摘要：介绍真空变压吸附制氢（VPSA-H2）控制系统及主要设备的控制原理。
关键词：真空变压吸附制氢；压缩机控制；
引言
随着海南炼油化工有限公司的扩建，原有的制氢产能已经不能满足氢气的需求，需增加一套制氢系统，本着投资少、低能耗、见效快的原则，在 2012年，10000标立/小时真空变压吸附制氢（VPSA-H2）装置建成并投产。
1 工艺概况
低压VPSA工序采用8塔 VPSA工艺流程，即：主装置由八个吸附塔组成。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续三次均压降压、逆放、抽真空、连续三次均压升压和产品气升压等步骤组成。
2 真空变压吸附制氢（VPSA-H2）装置控制系统
2.1 硬件配置
真空变压吸附制氢（VPSA-H2）装置的监视控制使用一套福克斯波罗公司生产最先进可靠的系统产品I/A Series智能自动化开放式分散控制系统(DCS)。该系统由1个控制站、1个操作站及1个工程师站、2台打印机、MESH控制网、工业管理网络接口等构成。现场检查设备设置了温度、压力、流量、液位等变送器，将现场变送器信号引至DCS AI/DI卡件，同时将真空泵、程控阀、压缩机联锁等信号引至DCS AO/DO卡件；解吸气压缩机厂家自带ITCC系统，同时把产品氢气压缩机所有信号引入此ICTT系统， ICTT系统与现场DCS系统通过Modbus RS485进行通信，解吸气压缩机及产品氢气压缩机分别单独设有紧急联锁停机信号。
2.2软件系统
本系统采用福克斯波罗公司开发的基于Windows XP专业版操作系统的大型工业控制系统I/A Series。ITCC系统采用康吉森开发的基于TRICON三冗余硬件和专业软件包，实现装置的安全联锁控制和保护功能。HMI程序增加独立的联锁画面、流程图画面、机组控制画面、报警灯屏画面、历史趋势画面，相关信号组态历史趋势记录及报警记录。该系统能连续自动打印报表，及时反映生产过程参数变化，为生产提供可靠的数据。
3 主要设备的控制原理
3.1往复压缩机的控制原理
本压缩机为对称平衡型往复式压缩机，由增安型同步电动机驱动，2列2缸两级压缩，气缸为双作用，气缸进、排气口均按上进下出布置。本压缩机的防喘振控制采用“一回一，二回二”控制，既分别在一段、二段入口与出口之间设有旁路管线，当压缩机一段、二段入口压力低于设定值，则打开旁路调节阀，以达到防喘振目的。
3.2螺杆压缩机的控制原理
本装置中乙苯脱氢尾气经过过滤器过滤后进入压缩机，经压缩机升压后由压缩机出口进入后冷器，然后进入气液分离器，分离后的燃料气由气液分离器出口到燃料气回收系统。压缩机将乙苯脱氢尾气由0.16MPa加压到0.55MPa，为了生产工艺的连续性，在压缩机入口进行压力控制，在出口和入口管线上设有一条旁路，当压力下降时，则打开旁路调节阀，以保证入口压力过低而造成事故。
3.3 装置联锁停车系统控制原理
本装置运行中，当三台真空泵只有一台运行（正常运行真空泵是两开一备）或者是装置入口净化风总管压力低于设定值时， PSA装置联锁停车；当三台真空泵只有一台运行或者是PSA装置联锁停车时，联锁关闭气源入口总阀，停止运行真空泵，同时延时1min联锁后关闭两台气源入口压缩机。
3.4 PSA装置主要控制原理
3.4.1提升控制回路
首先判断是否系统发出提升信号，如果有提升信号，则在终升刚开始时把处于终升状态的吸附塔（压力值较低的吸附塔）的压力值P1取出，并使得压力值较低的吸附塔与压力值较高的吸附塔之间的调节阀（PV1）的初始设定值SP等于P1，用当前的吸附压力（压力值较高的吸附塔压力）测量值减去P1得到差值△P(即吸附塔在终升过程中需要上升的压力值)，用△P除以终升时间就得到吸附塔每秒应该上升的压力值P2，调节阀（PV1）的设定值SP由公式SP=SP+P2得出（每秒运算一次），同时把调节阀（PV1）的工作方式设定为自动。如果系统没有发出提升信号，那么把调节阀（PV1）的工作设定为手动方式，并设定固定开度为10﹪。
3.4.1逆放控制回路
首先判断是否系统发出逆放信号，如果有逆放信号，则在逆放刚开始时把处于逆放状态的吸附塔的压力值P1取出，并使逆放解吸气出口调节阀（PV1）的初始设定值SP等于P1，用P1减去0.02MPa得出的差压值△P，用△P除以逆放时间就得到吸附塔每秒钟应该下降的压力值P2，调节阀（PV1）的设定值SP由公式SP=SP-P2得出，当SP小于0.02MPa时，强制SP=0.02MPa，同时把调节阀（PV1）的工作方式设定为自动。如果系统没有发出逆放信号，那么把调节阀（PV1）的工作设定为手动方式，并设定固定开度为20﹪。
4 结束语
经过几年的运行情况，本装置监控软件工作稳定，安全性好，控制水平高，调节、显示、联锁功能完善；整套控制系统显示清晰直观，控制、操作、参数设定方便，流程显示、记录、报警、趋势内容丰富，人机界面友好，真正的达到了提高控制水平，便于管理和操作，提高了设备运行的自动化水平和安全可靠性。
参 考 文 献
[1] 陆德民.石油化工自定控制设计手册（第三版） 化学工业出版社
[2] 王勇 . Centum-CS系统在石化生产装置上的应用 [J]. 石油化工自动化 . 2006,1:66-67
