制氧总碳氢分析控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种制氧总碳氢分析控制系统及控制方法，该控制系统包括：制氧机系统、分析系统和DSC系统，所述制氧机系统包括第一空分、第二空分、第三空分和液氧罐，所述分析系统包括第一分析通道、第二分析通道、第三分析通道和热备分析通道，所述DSC系统包括控制单元。该控制方法包括为：S1、投入燃烧空气；S2、投入燃烧氢气；S3、投入总碳氢样气；S4、投入总碳氢分析仪；S5、分析控制制氧机系统总碳氢含量。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下的有益效果：当任一空分分析仪或其单元部件出现故障或损坏时，或分析仪因校验维护而离线时，能够继续监控对应空分的总碳氢含量，避免空分总碳氢积聚过量而引起爆炸风险。

Control system and control method for total hydrocarbon analysis of oxygen production

The invention provides a total oxygen hydrocarbon analysis of control system and control method, the control system includes an oxygen generator system, analysis system and DSC system, the oxygen generator system includes a first air separation, second air separation, third air separation and oxygen tank, the analysis system includes the analysis, analysis of channel second analysis of third channel, channel and hot standby analysis channel, the DSC system includes a control unit. The control methods include: S1, combustion of air, S2, combustion of hydrogen, S3 and total hydrocarbon, S4 and total carbon and hydrogen analyzer; S5, analysis and control of the total hydrocarbon content of the oxygen generator system. Compared with the prior art, the invention has the following advantages: when an air separation unit or the analyzer is faulty or damaged, or for maintenance and off-line analyzer calibration, total hydrocarbon content can continue to monitor the corresponding air separation, avoid the accumulation of excessive amount of total hydrocarbon and explosion risk.

【技术实现步骤摘要】
制氧总碳氢分析控制系统及控制方法
本技术涉及深冷技术制氧领域，尤其涉及一种对制氧机液氧中总碳氢化合物含量进行分析控制的系统及方法。
技术介绍
采用深冷技术的制氧机，以空气为原料，经过压缩、预冷、纯化处理后，在空分装置中进行深度冷却、精馏，将空气中各组分分离出来，从而生产出相应的氧、氮、氩等气(液)体产品。在空分的液氧中，含有乙炔、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯等多种碳氢化合物(简称“总碳氢”或“总烃”)，这些物质均为可燃物质，当总碳氢含量达到饱和时，会呈颗粒转而析出，在液氧中摩擦，将发生爆炸。为了生产安全，在空分生产过程中，要求对液氧中的总碳氢含量进行监测。因此，采用总碳氢分析仪(又称“总烃分析仪”，以下简称“分析仪”)进行在线分析、监测。请参见图1。现有技术中，分析方法及设备配置与常规气体分析基本相似，首先用仪表导管从空分中引流部分液氧作为样气，连接并输送至分析仪，分析仪将检测结果转换为电信号，远传至DCS系统，供生产人员监视。特别之处在于，总碳氢分析仪的检测室内还须通入氢气和空气二种工作气源，混合、燃烧以加热至一定温度方能正常工作。该技术方法中，空分、样气、分析仪、燃烧氢气、燃烧空气均为单一对应配备。其存在的主要缺陷是：(1)由于分析仪内部高温加热，零部件易劣化，易发故障；但是一台空分仅配备一台分析仪，当出现故障或损坏时，空分总碳氢监测被迫中断、失控。(2)燃烧氢气由外购的钢瓶氢气供应，由于单一配备且当瓶气耗尽而断供时，分析仪将会熄火、停止工作，同样造成总碳氢监测被迫中断。(3)燃烧空气来自制氧机自身制造的原料空气，通过管道从空分现场远程接引而来，当空分停机时，空气将会断供，而此时空分内液氧尚未排尽，仍需监控总碳氢，但分析仪却因空气断供而已经熄火、停止工作。(4)分析仪需要定期校验和常规维护，在校验维护时，分析仪将离线或下机，从而被迫脱离对空分总碳氢的监测。(5)前述任一情况出现后，处理恢复需要一定时间；而在此期间，均存在因失去监测而控制不力，导致空分总碳氢异常升高，由此带来爆炸的风险。(6)总碳氢分析仪为A类(关键)设备，要求故障后快速恢复，故一般采取库存事故件的方式，由于制氧机较多，备件成本较高。(7)总碳氢分析方法与常规气体分析基本相似，为一开环系统，仅作监视；当设备故障或异常时，无法远程干预，相应延长了故障时间，增加了故障风险。为了解决上述问题，中国专利CN201110301639.X公开了一种碳氢化合物分析装置，该专利为了解决因单向气流流路装置给测量带来不便的问题。碳氢化合物分析仪，它包括第一制氧装置、第二制氧装置、第一阀门、第二阀门和碳氢化合物分析仪，第一制氧装置连接第一阀门的一端，第二制氧装置连接第二阀门的一端，其特征在于它还包括第一通道和第二通道，第一阀门的另一端通过第一通道连接碳氢化合物分析仪的一端，第二阀门的另一端通过第二通道连接碳氢化合物分析仪5的另一端。所述碳氢化合物分析仪本身具有单独显示两套装置的显示信号的功能，有效挖掘了分析装置的潜力，使得装置可以同时对两套制氧装置的主冷进行分析，达到了提高制氧效率的目的，但是，该专利在分析仪故障时，二台制氧装置的碳氢均不能分析、监视，且需要切换显示通道，不能对二台制氧装置同时连续监视，另外，该专利对分析仪工作气源需要连续供应的问题未提出解决方案。中国专利CN201120379179.8公开了一种碳氢化合物分析装置，该专利为了解决因单向气流流路装置给测量带来不便的问题。碳氢化合物分析仪，它包括第一制氧装置、第二制氧装置、第一阀门、第二阀门和碳氢化合物分析仪，第一制氧装置连接第一阀门的一端，第二制氧装置连接第二阀门的一端，其特征在于它还包括第一通道和第二通道，第一阀门的另一端通过第一通道连接碳氢化合物分析仪的一端，第二阀门的另一端通过第二通道连接碳氢化合物分析仪5的另一端。所述碳氢化合物分析仪本身具有单独显示两套装置的显示信号的功能，有效挖掘了分析装置的潜力，使得装置可以同时对两套制氧装置的主冷进行分析，达到了提高制氧效率的目的，该专利与中国专利CN201110301639.X存在同样的不足。中国专利CN200420107526.1公开了一种空分装置用碳氢化合物分析仪的工作气源提供装置，该专利包括氢气源、氢气输送管路、压缩空气源和空气输送管路，其氢气源包括两个并联的氢气瓶，其压缩空气源为空分装置中的分子筛，其空气输送管路中设有过滤减压阀、转化炉、净化器和温控器，其中，过滤减压阀的进口端与分子筛连通，其出口端连接转化炉的进口端，转化炉的出口端连接净化器的进口端，净化器的出口端与碳氢化合物分析仪连通，温控器与转化炉相连。本技术碳氢化合物分析仪的工作气源提供装置能连续不间断地向分析仪提供高质量的工作气源，提高了仪器的测量连续性、准确度和稳定性，该专利中的工作气源提供装置与碳氢化合物分析仪及其空分为一一对应配置，能够在空分正常运行时连续提供工作气源，但在对应空分停役时，空气将会中断，导致对应分析仪熄火而停止工作；另外，该技术仅是为对应的分析仪提供一种工作气源，并不能解决分析仪或样气故障导致空分碳氢监测中断的问题，也不能解决非对应的其它空分装置的碳氢监测的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制氧总碳氢分析控制系统及方法，其将对应多台空分的多个总碳氢分析通道以及增加的一个热备用总碳氢分析通道有机连接为一套完整的闭环系统，并优化分析控制系统及方法，其能够在分析设备任一环节发生故障或异常时，及时恢复对空分总碳氢的监控；在处理恢复的过程中，也不影响正常监控，确保制氧机安全运行。上述的多台空分是指二台及二台以上数量的空分，多个总碳氢分析通道是对应各台空分的二个及二个以上的总碳氢分析通道，为便于理解，也便于描述，本技术方案中的多台空分为三台，多个总碳氢分析通道为三个。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种制氧总碳氢分析控制系统，其包括：制氧机系统、分析系统和DSC系统，所述制氧机系统包括第一空分、第二空分、第三空分和液氧罐，所述分析系统包括第一分析通道、第二分析通道、第三分析通道和热备分析通道，所述DSC系统包括控制单元，所述第一空分与第一分析通道电连接，所述第二空分与第二分析通道电连接，所述第三空分与第三分析通道电连接，所述液氧罐与热备分析通道电连接，所述第一分析通道、第二分析通道、第三分析通道和热备分析通道分别与控制单元电连接，所述控制单元还与第一空分、第二空分和第三空分分别电连接。作为优选方案，所述DSC系统还包括报警单元和显示单元，所述报警单元和显示单元分别与控制单元电连接。作为优选方案，所述第一分析通道包括样气管、零气管、满气管、旁通换向阀、主换向阀和分析仪，所述样气管与分析仪之间设有样气旁通管和样气直通电磁阀，所述零气管与分析仪之间设有零气旁通管和零气直通电磁阀，所述满气管和分析仪之间设有满气旁通管和满气直通电磁阀，所述样气旁通管、零气旁通管和满气旁通管的输出端汇聚于一个旁通换向阀中，所述样气直通电磁阀、满气直通电磁阀和零气直通电磁阀的输出端汇聚于一个主换向阀中，所述主换向阀和旁通换向阀相连通。作为优选方案，所述分析仪还设有进气管和排气管，所述进气管上还分接有旁通管和旁通流量计，所述排气管上还连接有进表流量计和低流量报警仪。作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制氧总碳氢分析控制系统，其特征在于，包括：制氧机系统、分析系统和DSC系统，所述制氧机系统包括第一空分、第二空分、第三空分和液氧罐，所述分析系统包括第一分析通道、第二分析通道、第三分析通道和热备分析通道，所述DSC系统包括控制单元，所述第一空分与第一分析通道电连接，所述第二空分与第二分析通道电连接，所述第三空分与第三分析通道电连接，所述液氧罐与热备分析通道电连接，所述第一分析通道、第二分析通道、第三分析通道和热备分析通道分别与控制单元电连接，所述控制单元还与第一空分、第二空分和第三空分分别电连接。

【技术特征摘要】
1.一种制氧总碳氢分析控制系统，其特征在于，包括：制氧机系统、分析系统和DSC系统，所述制氧机系统包括第一空分、第二空分、第三空分和液氧罐，所述分析系统包括第一分析通道、第二分析通道、第三分析通道和热备分析通道，所述DSC系统包括控制单元，所述第一空分与第一分析通道电连接，所述第二空分与第二分析通道电连接，所述第三空分与第三分析通道电连接，所述液氧罐与热备分析通道电连接，所述第一分析通道、第二分析通道、第三分析通道和热备分析通道分别与控制单元电连接，所述控制单元还与第一空分、第二空分和第三空分分别电连接。2.如权利要求1所述的制氧总碳氢分析控制系统，其特征在于，所述DSC系统还包括报警单元和显示单元，所述报警单元和显示单元分别与控制单元电连接。3.如权利要求1所述的制氧总碳氢分析控制系统，其特征在于，所述第一分析通道包括样气管、零气管、满气管、旁通换向阀、主换向阀和分析仪，所述样气管与分析仪之间设有样气旁通管和样气直通电磁阀，所述零气管与分析仪之间设有零气旁通管和零气直通电磁阀，所述满气管和分析仪之间设有满气旁通管和满气直通电磁阀，所述样气旁通管、零气旁通管和满气旁通管的输出端汇聚于一个旁通换向阀中，所述样气直通电磁阀、满气直通电磁阀和零气直通电磁阀的输出端汇聚于一个主换向阀中，所述主换向阀和旁通换向阀相连通。4.如权利要求3所述的制氧总碳氢分析控制系统，其特征在于，所述分析仪还设有进气管和排气管，所述进气管上还分接有旁通管和旁通流量计，所述排气管上还连接有进表流量计和低流量报警仪。5.如权利要求3或4所述的制氧总碳氢分析控制系统，其特征在于，所述第二分析通道和第三分析通道的结构与第一分析通道的结构均相同。6.一种总碳氢分析控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：投入燃烧空气；S2：投入燃烧氢气；S3：投入总碳氢样气；S4：投入总碳氢分析仪；S5：分析控制制氧机系统总碳氢含量。7.如权利要求6所述的总碳氢分析控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下操作：S11、对第一分析通道、第二分析通道，第三分析通道，分别打开一级切断阀，调节一级减压阀至较高压力；分别打开二级切断阀，调节二级减压阀至合适压力，使三台二氧化碳分析仪均投入正常工作；S12、对第一分析通道、第二分析通道，第三分析通道，由控制单元分别控制空气直通电磁阀导通；将各运行中空分的空气导通至空气总管，再分别调节二级减压阀至合适压力，为四台总碳氢分析仪提供燃烧空气；S13、当有一台或一台以上空分停役并中断相应空气供应时，则由控制单元51控制对应的空气直通电磁阀关闭，以免空气总管从停役空分处泄压而影响总碳氢分析仪工作；当出现三台空分均停役的特殊情况时，则三个空气直通电磁阀均关闭；同时打开各辅空气钢瓶以连续供气，从而保证各分析仪不因燃烧空气中断而熄火、停止工作；同时关闭二级切断阀，以免辅空气钢瓶向空气总管泄压而影响总碳氢分析仪工作。8.如权利要求6所述的总碳氢分析控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下操作：S21、对第一分析通道、第二分析通道，第三分析通道和热备分析通道，分别打开四个主氢气钢瓶，切换导通四个对应氢气换向阀的主输入端和输出端，为四台总碳氢分析仪提供燃烧氢气；S22、当主氢气钢瓶的氢气即将耗尽时，打开次氢气钢瓶，切换导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绿宇，刘贵峰，余辉，查嵘，董振宁，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31