設備停機故障診斷和應對措施

文/呂舉山

干餾系統氨水泵停機及熱風爐熄火故障及應對措施——本文主要針對干餾系統循環氨水泵及熱風爐在冬季，尤其是環境溫度較低時焦油氨水泵頻繁跳停及熱風爐頻繁熄火現象的主要原因進行分析，并采取切實可行的應對措施，舉一反三將所有相同問題一并處理，杜絕在正常生產過程中由于設備突然停機而造成生產安全事故。

酒鋼集團甘肅宏匯能源化工有限公司干餾系統的設計及施工均由西安三瑞實業有限公司完成，現階段已陸續開始全線熱負荷試車工作。因干餾系統從原煤干燥到低溫干餾到提質煤冷卻是一個完整的工藝過程，中間任何一個環節出現問題將影響整條生產線的連續運行及產品合格率。試車過程中，尤其是冬季室外溫度較低時頻繁出現焦油氨水泵調停及熱風爐突然熄火現象，對整條生產線的生產秩序產生了非常嚴重的影響，本文針對實際存在的問題從根源分析問題所在，并且提出切實合理可行的解決辦法。

循環氨水泵頻繁調停及熱風爐頻繁熄火的原因

循環氨水泵頻繁調停原因

焦油氨水泵的起動與停止由中控室遠程操作，正常生產情況下，焦油氨水泵與焦油氨水池頂部的脈沖雷達液位計的液位處于聯鎖狀態，及由焦油氨水泵控制氨水池內液位處于1.5 ～3.8 m，如果液位低于低液位的設定值則焦油氨水泵停，防止液位過低造成氨水泵電動機損壞。因1#、2#泵聯鎖程序相同，2#泵聯鎖控制程序如圖1 所示。從圖1 可以看出當雷達液位計測量實際液位低于1 500 mm時，焦油氨水泵停機。結合現場實際情況，雷達液位計在焦油氨水池頂部，完全裸露在室外環境。因雷達液位計電子單元受環境溫度影響較大，加之焦油氨水池介質由焦油、蒸汽及氨水等組成，當環境溫度在-10 ℃以下時，雷達液位計測量數據有較大的波動，所以時常出現從正常液位突然跳變到0 mm 左右的情況，導致焦油氨水泵跳停。此時循環氨水持續從一級水洗塔注入焦油氨水池，如果中控人員未及時發現，將造成氨水池液位溢出氨水池，從而影響正常的生產秩序。

圖1 焦油氨水泵控制程序

熱風爐頻繁熄火原因分析

干餾1#、2#生產線在試車過程中，熱風爐頻繁熄火，影響正常生產秩序，尤其是冬季夜晚，熱風爐點火后在1 min 內便自動熄火。如果熱風系統不能正常升溫至650 ℃左右，那么干餾整條生產線將無法正常生產焦油及合格的提質煤。針對這一棘手問題，需全面排查處理，經過分析及檢查發現熱風爐熄火的主要原因為高溫風機調至5 Hz，導致熱風爐內助燃空氣流量不達標，不能滿足燃燒三要素的基本要求。這就需要從程序中徹底處理高溫風機跳機的原因，保證設備連續穩定運行。高溫風機電動機控制程序如圖3 所示, 由圖3 控制程序可以看出，引起高溫風機輸出（C_301_AO）為5 Hz 的原因由下列因素決定：稀油站壓力（PI308A）、稀油站運行信號（%IX60.0）、高溫風機主電動機定子溫度1（TI308A_5）不高于105 度、高溫風機主電動機定子溫度2（TI309A_5）不高于105 ℃、高溫風機主電動機定子溫度3（TI310A_5）不高于105℃、高溫風機主電動機前軸承溫度（TI311A_5）不高于85 ℃、高溫風機主電動機后軸承溫度（TI312A_5）不高于85 ℃、風機本體近端軸承溫度（C_301A_5）不高于65 ℃、風機本體遠端軸承溫度（C_302A_5）不高于65 ℃、夾套回風溫度（%IW12）不高于650 ℃以及聯鎖投切狀態（LS_TR_A）。經監控程序及現場設備檢查發現，由于LK 系列PLC 沒有專門的測溫模塊，需將熱電阻或熱電偶對應的電阻或毫伏電壓信號通過其自身的溫度變送器轉換為4～20 mA 信號后送入LK411 模擬量輸入模塊，模塊接受的4～20 mA 信號對應轉換為0～1 000 ℃，當熱電偶冷端溫度低于0 ℃尤其在-10 ℃以下時，一體化熱電偶中溫度變送器輸出電流為20.83 mA，那么此時輸入到AI 模塊的電流大于20 mA,系統就會在程序里輸出最大值，這也就是為什么環境溫度較低時中控畫面對應的溫度顯示最大值，這也是導致點火后5 s 就熄火的主要原因。

圖3 高溫風機電動機控制程序

循環氨水泵頻繁跳停及熱風爐頻發熄火的應對措施

循環氨水泵控制優化

根據每次氨水泵跳停時雷達液位計輸出的值及持續時間，結合現場實際情況，氨水池液是連續曲線。如果在洗滌塔入口氨水切斷閥關閉狀態下，正常起動一臺循環氨水泵，液位會連續性下降，下降速度大約為62 mm/min 左右，而正常生產過程循環氨水入口切斷閥處于打開狀態，此時，氨水池液位下降速度遠低于62 mm/min。根據這一實際情況結合雷達液位計數據跳變后的持續時間（最長時間為2 min 45 s，如圖2），在控制程序中比較模塊后增加一個開延時定時器（TON_ASC_05），定時時間為180 s，修改后的程序如圖4 所示。

圖2 焦油氨水池液位實時趨勢

圖4 修改后的氨水泵控制程序

熱風爐頻繁熄火的改進措施

針對上述熱風爐熄火原因的分析，如果環境溫度過低，一體化熱電偶輸出最大值，導致PLC 程序輸出最大值這一現象，需要在程序中進行優化，增加判斷邏輯條件。正常情況下，爐溫是連續上升的，當熱風溫度上升至650 ℃時熱風爐熄火停爐，這是正常的聯鎖停爐。

如果在熱風溫度起初上升階段讓其不參與聯鎖，那么熱風爐就不會熄火，待溫度逐步上升，因熱電偶兩端溫差較大，故其輸出大于4 mA，溫度比較穩定，穩定后程序自動將此溫度值投入熱風爐高溫風機聯鎖程序。另外，高溫風機主電動機所對應的幾個溫度監控點在設備長期運行情況下，電動機自帶的溫度變送器損壞，溫變也輸出20 mA 電流。為防止上述意外情況的發生，經公司領導同意后風機本體近端、遠端軸承溫度及電動機定子溫度只做超溫報警而不參與風機聯鎖過程，修改后的高溫風機控制程序如圖5所示。

圖5 修改后的高溫風機控制程序

結束語

修改后循環氨水泵自下裝至CPU后，從現場實際運行情況來看，經過一個冬季的運行，雖然雷達液位計偶爾還有數據跳變現象，但氨水泵運行平穩，從未發生調停事故，達到了預期目的。

修改后的熱風控制程序進一步優化了高溫風機聯鎖停機的邏輯條件，符合現場實際生產需要，能夠滿足相關工藝的要求，在后續生產過程中系統能穩定運行，效果較好。 ●