稀油密封干式柜報警聯鎖系統優化改造與實踐

賈連雙

（山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司，山東濟南250101）

燃氣

稀油密封干式柜報警聯鎖系統優化改造與實踐

賈連雙

（山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司，山東濟南250101）

針對濟鋼現有稀油密封干式柜機械柜位報警聯鎖系統經常產生假信號、誤聯鎖的缺陷，結合氣柜現行的運行特點，在對氣柜報警聯鎖系統從硬件裝置和軟件程序控制兩大部分分別進行綜合分析和探討后，制訂了優化改造方案并進行實施，經過兩年的實踐驗證、優化改造后從根本上解決了氣柜原有機械柜位報警聯鎖系統存在的缺陷，大大提高了氣柜運行的安全性和可靠性，杜絕了因氣柜異常聯鎖而帶來的生產和設備事故。

稀油密封干式柜；報警聯鎖；優化改造；柜位；安全

1 稀油密封干式柜在濟鋼的應用現狀

山鋼股份濟南分公司現有3座稀油密封干式煤氣柜，是濟鋼現有容量最大的煤氣儲存設備，單柜煤氣容量16.5萬m3，該類型氣柜工藝、技術成熟，廣泛用于鋼鐵企業中煤氣的儲存，在濟鋼主要用于存儲高、焦爐煤氣，是燃氣蒸汽聯合循環發電機組（CCPP）及煤氣系統平衡的重要設備，為發展循環經濟，優化利用煤氣資源，發電機組安全穩定運行提供可靠的保障，同時也為濟鋼煤氣管網的安全穩定運行提供支持。

2 氣柜機械限位聯鎖的現狀分析

濟鋼三座16.5萬m3煤氣柜在實際運行中，存在壓力、溫度、油位、氣柜柜位等報警、聯鎖裝置，運行以來出現過各種問題，尤其是氣柜柜位機械限位聯鎖裝置與氣柜進出口閥門進行聯鎖，正常情況下在氣柜柜容超高、或超低情況下氣柜發生聯鎖動作，以避免出現氣柜沖頂或活塞異常落床等重大事故。但在實際運行中，屢次出現氣柜柜位機械限位聯鎖裝置誤動作，從而導致氣柜參與聯鎖閥門誤動作，最終造成后續燃氣發電機組大范圍跳機的生產事故，究其原因是氣柜柜位機械限位聯鎖裝置機械設計、聯鎖方式不合理所致，為保障安全生產，在對問題的根源深入研究和探討后，決定對氣柜目前現有的機械柜位聯鎖裝置及聯鎖程序系統進行優化改造，最終實現設備安全運行與安全生產的統一。

2.1 氣柜機械限位的硬件結構

稀油密封干式煤氣柜機械柜位聯鎖裝置主要由柜位標尺、鋼絲繩、配重墜砣、導軌、上下限柜位點撥叉及限位開關等部件構成，如圖1所示。

圖1 氣柜機械柜位聯鎖裝置組成

2.2 氣柜機械柜位聯鎖原理

氣柜柜位儀配重墜砣通過鋼絲繩、滑輪與氣柜活塞連接，活塞運行時墜砣隨之沿導軌上下運行，當氣柜活塞達到運行上限或下限時，此時柜位儀配重墜砣觸碰氣柜限位撥叉，撥叉觸碰限位開關，限位開關將電子信號傳輸至PLC控制系統，氣柜參與聯鎖的閥門根據程序設定完成相應聯鎖動作。

2.3 機械柜位聯鎖系統程序現狀分析

現有氣柜機械柜位聯鎖系統共設置七道聯鎖點，其中柜位上限四道，柜位下限三道，均采用點對點控制方式，如表1所示。

表1 氣柜報警聯鎖位置

2.4 現有聯鎖設置的缺陷

由上述介紹可知，煤氣柜參與聯鎖閥門與氣柜活塞實際位置相對應，達到上下限位時即發生聯鎖動作，貌似安全可靠，但在實際運行中并不是這樣，根據氣柜生產運行實際情況，主要存在以下缺陷：

（1）氣柜撥叉與限位開關的接觸面積過小，撥叉采用3 mm鋼板制作，在撥叉與限位開關接觸時，極易產生錯位，且在日常檢修、維護過程中（解除聯鎖時進行），發生過兩者相互擠壓頂死的情況，導致氣柜無法投入正常運行。

（2）氣柜聯鎖限位較多，且為單一條件控制，在氣柜實際運行中受震動、大風、冰雹等極端天氣、飛鳥等外在影響均可導致氣柜限位開關產生誤動作，進而致使氣柜發生異常聯鎖，最終對生產系統造成影響，情況嚴重可能發生生產、設備事故。

（3）氣柜聯鎖方式存在缺陷，原設計聯鎖方式是氣柜活塞位置達到上限時只關閉氣柜進口閥門、活塞位置達到下限時只關閉氣柜出口閥門，但在實際生產中我們發現，氣柜運行中的吞、吐氣是由柜內壓力與管網壓力的差值決定的，由于干式氣柜的主要作用是向燃氣發電機組供應煤氣且存在旁通閥，在煤氣管網壓力較低時氣柜的進口也會向管網中吐氣，也可以稱之為“出口”。

由上述說明可以看出，氣柜目前的閥門聯鎖方式并不能起到完全保護設備的作用，同樣需要進行優化改造。

3 氣柜機械聯鎖系統優化改造的實施

3.1 硬件優化改造

（1）增加機械聯鎖撥叉與限位開關接觸面寬度，使之在聯鎖位置能夠與機械限位開關可靠接觸，不發生錯位，同時能夠正常復位，提高聯鎖保障系數。

（2）對機械柜位儀導軌進行改造，加裝固定控制裝置，使配重在運行過程中處于同一平面，減小與機械限位撥叉的距離，使兩者之間能夠有效觸碰。改造示意圖見圖2。

圖2 機械柜位聯鎖裝置硬件改造示意圖

3.2 程序優化改造

3.2.1 現有程序及缺陷分析

目前三座16.5萬m3氣柜采用電儀式報警、聯鎖與機械式儀報警、聯鎖相結合的方式運行，原報警、聯鎖方式如下。

3.2.1.1 煤氣柜儲氣量上限報警與聯鎖（超聲波、激光、機械）

①柜容14.25萬m3（活塞處于63.8 m，機械裝置第一個報警點），聲光報警。

②柜容15萬m3（活塞處于67.1 m，機械裝置第二個報警點），聲光報警，主放散電動閥門自動打開，手動開啟主放散電動蝶閥。

③柜容15.5萬m3（活塞處于69.5 m，機械裝置第三個報警點），聲光報警，入口第一道蝶閥（水封室內）自動關閉，主放散蝶閥自動打開。

④柜容16萬m3（活塞處于71.6 m，機械裝置第四個報警點），聲光報警，入口第一道蝶閥（水封室內）自動關閉，主放散蝶閥自動打開。

3.2.1.2 煤氣柜儲氣量下限報警與聯鎖（超聲波、激光）

①柜容5萬m3（活塞處于22 m），聲光報警。

②柜容2.25萬m3（活塞處于10 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內）自動關閉。

③柜容1.5萬m3（活塞處于6.7 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內）自動關閉。

3.2.1.3 煤氣柜儲氣量下限報警與聯鎖（機械）

①柜容2.25萬m3（活塞處于10 m），聲光報警。

②柜容1.5萬m3（活塞處于6.7 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內）自動關閉。

③柜容1萬m3（活塞處于4.5 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內）自動關閉。

根據稀油密封氣柜的運行特點及在我廠的使用方式，在目前的生產狀態下，稀油密封氣柜在管網壓力高于其柜內壓力時，其進口、出口管道會同時吞氣，也就是說，在氣柜到達運行上限時其出口管道壓力若大于柜內壓力則氣柜仍在不斷吞氣（例如發電機組用量小或跳機時），此時氣柜柜位在進口閥門聯鎖關閉后仍然會不斷上升。反之，氣柜柜位處于下限時也存在類似情況，氣柜柜位在出口閥門聯鎖關閉后仍然會不斷下降。聯鎖裝置在上述情況下起不到應有的保護作用。

因此，我們對三座氣柜的報警、聯鎖裝置實施“離線聯鎖”改造，即當氣柜柜容達到運行上限或下限時，氣柜進口、出口、閥門同時進行動作，使氣柜進入離線操作程序，同時主放散、旁通閥門也進行相應操作，在保證后續工序煤氣供應的前提下使氣柜離線。

3.2.2 改造方案

在現有基礎上增加一道氣柜上限報警（柜容13.5萬m3，取儀表信號），結合現有的氣柜下限報警（柜容5萬m3，取儀表信號），將此區間定義為氣柜正常運行范圍，一旦觸及上、下限報警值則立即人為調節相應氣柜旁通閥，一旦氣柜柜容失去控制，觸及機械限位上限（14.25萬m3）或下限（2.25萬m3）第一道限位開關，則氣柜進出口閥門同時關閉，氣柜被動離線。改造前后報警、聯鎖裝置比對見表2。

表2 改造前后報警、聯鎖裝置比對表

3.2.3 氣柜聯鎖條件的優化改造

（1）針對目前各氣柜七道機械限位均采用單一聯鎖條件控制易產生誤動作的情況，我們計劃進行優化改造，在程序改造方面，將氣柜七道機械限位開關（其中上限四道、下限三道）分別增加控制條件，改造為四選二、三選二模式，即觸動兩點后氣柜才產生聯鎖動作。

（2）為避免由于柜位儀鋼絲繩可能發生異常斷開導致配重墜砣在下落的過程中產生的誤聯鎖信號（曾經出現過），我們決定在程序控制中增加延時，即任意兩個柜位聯鎖點同時動作，并且延時3 s后如果此聯鎖信號仍然存在則方可執行聯鎖動作，否則不執行聯鎖動作。

（3）針對目前各氣柜聯鎖閥門設置問題，以對氣柜本體、系統管網影響最小為前提，調整參與氣柜聯鎖的閥門，其中1#16.5萬m3氣柜增加一道進口調節閥聯鎖，2#、3#氣柜進口參與聯鎖的閥門由水封室內電動蝶閥調整到進口調節閥上，出口聯鎖閥門不做調整。

聯鎖改造清單詳見表3。

表3 聯鎖改造清單

改造后參與氣柜聯鎖閥門閥號：

1#氣柜：1#氣柜進口蝶閥（2V）

1#氣柜進口調節閥

1#氣柜出口蝶閥

1#氣柜主放散蝶閥（3V）

1#氣柜主放散蝶閥（4V）

2#氣柜：2#氣柜進口調節閥（BV15）

2#氣柜出口蝶閥（BV14）

2#氣柜主放散蝶閥（BV17）

2#氣柜主放散閘閥（BV18）

3#氣柜：3#氣柜進口調節閥（AV15）

3#氣柜出口蝶閥（AV14）

3#氣柜主放散蝶閥（AV17）

3#氣柜主放散閘閥（AV18）

4 驗證與試驗

上述改造進行完畢后，我們組織了專項試驗對改造效果予以驗證，主要包括以下內容：

（1）對報警裝置進行試驗，驗證在參數越限時報警器可以正確發出報警提示。

（2）根據要求更改部分聯鎖方式，對聯鎖設備進行試驗，驗證聯鎖設備在實際柜位到達聯鎖位置時可以正確動作，確認各機械限位安裝位置準確無卡澀現象。

（3）核對原報警聯鎖裝置臺帳，針對現有設備狀況，完成臺帳各參數的更新。

（4）對崗位職工進行培訓，對相關規程、規范、預案進行修改。

（5）每月一次組織設備聯鎖系統的全面驗證，并形成相應記錄。

5 結論

氣柜報警聯鎖系統優化后,經過近兩年的運行驗證，至今未發生過聯鎖誤動作、誤報警情況，有效提高了氣柜機械聯鎖系統的精準性、安全性和可靠性，為氣柜安全穩定運行提供了可靠的屏障。

Optimizing Transformation of the Interlock Alarm System for Thin-oil Sealed Dry Gasholder

JIA Lianshuang
(Jinan Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan,Shandong 250101,China)

The mechanical level interlock alarm system for the thin oil sealed dry gasholder at Jinan Steel often gave false signal and false interlock.After comprehensive analysis and discussion of the hardware and software program control of the interlock alarm system in light of operation characteristics of the gasholder,we finally drew up and implemented an optimizing transformation plan.Two years of practice has showed that the transformation project has fundamentally solved the problem of false alarming of the interlock alarm system,greatly improved the operation safety and reliability of the gasholder and eliminated production and equipment accidents caused by abnormal interlocking of the gasholder.

thin oil sealed dry gasholder;interlock alarm system;optimizing transformation;level meter;safety

TP277

B

1006-6764(2015)03-0001-04

2014－12－11

賈連雙（1987－），男，2010年畢業于內蒙古科技大學測控技術與儀器專業，2011年進修機械設計制造及其自動化專業，雙學士學位，助理工程師，現從事能源動力系統技術管理工作。