提高11K1空壓機安全運行性的聯(lián)鎖優(yōu)化建議

陳德福，許飛，戴袁園

（中國石油烏魯木齊石化公司 化肥廠儀表車間,烏魯木齊 830019）

0 引言

化肥廠空分裝置隨著第一合成氨裝置于1985年建成[1]，自建成以來，根據(jù)裝置的實際運行情況，經(jīng)過不斷的摸索，在2002年對空分裝置進行了分子篩流程改造。至今，空分裝置已經(jīng)運行了整整30年。空氣經(jīng)7.8m高吸風口進入空氣過濾器，再經(jīng)過消音器進入4111K1壓縮，經(jīng)三段壓縮后，空壓機出口溫度為91.5℃，壓力0.664MPa。至今一化空分裝置已運行多年，存在“低老壞”等安全隱患，這些都給裝置安全運行增加了不確定的危險因素。

2014年5月24日，空分裝置4111R1-2#分子篩的出口閥11XSCV1104突然關(guān)閉，造成150000 m3/h的空氣從分子篩倒竄至4111K1空壓機，導(dǎo)致高溫、高壓的空氣由4111K1空壓機出口倒回吸入口，引起了壓縮機入口的過濾設(shè)備著火的非計劃緊急停工事故。為預(yù)防此類事故的再次發(fā)生，避免給企業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失，我們決定對空壓機的聯(lián)鎖系統(tǒng)進行優(yōu)化改進。

1 現(xiàn)狀分析

空氣壓縮機是化肥生產(chǎn)的重要源頭設(shè)備，處于最上游的工藝流程裝置，因此一級聯(lián)鎖儀表較多，發(fā)生任何故障都會造成工藝系統(tǒng)波動、影響后續(xù)工段裝置的安全運行，甚至有可能導(dǎo)致全線停工，對化肥廠的安全平穩(wěn)運行質(zhì)量有極大影響。而空壓機的重要聯(lián)鎖儀表都直接或間接影響整個裝置的運行情況。

其中有防喘振系統(tǒng)，參與防喘振系統(tǒng)儀表有：11FT1051/FT1051B/FT1051 三個空壓機入口流量，在取中值后一路去ITCC與11PI1051空壓機入口壓力參與防喘振運算,另一路去ESD三選二低聯(lián)鎖。

11FCV1051/FCV1053/FZCV1986為11K1空壓機放空閥[2]。事故狀態(tài)下打開，流程關(guān)系如圖1所示。

圖1 流程關(guān)系圖Fig.1 Flow chart

2 聯(lián)鎖優(yōu)化方法概述

聯(lián)鎖系統(tǒng)進行優(yōu)化改造主要以下兩個方面：第一是聯(lián)鎖條件方面：增加、優(yōu)化、精簡、修改聯(lián)鎖停車條件，保證聯(lián)鎖儀表動作的準確有效性[3]。第二是對重要聯(lián)鎖閥門再增加一個電磁閥以及定位器，增加儀表動作可靠性、穩(wěn)定性。

2.1 增加壓縮機轉(zhuǎn)速聯(lián)鎖停車條件

增加轉(zhuǎn)速11SI713/714/715，三個轉(zhuǎn)速取中值后高聯(lián)鎖、失速主聯(lián)鎖停車條件，當轉(zhuǎn)速高高或故障時去ITCC停11K1空壓機。

2.2 優(yōu)化改造原有聯(lián)鎖條件

空壓機入口溫度11TAZ1021為11K1空壓機主聯(lián)鎖停車條件，現(xiàn)改為11TAZ1021A/B/C三選二聯(lián)鎖，三支溫度在DCS均有指示，這樣就給操作人員提供多個參考指標，能夠及時發(fā)現(xiàn)工況的變化。從而提高聯(lián)鎖儀表準確性，防止因為單支溫度儀表假指示而造成的聯(lián)鎖誤動作。

2.3 精簡聯(lián)鎖條件，保證聯(lián)鎖儀表動作的準確有效性

取消對11FCV1051/1986的聯(lián)鎖停車條件11FAZ1051DV（入口流量偏差聯(lián)鎖）。因為經(jīng)過多次停車驗證，11FAZ1051DV偏差聯(lián)鎖并沒有起到預(yù)期的效果，此條件屬于無效聯(lián)鎖停車條件，所以將其刪除。

2.4 修改油壓聯(lián)鎖條件為自復(fù)位模式

修改空壓機速關(guān)油壓開關(guān)的三選二聯(lián)鎖條件復(fù)位方式，改為自動復(fù)位處理[4]，原有邏輯當停工狀態(tài)下沒有建立油壓，因此聯(lián)鎖條件不滿足，系統(tǒng)無法復(fù)位啟動，只有當復(fù)位后又才能建立油壓，所以每次開工前先切除該聯(lián)鎖，待系統(tǒng)復(fù)位建立油壓機組運行正常后再投用該聯(lián)鎖，步驟較為繁瑣，現(xiàn)修改邏輯后當油壓不滿足條件時，按下復(fù)位按鈕，此時將該聯(lián)鎖打旁路狀態(tài)。當系統(tǒng)復(fù)位建立油壓開關(guān)正常后，邏輯關(guān)系又會自動投用此聯(lián)鎖，避免了每次開工前后人為投切聯(lián)鎖的操作步驟。邏輯關(guān)系見圖2所示。

2.5 重要閥門改為雙電磁閥控制

11FCV1051/11FCV1053/11RV1001為單電磁閥控制，為了保證電磁閥動作的可靠性，防止誤動作的發(fā)生，現(xiàn)場每個閥上新增一個電磁閥，控制氣路，如此AB電磁閥其中的任意一個有電，該閥即處于正常受控的工作狀態(tài)。僅當兩個電磁閥全都失電時，該閥門才會聯(lián)鎖動作，使閥門到安全位置，這種氣路上的改動大幅降低了因單個電磁閥突然失電，回路故障導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥誤動作的概率，從而保障空壓機防喘振閥和放空閥能夠及時正確地執(zhí)行動作，氣路圖如圖3所示。

圖2 邏輯圖Fig.2 The logic diagram

圖3 氣路圖Fig.3 Gas diagram

2.6 兩位式放空閥加定位器

11XZCV1986原為11K1空壓機的兩位式放空閥，當聯(lián)鎖時11XZCV1986電磁閥失電，放空閥全開。現(xiàn)對該閥增裝定位器，將此閥改成流量調(diào)節(jié)閥11FCV1986控制放空流量。

當該閥在正常運行受控情況下，11K1空壓機防喘振調(diào)節(jié)器輸出值在（0~20）%區(qū)間時，11FCV1986閥位開始動作由（0~100）%全開，當11K1空壓機防喘振調(diào)節(jié)器輸出在（15~100）%區(qū)間時，11FCV1051閥位開始動作由（0~100）%全開。由于11FCV1986管徑小，而11FCV1051管徑大，考慮到在開關(guān)閥時可能會引起流量大幅波動，所以將閥位動作設(shè)定成稍有一定交集的關(guān)系曲線[5]，即將調(diào)節(jié)器輸出值設(shè)定在（15~20）%區(qū)間，使得兩個閥都在可調(diào)整動作范圍內(nèi)，動作過程：

1）當調(diào)節(jié)器輸出在（0~15）%時只有11FCV1986閥位線性打開。

2）當調(diào)節(jié)器輸出剛過15%時11FCV1986閥位繼續(xù)開，此時11FCV1051閥位緩慢線性打開介入調(diào)節(jié)。

3）當調(diào)節(jié)器輸出在20%時11FCV1986閥位達到最大全開，隨著調(diào)節(jié)器輸出增大至100%后，11FCV1501閥位直到全開。當調(diào)節(jié)器輸出由(100~0)%時兩個閥門動作情況為上述步驟的逆過程。

通過這種方式就可以使流量平穩(wěn)，減少波動。防止壓縮機放空時因流量大幅波動，對壓縮機造成危害。調(diào)節(jié)閥分程控制見圖4所示。程序邏輯關(guān)系見圖5所示。

圖4 分程控制特性圖Fig.4 Control characteristic chart

圖5 邏輯圖Fig.5 The logic diagram

2.7 空壓機調(diào)速閥控制的修改

取消原有透平停車電磁閥11XZCV501，增加透平調(diào)速閥門電磁閥11XZCV2225/2226、透平抽氣閥門電磁閥11XZCV2227，壓縮機聯(lián)鎖停車信號最終由ITCC發(fā)出到現(xiàn)場電磁閥。

2.8 空壓機超速保護器聯(lián)鎖邏輯變更

11K1空壓機有3個轉(zhuǎn)速11SI716/717/718進入超速保護器[6]，經(jīng)過超速保護器取中值后輸出節(jié)點串入11XZCV2225/2226 /2227電磁閥回路中，由于這種接線方式?jīng)]有進入到ITCC系統(tǒng)中，當出現(xiàn)故障后不易于查找出停車原因，系統(tǒng)無法記錄節(jié)點動作情況，因此改為經(jīng)過超速保護器取中值后的輸出節(jié)點直接進入ITCC邏輯程序中作為聯(lián)鎖停車條件。不再串入電磁閥的回路中。程序邏輯見圖6所示。

圖6 邏輯圖Fig.6 The logic diagram

2.9 完善相關(guān)改造資料

在優(yōu)化聯(lián)鎖后及時更新回路圖、聯(lián)鎖邏輯圖。制定相關(guān)作業(yè)卡。班組組織培訓(xùn)，學(xué)習(xí)相關(guān)改造內(nèi)容方便日常維護。

3 結(jié)論

本文通過對11K1空壓機的主聯(lián)鎖進行了優(yōu)化改進。并經(jīng)聯(lián)鎖實驗證實了聯(lián)鎖閥門的動作情況正常無誤，在開工后又對11K1空壓機的喘振點做了喘振試驗，結(jié)果再次證明改造后聯(lián)鎖動作正確及時達到了預(yù)期的效果，給以后的維護工作提供了方便，也增加了空壓機的安全運行周期以及提高聯(lián)鎖儀表的可靠性，延長壓縮機的使用壽命。對化肥廠的經(jīng)濟效益有所提高。

[1]化肥廠第一合成氨裝置操作規(guī)程.烏魯木齊石化公司企業(yè)標準[S].Q/SYWHH 0606-2006.2006.

[2]化肥廠第一合成車間工藝流程圖.烏魯木齊石化公司企業(yè)標準[S].Q/SYWHH 0616-01-2012.2012.

[3]王志剛.SHB-Z06-1999石油化工緊急停車及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)則[S].北京:中國石化出版社.1999.

[4]北京康吉森自動化設(shè)備技術(shù)有限公司.Tricon設(shè)計與安裝手冊.杭州中能汽輪機公司-中石油烏魯木齊石化公司一化大機組調(diào)速改造ITCC控制系統(tǒng).TR-13-0095.北京康吉森自動化設(shè)備技術(shù)有限公司.2014.

[5]TurboSentry User’s Guide.TurboSentry Overspeed Protection Device.invensys triconex.