空分純化（huà）係統順控程序從8步到18步到底經曆了什麽

        關於空分純化係統，從七十年代前的可逆式換熱（rè）器流程進化到分子篩吸附流程，空分（fèn）的（de）工藝流（liú）程進行了更新換代的變化。采用分子（zǐ）篩淨化係統大大簡化了操作（zuò），提高了設備的（de）安全可靠（kào）度。當然分子篩純化係統還有一係列好處，這（zhè）裏就（jiù）不贅述了，有興趣的同學們可以查閱空分史料。分（fèn）子篩吸附流程的（de）空分計算，目前我能（néng）查閱到（dào）的年代最久遠也是記錄最詳細的資（zī）料就是七十年代末期，杭氧選（xuǎn）派技（jì）術（shù）人員赴林德公司的實習總結資料。學習這份寶（bǎo）貴資料的同（tóng）時（shí），我由衷的佩服空分行業的各位前輩們一絲不苟（gǒu）的嚴謹的研究精神。看著一筆（bǐ）一劃手（shǒu）工繪製的工程附圖，猶（yóu）如當年伏案記（jì）錄的場景浮現在眼前。

        偏題了，講（jiǎng）回分子篩純化係統（tǒng）的順控程序發展，從林德學習資料內記錄的（de）8步（每個吸附器分四個過（guò）程：排氣、加熱、冷（lěng）卻（què）、充氣）到如今主流的18步（每個吸附器分九個（gè）過（guò）程：準備泄（xiè）壓、泄壓、準備加熱、加熱、冷吹、準備充壓、充壓、準備切換、切換），幾十年間經曆了什麽？再插一句題外話，空分設計人員在翻閱GB16912（俗稱氧規）時，反複會提到的一句話就是，這本規範裏每一條都是血淋淋（lín）的經驗和教訓，所（suǒ）以必須要帶（dài）著崇敬的心態來尊重規範裏的所（suǒ）有內容。當然，對於分子篩純（chún）化（huà）係統的順（shùn）控程序的發展沒有這麽沉重，但是每一步進化和每一處優化，無不飽含著操作中（zhōng）發生的問題（tí）和前輩的智慧。我們先從8步的開始說（shuō）起吧。

一、8步模式

        分子（zǐ）篩容器的使用分四個過程：排氣、加熱、冷卻、充氣。需要嚴格控製的（de）過程隻有排氣和充氣。因（yīn）為這兩個過程（chéng）控製不好，能使（shǐ）分（fèn）子篩粉碎縮（suō）短使用壽命。簡單來說就（jiù）是需要慢速排氣（qì）和充氣（qì）。根（gēn）據吸附器容器的體積以（yǐ）及壓縮空氣的工作壓力，可以計算出總進氣量和總排氣量。按照《實習總結》中記錄，排氣7分鍾，充氣（qì）12分鍾。

二、10步模式

        10步模式中分子篩（shāi）容器的使用分（fèn）為五個過程：泄壓、加熱、冷吹、充壓、轉換。與8步模式相比，多（duō）了（le）最（zuì）後的轉換（huàn）步。多出的這一步（bù）轉換步裏增加了兩個吸附器同時（shí）工作（zuò）的階段（duàn），也有（yǒu）公司把這（zhè）一步稱為並（bìng）行或（huò）並聯。並行一（yī）段時間之後才是切換為另一（yī）個吸附器。為什麽多出了並行這一步？分子篩在使用前的充壓過程中隨（suí）著壓力升高，分子篩的吸附容量增大，更多的氮氣和氧氣被分子篩（shāi）所吸附，吸附熱使得（dé）床層溫（wēn）度升（shēng）高。當吸（xī）附器轉為使用時，空氣將分子篩床層的熱量帶出來，從而引起出口溫度的升高。為減緩這種溫度升高現象給精餾係統的操作造成的周期性影（yǐng）響，減緩吸附熱給板式換（huàn）熱器帶來的熱負荷波動（dòng），所以（yǐ）增加（jiā）了這一步，並且可以用適當增加（jiā）“並行”時間來（lái）平緩這一波動。

三、18步模式

        18步模式中，每個吸附器的使用分為九個過程：準備泄壓、泄壓、準備加熱、加熱、冷吹、準備充壓、充壓、準備切換、切換（huàn）。與10步模（mó）式相比，對於泄（xiè）壓、加熱（rè）、充壓（yā）、切換這（zhè）四個主（zhǔ）要步驟分別增加了準備（bèi）步。每個準（zhǔn）備（bèi）步內主要的（de）任務（wù）就是相關閥門的動作，將（jiāng）準備步分開可以（yǐ）使順控程序更清晰，也就是將任務拆分得更細致。例如準（zhǔn）備加熱步內是將汙氮流路相關閥門都打開，到了加熱步直接打開電加熱器。哪一步出了故障就暫停在哪一步，對於（yú）運維人（rén）員來（lái）說能更加快速的找到（dào）故障點（diǎn）。以下是（shì）18步的詳細分解：

四、純化係統順控過（guò）程中給空分運行帶來的擾動

1，純化器充壓過（guò）程的擾動（dòng）

        在純化器（qì）轉升壓（yā）過程中，升壓閥突然打開時，空氣出空冷塔的壓力同步（bù）下降（jiàng）。雖（suī）然空壓（yā）站補充氣調節閥接收到壓力下降的信號，開始增加開度，但信號檢測反饋調節有一定（dìng）的滯後性，所以升壓初期（qī）進主換（huàn）熱器的空氣壓力和流量均略有減少。

        隨著升壓閥增（zēng）開，純化（huà）器的升壓速度加快，壓空補充氣（qì）的閥門（mén）同步增開。進（jìn）入空冷塔的空氣量增加，空（kōng）冷塔（tǎ）阻力增加，導致空氣進純化器、主換熱器和下塔壓力、空氣進主換熱器（qì）的流量同（tóng）步減少。在升（shēng）壓（yā）接近尾聲，升壓速度降低，壓空補充氣閥門逐步關小，進空冷塔（tǎ）空氣流量、空冷塔阻力逐步（bù）降低。此（cǐ）時空氣進純化器、主換（huàn）熱器和下塔壓力同步上升，空（kōng）氣進主換熱器（qì）的流量逐步（bù）增（zēng）加。

    進入準備階段，2台純化器並聯運行，此時壓空補充氣調節（jiē）閥穩定在一定開度。但由於2 台純化器均分進主換熱器空（kōng）氣量，純化器段的阻力值達到最（zuì）低。此時下（xià）塔的壓力值逐步升至（zhì）最大（dà）值，進主換熱器空氣量達到最大值。切換後（hòu），單台（tái）純化器運行，壓空補充氣開度逐步關（guān）小，空冷塔、下塔壓力逐步回歸正常。

        在純化器升壓時，冷端和熱端膨脹機的進出口溫度（dù）變化並不明顯。由於純化器分壓作用（yòng），膨脹機的膨脹端機前壓力、機後壓力以及膨脹（zhàng）機轉速（sù）均略有下降，此時膨脹機（jī）製（zhì）冷量隨之下降。在純化器升壓完成至2 台純（chún）化（huà）器並聯運行期（qī）間，壓空大量進入主換熱器，膨（péng）脹機的機前、機後壓（yā）力、轉速均處在最大值，此時膨脹機製冷量上升。同時，膨脹（zhàng）機的軸振動、位移隨著轉（zhuǎn）速的變化發生較大的（de）波動。

        經過以上分析，純化器在切換時，進下塔的空氣流量、下塔壓力、上（shàng）塔壓力變化（huà）趨（qū）勢是先降低至穩態後緩慢上（shàng）升至峰值，然後再緩慢下降至正常狀（zhuàng）態。膨脹機的製冷量與下塔壓力變（biàn）化趨勢相同，同時膨脹（zhàng）機振動和位移大幅波動。

2，切換後溫度升高的擾（rǎo）動

        空氣在經過純化（huà）器後，溫度會有所（suǒ）升高（gāo），這是因為空氣（qì）中的水（shuǐ）分和二（èr）氧化碳被（bèi）分子篩吸附，而吸附過程是一種放熱過（guò）程（chéng）。吸（xī）附放熱使出口空氣溫度比（bǐ）進口溫（wēn）度高4~6 ℃。空分純（chún）化器在切（qiē）換（huàn）後10～15min，空氣出純（chún）化器溫（wēn）度能達到峰值38℃，最大溫升約22 ℃。約70～80min 後，溫升差值會穩定（dìng）在3.5～5.0 ℃。