
空分行业主要动设备有：压缩机、膨胀机、低温泵、水泵等，设备的可靠性直接影响空分可靠性，对工厂的盈利能力起着至关重要的作用，振动、转速监控系统可在故障时及时停车减少设备损坏、通过将监测数据长期保存，通过分析可提前发现设备故障
振动、转速等仪表品牌繁多，进口品牌以Bently、SHINKAWA等品牌为主，其中Bently多应用在大型机组，可靠性高，设备振动数据分析功能强大，回路也有两种模式：1、传感器--延长电缆--前置器--控制器--DCS/PLC，2、传感器--延长电缆--变送器—DCS/PLC
由于施工安装标准不统一，很多振动转速系统都存在干扰信号导致误停机的情况，例如：打雷闪电、电加热器启动时、动设备启动时等情况振动信号异常，这就需要检查仪表回路的安装情况，检查步骤如下：
1、延长电缆在压缩机齿轮箱内的部分是否沿着齿轮箱外壳固定好？表皮是否有破损，接头处是否用耐高温耐油的热缩管保护好？
2、延长电缆出压缩机到前置器或变送器部分是否直接进现场接线箱？是否有穿管抗干扰？
3、现场盘到振动机架或者DCS之间的电压/电流信号电缆是否有穿管抗干扰？
4、振动转速系统要求接地的端子是否都有接入仪表地？
5、所有振动系统经过的盘柜外壳是否都有接入保护地？
五、分层控制在空分中的应用
随着自动化的长足发展，空分的产品气输送阀和放空阀的流量和手动控制的自动化程度低，在工况变化的情况下，操作工需要频繁干预阀门开度，我们可以通过下面的措施解决此问题：
1、检查在用阀门开度对应流量的曲线，越线性越好，调节的精度越高
2、以氧气管道为例，在检修或有停机机会时修改控制逻辑如图：
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a）低温破管保护，换热器出口碳钢管路增加RTD测点，联锁冷箱封屏，自动阀电磁阀失电
b）旁通阀管径小，用于调试吹扫和开机给客户端升压用，避免氧气流速过快导致燃烧
c）由正作用PIC和反作用FIC的信号高选去放空阀
d）由反作用FIC和正作用PIC和HIC经低选后去输送阀
3、实施后FIC\PIC\RAMP的设定值、FIC分程控制设定值优化好后，此输送管线基本不需要人为干预，仅在空分开机时需要手动操作HIC，分程控制设定示意图：
六、动设备控制电需采用UPS电源
空分动设备大致有空压机、增压机、氮压机、氧压机、蒸汽透平、干燥机等，国产空分往往自动化集成能力低，买的设备都是标准机型，在设计和施工阶段往往会用动力电源给压缩机控制单元供电，在运行过程中电能质量出现谐波干扰、晃电等情况就会导致压缩机控制单元失电导致停机，可检查现场电源情况，重新敷设控制电缆，将控制电源改成UPS供电，投用后观察UPS负载，确定在可接收范围。
FIC SPLIT：50 重叠区域：40
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七、膨胀机增加喘振控制，减小增压端回流阀开度，增大制冷量，提高效率
国产空分的膨胀机在组态时往往因为组态公司不具备专业知识，组态前期机械工程师未介入，导致膨胀机的喘振保护控制缺失，操作员在运行过程中增压端的刹车回流阀往往不敢全关，导致做功减少，能量损失。
膨胀机组随机手册资料包含防喘振曲线、联锁方程、保护方程，需要组态进DCS/PLC，控制增压端回流阀，确保远离喘振线，下图是防喘振曲线和方程：
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结束语：
随着经济和社会的发展，促使钢铁、芯片等行业得到不断发展，近年来空分行业迅速崛起且发展蓬勃。本文通过分析空分设备易出现的问题，同时提出了防范措施，以期能够给国内空分行业的发展与进步提供帮助。
参考文献：
【1】王开明 普莱克斯 IMPROVE PSGIV RELIABILITY AND EFFCIENCY，2014
【2】广东韶钢普莱克斯 35000空分 杭氧膨胀机手册