氫氣壓縮機(jī)電氣控制優(yōu)化在氯堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

蔡治通

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北唐山063305）

氯堿工業(yè)中，氫氣壓縮機(jī)主要作用是對來自電解工序的高溫濕氫氣進(jìn)行冷卻、凈化，加壓輸送并保持氫氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，保證電解槽安全、平穩(wěn)運(yùn)行。能否做到這一點(diǎn)，氫氣壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)鍵。唐山三友氯堿有限責(zé)任公司（以下簡稱三友氯堿）由于氫氣壓縮機(jī)原電氣控制回路在實(shí)際運(yùn)用過程中故障率較高，常常因?yàn)榭刂苹芈饭收显斐赏＼嚕榷l(fā)系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。針對這些問題，提出了氫氣壓縮機(jī)原電氣控制回路優(yōu)化改造的解決方案并著手實(shí)施。

1 設(shè)備狀況

三友氯堿一期電解工序共有3 臺氫氣壓縮機(jī)，此3 臺氫氣壓縮機(jī)的電力驅(qū)動主要設(shè)備均為施耐德公司生產(chǎn)的ATS48C 系列軟啟動器，控制方式為DCS 遠(yuǎn)程控制與現(xiàn)場操作柱就地操作2 種控制方式組成。現(xiàn)場操作柱就地操作控制可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟動與停止，DCS 遠(yuǎn)程控制只允許遠(yuǎn)程停止，不允許遠(yuǎn)程啟動設(shè)備，這是由工藝性質(zhì)決定的。在實(shí)際使用過程中，原控制回路存在一定的缺陷，導(dǎo)致多次停車事故，繼而引發(fā)電解工序聯(lián)鎖停車事故，下面就原控制回路存在的問題及改進(jìn)方案進(jìn)行簡單的介紹。

2 氫氣壓縮機(jī)電氣控制原理

當(dāng)主回路電源開關(guān)QF 處于送電狀態(tài)時，控制電源L2 和N 得電后，軟啟動器ATS48C 控制面板顯示正常狀態(tài)RDY 時，說明軟啟動器處于正常啟動準(zhǔn)備狀態(tài)。按下啟動按鈕SB2啟動時，控制回路中中間繼電器線圈KA1得電，通過中間繼電器KA1中一組自保持節(jié)點(diǎn)KA1閉合并自保，中間繼電器KA1長期得電，同時中間繼電器KA1另一組輔助觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動主接觸器線圈KM 得電，主接觸器KM 主回路吸合，軟啟動器得電，同時通過主接觸器延時輔助觸點(diǎn)KM 接通，軟啟動器開始啟動；當(dāng)軟啟動電流下降至正常運(yùn)行電流時，啟動旁路接觸器KM1，切至旁路運(yùn)行，啟動結(jié)束。另外通過Ma+和Ma-將電流信號傳至DCS，通過主接觸器輔助觸點(diǎn)KM（線號：23、24）將電機(jī)的運(yùn)行信號傳至DCS。在DCS 控制系統(tǒng)中（工藝聯(lián)鎖條件之一），原DCS 采集信號為主接觸器KM 輔助觸點(diǎn)（線號：23、24）作為DCS 判定氫氣壓縮機(jī)是否正常運(yùn)行的依據(jù)。

3 存在的問題及改進(jìn)方案

3.1 針對DCS 程序誤判造成停車事故的改進(jìn)

2017 年2 月2 日，電解工序2#氫氣壓縮機(jī)C-551B 故障停機(jī)，導(dǎo)致燒堿一期連鎖停車。事故發(fā)生后對機(jī)組開關(guān)柜進(jìn)行了詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)DCS 采集信號中主接觸器輔助觸點(diǎn)KM 觸點(diǎn)損壞，DCS 判定氫氣壓縮機(jī)停機(jī)，聯(lián)鎖一期電解系統(tǒng)，從而引發(fā)系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。針對該次事故，在DCS 程序中增加了電流判據(jù)，即只有傳輸?shù)紻CS 程序的信號：運(yùn)行電流和主接觸器輔助觸點(diǎn)KM 同時消失的時候才能判定氫氣壓縮機(jī)停機(jī)，此時DCS 才可以發(fā)出聯(lián)鎖停車指令。自改造完成至今，沒有因?yàn)镈CS 程序誤判造成停車事故。

3.2 針對主接觸器觸點(diǎn)的改造

2018 年1 月3 日，電解工序1#氫氣壓縮機(jī)C-551A 出現(xiàn)多次正常操作后不能啟動的現(xiàn)象。問題發(fā)生后對機(jī)組開關(guān)柜再次進(jìn)行了詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)在最初的控制原理中，主接觸器輔助觸點(diǎn)KM 為動合觸點(diǎn)，在主接觸器線圈得電后，主接觸器主觸點(diǎn)及輔助觸點(diǎn)吸合，如果主觸點(diǎn)的動作慢于輔助觸點(diǎn)，軟啟動器將會判斷電源缺相而不啟動，從而造成了氫氣壓縮機(jī)無法啟動現(xiàn)象。針對這一點(diǎn)，該公司將動合觸點(diǎn)更換成延時閉合觸點(diǎn)，使輔助觸點(diǎn)的動作稍慢于主觸點(diǎn)的動作，保證在主觸點(diǎn)完全吸合后輔助觸點(diǎn)再動作，從而避免了類似事故的發(fā)生。

3.3 針對自保持接點(diǎn)、主接觸器及旁路接觸器線圈控制接點(diǎn)的改進(jìn)

2018 年4 月3 日，電解工序3#氫氣壓縮機(jī)C-551C 故障停機(jī)，導(dǎo)致燒堿一期連鎖停車。事故發(fā)生后對機(jī)組開關(guān)柜又一次進(jìn)行了的詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)中間繼電器KA1和KA2的輔助觸點(diǎn)故障造成控制回路斷線而故障停機(jī)。KA1和KA2的輔助觸點(diǎn)采用單點(diǎn)控制，中間繼電器KA1的一個輔助觸點(diǎn)用于啟動主接觸器線圈，另一個輔助觸點(diǎn)作為啟動按鈕的自保持接點(diǎn)；中間繼電器KA2的一個輔助觸點(diǎn)用于啟動旁路接觸器線圈，另一個輔助觸點(diǎn)作為運(yùn)轉(zhuǎn)信號燈的控制接點(diǎn)。分別增加了中間繼電器KA1和KA2的輔助觸點(diǎn)，主要解決了原回路單點(diǎn)可靠性不夠的問題。自從把單點(diǎn)控制改為雙點(diǎn)控制后，保險系數(shù)增加，再也沒有因?yàn)榇嗽虬l(fā)生停車事故。

3.4 針對軟啟動保護(hù)回路觸點(diǎn)損壞的改進(jìn)

2018 年7 月13 日，電解工序3#氫氣壓縮機(jī)C-551C 再次出現(xiàn)無明顯故障和無故障記錄的事故停機(jī)，導(dǎo)致燒堿一期連鎖停車，經(jīng)查后發(fā)現(xiàn)保護(hù)回路中軟啟動器內(nèi)部的R1A 和R1C 保護(hù)觸點(diǎn)損壞，斷開控制回路停車，聯(lián)鎖一期電解系統(tǒng)，從而引發(fā)系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。經(jīng)查找技術(shù)資料發(fā)現(xiàn)軟啟動器保護(hù)回路中R1A 和R1C 觸點(diǎn)容量較小、長期分合造成觸點(diǎn)損壞，斷開控制回路停車，且該觸點(diǎn)在軟啟動器里面，不易檢測。為優(yōu)化軟啟動器的保護(hù)回路，做了以下調(diào)整：增加2 臺保護(hù)器EOCR-3E420（該保護(hù)器經(jīng)過該公司多年使用，性能可靠），這2 臺保護(hù)器線圈、常閉點(diǎn)采用并聯(lián)的方式連接，從而增加了保護(hù)觸點(diǎn)的可靠性。通過加裝雙保護(hù)既解決了軟啟動保護(hù)回路中R1A 和R1C 觸點(diǎn)容量小的問題，同時也增加了保護(hù)觸點(diǎn)的可靠性，避免因軟啟動器保護(hù)回路故障引發(fā)聯(lián)鎖停車事故。

3.5 針對軟啟動旁路控制回路的改造

通過保護(hù)回路中軟啟動器內(nèi)部的R1A 和R1C保護(hù)觸點(diǎn)損壞的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，軟啟動器旁路控制回路中R2A 和R2C 觸點(diǎn)也存在容量較小的情況，為防止因R2A 和R2C 故障造成的停車事故，改善軟啟動器旁路控制回路中R2A 和R2C 的不可靠性，在旁路控制回路中增加旁路接觸器KM1輔助觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)與軟啟動器旁路回路中R2A 和R2C 觸點(diǎn)并聯(lián)連接，增加了旁路運(yùn)行的可靠性，避免因軟啟動本身旁路繼電器故障引發(fā)停機(jī)事故。

3.6 針對軟啟動器的報警回路的改造

通過保護(hù)回路中軟啟動器內(nèi)部的R1A 和R1C 保護(hù)觸點(diǎn)損壞的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，軟啟動器報警控制回路中R3A 和R3C 觸點(diǎn)也存在容量較小的情況，為防止因R3A 和R3C 故障造成的誤報警事故，改善軟啟動器報警回路中R3A 和R3C 的不可靠性，在報警控制回路中增加2 臺保護(hù)器EOCR-3E420 報警觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)采用雙保護(hù)串聯(lián)的方式，只有當(dāng)這2 臺保護(hù)器觸點(diǎn)全部閉合時才發(fā)出報警信號， 避免了因故障誤報引發(fā)的誤操作，從而避免了聯(lián)鎖停車事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

氫氣壓縮機(jī)是氯堿生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，它的穩(wěn)定運(yùn)行與否于該公司的安全穩(wěn)定生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。自建廠開始，部分氫氣壓縮機(jī)已經(jīng)運(yùn)行十余年之久。該公司在多年的生產(chǎn)、維護(hù)、檢修中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，并將這些經(jīng)驗(yàn)加以完善、整理，最終制定出以上一系列的改造方案。但這并不代表氫氣壓縮機(jī)在以后的運(yùn)行中不會出現(xiàn)其他的控制類故障，只能將故障率盡量降到最低，在以后出現(xiàn)故障時見招拆招，對控制系統(tǒng)進(jìn)一步完善。

隨著電氣技術(shù)的迅速發(fā)展，控制方式將逐步被模塊化代替，在各方面的應(yīng)用都會越來越廣泛，并不會局限于某一種方式。在未來，可能還會遇到這樣或那樣的問題，對未出現(xiàn)的問題還需進(jìn)一步考證解決，這就需要技術(shù)人員掌握過硬的技術(shù)知識，在投入使用之前需反復(fù)論證才能保證工作質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，從而保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。