中控技术探索国内空分行业安全生产、节能降耗新路径

空分设备是国家重大装置之一，其能够分离生产出多种工业气体，广泛应用于机械、冶金、石化、新型煤化工、建材、航天与医疗等各个重要的国民经济领域。目前，空分设备应用领域主要为冶金与化工行业，两大领域对其生产的工业气体的需求占比约为60%。同时，新型煤化工、医疗、电子等新兴产业对工业气体的需求亦日益增加。

为提高空分装置运行的稳定性、保证产品质量、提高产品收率、减少气体放散、实现自动变负荷功能，打造行业标杆企业，该企业与浙江中控技术股份有限公司一起开发了KDON-20000/19000型空分装置先进控制与自动变负荷系统。

空分行业先进控制与自动变负荷需求

某企业KDON-20000/19000型空分装置采用外压缩工艺，已采用浙江中控ECS700集散控制系统实现了装置工艺参数的过程监视、基础控制和设备连锁保护等。由于空分装置前后单元间存在着较强的耦合关联，常规控制不能很好地解决装置变量之间的协调控制，影响了装置的平稳运行，从而影响了产品的纯度和产量。另外，空分装置的生产负荷经常因后续用户对氧气需求量的变化而进行变负荷或变工况调整，经常出现氧气放散或供不应求的现象，导致能耗高、工况波动大，产品质量不稳定等问题。

因此，在DCS常规控制的基础上应用先进控制技术开发空分装置先进控制与自动变负荷系统是非常必要的，进一步提高装置的操作平稳性，减少产品质量波动，降低氧气放散量，达到节能降耗的目的。

四大模型预测控制器，保障装置稳定运行

模型预测控制是一种基于模型的先进控制策略，具有预测模型、滚动优化和反馈校正三个基本特征，适合于解决复杂多变量过程协调控制问题。针对KDON-20000/19000型空分装置设计四大控制器：空气压缩系统控制器、氧氮精馏系统控制器、氩精馏系统控制器、液氧产量优化控制器。通过这四大控制器，实现了空分装置的稳定优化运行。

自动变负荷专家控制器，进一步提高自动化水平

在升、降负荷过程中，使用自动变负荷专家控制器，根据物料平衡，匹配氧气目标值，自动计算各工艺变量的目标值及重要过程参数，并以此为基础规划了各工艺量的调整轨迹。同时，将计算得到的工艺变量的目标值传递给模型预测控制器，利用模型预测控制器的高精度控制保证系统在动态过程中平稳过渡，以实现自动变负荷功能。

增产降耗，赢得客户认可

KDON-20000/19000型空分装置先进控制与自动变负荷系统投用后，控制器投运率大于90%，工艺参数平均稳定性提高30%以上，大大降低了操作人员的劳动强度。在稳态高负荷下，氧提取率提升0.64%，氩提取率提升1.02%，在稳态低负荷下，氧提取率提升1.25%，氩提取率提升1.55%。

KDON-20000/19000型空分装置先进控制与自动变负荷系统的运行效果得到了客户的一致认可，也为国内空分行业探索出一条安全生产、节能降耗的新路径。