[发明专利]制氧预冷系统的空冷塔液位控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及制氧预冷系统领域，尤其涉及一种制氧预冷系统的空冷塔控制装置以及与该装置相对应的控制方法。

背景技术

在大型低温精馏制氧机组中，预冷系统是重要组成部分之一，主要包括空冷塔和水冷塔。水冷塔将冷却水与来自空分的污氮气进行热交换，使之成为冷冻水并送至空冷塔。空冷塔将来自空压机的原料空气与冷却水和冷冻水进行热交换，使之冷却并送至下道工序（分子筛系统）。

预冷系统的液位是极为重要的工艺控制参数，尤其是空冷塔液位，其参与制氧机跳车联锁。下面，参照图1对空冷塔作进一步说明。来自空压机的原料空气40从空冷塔30中下部进入，冷却水和冷冻水（以下简称为“液体”）60从空冷塔30中上部进入并喷淋而下，二者进行热交换，被冷却后的空气由顶部出口管道50送至下道工序（分子筛系统）进行纯化处理，液体在空冷塔30底部积成液位70。

继续参见图1，第一液位计1为一法兰式差压变送器，其采用差压原理（容器内液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理）测量液位，在空冷塔30下部的正压侧以及上部的负压侧沿着水平方向分别设置第二取压管道8和第一取压管道7。第一取压管道7和第二取压管道8分别通过法兰连接第一切断阀9和第二切断阀10，两个切断阀的出口分别与第一液位计1的膜盒23以法兰密封连接，膜盒23受压面与第一取压管道7和第二取压管道8截面平行、与地面垂直，被测液体压力横向传递，作用在膜盒23的隔离膜片上，使膜片产生变形，再通过毛细管29内的填充液，将压力传递到第一液位计1。第一液位计1将测得的正压侧、负压侧的差压转换为4-20mA模拟信号远传至DCS系统（Distributed Control System，集散控制系统），转换为测量值通过指示器612进行指示，当该测量值大于给定值时，则通过报警器613发出报警。图1中A部分为DCS系统。

液位控制为一简单控制系统，继续参见图1、图2。调节器611将第一液位计1的测量值与给定值作比较，根据偏差值向位于空冷塔30下方的调节阀5输出相应的调节信号；调节器611、调节阀5均为正作用，当液位70升高，成正偏差时，调节器611输出增大，调节阀5开度也随之增大，空冷塔30内水排出，液位70下降，实现空冷塔液位控制。液位70一般控制在45～55％的液位计最大量程之间，即液位计的给定值在此区间取值。

第二液位计2为一液位开关或与第一液位计1相同的法兰式差压变送器。第二液位计2进行指示或报警，不参与液位调节。当第一液位计1的测量值高于给定值时，输出第一液位“高”信号，当第二液位计2的测量值高于给定值时，输出第二液位“高”信号。第一液位计1液位“高”信号614、第二液位计2的液位“高”信号201二者进行“与”逻辑66后，共同参与制氧机跳车联锁65控制，即仅当二者同时测得液位“高”信号时，方触发跳车联锁65。

水冷塔的液位控制相对简单，仅有一第一液位计（无第二液位计），一调节阀，通过一调节器构成一简单控制系统。其液位计为一与空冷塔第一液位计1相同的法兰式差压变送器，进行指示、报警，不参与制氧机跳车联锁。

现有技术中的这种制氧预冷系统的空冷塔液位控制装置存在以下问题：

1）法兰式差压变送器正压侧被测介质为水，而水来自开放式的循环水槽，泥沙、杂质较多，当沉淀、淤堵在膜盒23受压面时，压力传递受到阻碍或者膜片受损，造成液位测量失真。而上部负压侧为潮湿的空气，取压管道内壁易锈蚀，铁锈、金属杂质等直接冲击膜盒23受压面，膜片受损，造成液位测量失真。

2）对于空冷塔，若第二液位计2为液位开关，则其信号为数字量，仅当液位真实达到其物理安装位置、与其接触时，第二液位计2才发出液位“高”信号，但无法实时指示液位。当第一液位计1故障时，空冷塔则无液位指示、调节，液位将失控。若第二液位计2亦为一法兰式差压变送器，则有如1）所述的问题，当两个液位计同时故障时，将触发制氧机联锁误跳车。

3）当液位计故障或其它原因而需设备检修维护时，液位测量被迫停止。尤其是第一液位计1，因液位控制都是基于其信号的简单控制系统，液位将失控，严重影响制氧机安全运行。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种制氧预冷系统的空冷塔液位控制装置以及与其相对应的控制方法，能够提高空冷塔液位测量值的有效性。

为实现上述目的，本发明的制氧预冷系统的空冷塔液位控制装置，包括，

控制模块，包括阀门控制单元和跳车控制单元；