水溶液全循環(huán)法尿素裝置合成塔壓力報警控制系統(tǒng)優(yōu)化

張淑慧 段國光

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

水溶液全循環(huán)法尿素裝置合成塔壓力報警控制系統(tǒng)優(yōu)化

張淑慧 段國光

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

目前，國內(nèi)水溶液全循環(huán)法尿素裝置合成塔壓力都由合成塔出口壓力調(diào)節(jié)閥開度來控制。尿素崗位DCS操作界面只能監(jiān)控合成塔壓力，不能夠?qū)崿F(xiàn)超壓自動控制壓縮機(jī)、一甲泵及液氨泵的急停，也不能發(fā)出區(qū)別于其他報警的特殊信號，只能依靠操作人員觀察實時數(shù)據(jù)來進(jìn)行判斷。為此，安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡稱中能公司)利用DCS系統(tǒng)的快速處理數(shù)據(jù)能力并結(jié)合用戶設(shè)定的上限報警參數(shù)值，對合成塔壓力是否異常和故障類別進(jìn)行正確判斷和處理，保證合成塔的安全穩(wěn)定運行，并通過操作界面顯示的不同顏色指示發(fā)出報警信息，實現(xiàn)出現(xiàn)險情時自動啟動安全聯(lián)鎖裝置的功能。

1 改造的必要性

中能公司水溶液全循環(huán)法尿素裝置投運以來，裝置連續(xù)運行周期逐漸延長，運行也較為穩(wěn)定。由于裝置自身設(shè)計特點，雖采用DCS集中控制，同時設(shè)置了合成塔壓力超壓報警，但沒有安全聯(lián)鎖裝置，在緊急情況下不能確保人身和設(shè)備安全。中能公司曾多次因合成塔超壓造成合成塔塔蓋墊泄漏而被迫進(jìn)行停車泄壓處理，對人身和設(shè)備安全均構(gòu)成極大威脅。經(jīng)認(rèn)真研究、綜合分析，發(fā)現(xiàn)影響合成塔壓力的因素較多。針對儀表自控部分不足，如調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)滯后、報警形式單一等問題，對其進(jìn)行改進(jìn)，以保證合成塔系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性，確保合成塔安全穩(wěn)定運行。

2 改造方案

2.1 控制儀表的改進(jìn)

(1)針對合成塔壓力調(diào)節(jié)閥(PV-204)閥芯上部有時有結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致壓力調(diào)節(jié)閥開關(guān)不靈活，工藝負(fù)荷調(diào)整時，特別是在加量情況下，極易造成合成塔超壓的現(xiàn)象，故對壓力調(diào)節(jié)閥閥芯形狀進(jìn)行改變，即由原來的平面改為有一定坡度的斜面，使閥芯上部的液體能自動流下，杜絕了閥門閥芯上部結(jié)晶的現(xiàn)象，保證壓力調(diào)節(jié)閥開關(guān)靈活。

(2)針對儀表空氣帶水、氣量不夠等外界原因造成的氣源氣壓低而致使調(diào)節(jié)閥不能開啟、動作緩慢或儀表空氣中斷閥門關(guān)閉的情況，將儀表空氣管管徑由Φ6mm改為Φ14mm，保證了氣量，確保了調(diào)節(jié)閥動作及時迅速;為了防止調(diào)節(jié)閥因儀表空氣中斷而關(guān)閉導(dǎo)致合成塔超壓，用手輪對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了機(jī)械限位，避免了因儀表空氣壓力異常引發(fā)調(diào)節(jié)閥立即關(guān)閉的可能性。

(3)調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)的改進(jìn)。調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)過大，調(diào)節(jié)閥開度就相對變小，會造成調(diào)節(jié)品質(zhì)下降，不利于實現(xiàn)自動控制，給穩(wěn)定生產(chǎn)帶來不利因素。為此，與調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行溝通，經(jīng)過理論計算，最終將調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)由原24調(diào)整為20，調(diào)節(jié)閥開度由原20%～30%增大至40%～50%，提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)，有利于合成塔壓力的自動調(diào)節(jié)。

2.2 檢測儀表的改進(jìn)

超溫、超壓、爆炸三者存在必然的聯(lián)系，一旦合成塔超溫勢必會造成壓力的升高。合成塔塔頂、塔底溫度檢測元件原采用熱電偶檢測方式，由于其校驗過程復(fù)雜、受環(huán)境溫度影響較大，給儀表人員校驗及判斷準(zhǔn)確度帶來一定難度。為了避免指示有偏差且不易判斷測溫誤差大小等問題，將熱電偶檢測方式改為熱電阻測溫檢測方式。熱電阻本身受環(huán)境溫度影響較小，且便于儀表人員校驗，極易判斷溫度顯示的準(zhǔn)確與否，為操作人員提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

2.3 報警形式及方式的改進(jìn)

因尿素裝置儀表檢測點較多、報警形式單一，操作人員有時不能及時發(fā)現(xiàn)合成塔壓力超高，給人身安全構(gòu)成極大威脅。為此，必須改進(jìn)報警方式，由原壓力高時只是在操作畫面上所顯示壓力實時參數(shù)值變紅改為整個合成塔顏色變化，即正常狀態(tài)下合成塔為黃色，變成紅色后安全聯(lián)鎖動作。

2.4 超壓安全聯(lián)鎖設(shè)置

超壓安全聯(lián)鎖設(shè)置的目的是最大限度地保證人身和設(shè)備安全，是為操作人員設(shè)置的最后一道安全防線。取合成塔系統(tǒng)壓力檢測的數(shù)據(jù)作為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)輸入值，利用DCS系統(tǒng)自身的資源用程序進(jìn)行組態(tài)，在合成塔壓力達(dá)到20MPa時即觸發(fā)第1次報警程序，使畫面上合成塔顏色變黃，此時操作人員能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施控制合成塔壓力不再繼續(xù)上升。如果操作人員未及時發(fā)現(xiàn)或無法控制合成塔壓力，當(dāng)合成塔壓力將繼續(xù)上升至22MPa，則觸發(fā)第2次報警程序，使畫面上合成塔顏色變紅，同時觸發(fā)DCS系統(tǒng)開關(guān)量輸出卡使其觸點閉合，并發(fā)訊輸出使與合成塔相對應(yīng)的幾組繼電器相應(yīng)動作，使壓縮機(jī)、氨泵、一甲泵跳閘回路接通，各運行設(shè)備自動急停，從而確保合成塔安全穩(wěn)定運行。

3 改進(jìn)創(chuàng)新點

(1)報警方式的改進(jìn)打破了DCS系統(tǒng)監(jiān)控畫面常規(guī)報警方式，超壓時畫面上整臺合成塔顏色產(chǎn)生變化并發(fā)出急促的報警聲，可及時提醒操作人員采取相應(yīng)措施。

(2)DCS系統(tǒng)與電氣控制的結(jié)合。如果操作人員不能及時控制合成塔壓力，在壓力繼續(xù)升高的情況下，合成塔顏色變?yōu)榧t色即危險顏色，安全聯(lián)鎖裝置動作，即壓縮機(jī)、一甲泵、氨泵急停，確保合成塔在安全狀態(tài)下運行，保證人身和設(shè)備安全。

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)前，合成塔超壓造成大蓋泄漏2次，因調(diào)節(jié)閥故障停車1次。3次故障都是因為超壓在非常危險的狀態(tài)下停車，極易發(fā)生重大的安全事故，嚴(yán)重時可能會發(fā)生爆炸事故，嚴(yán)重超壓勢必造成合成塔的損傷、縮短其使用壽命。此改進(jìn)方案在國內(nèi)同行業(yè)應(yīng)用較少，儀表檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時，調(diào)節(jié)品質(zhì)大幅提高。此改進(jìn)方案科學(xué)合理、投資少，實施后效果明顯，打破了DCS系統(tǒng)監(jiān)畫面常規(guī)報警方式，超壓安全聯(lián)鎖裝置的投用使合成塔在安全條件下運行，保證了人身和設(shè)備安全。

2014-04-07)