GE水煤漿氣化爐安全聯(lián)鎖優(yōu)化方案

胡楠，黎輝，蘇樂波，賈喆

(中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100)

GE水煤漿氣化爐安全聯(lián)鎖優(yōu)化方案

胡楠，黎輝，蘇樂波，賈喆

(中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100)

氣化爐安全聯(lián)鎖調(diào)試期間，模擬特殊工況條件，針對測試設(shè)計程序時所出現(xiàn)的閥門誤動作現(xiàn)象，為規(guī)避潛在風(fēng)險，提出了優(yōu)化單閥操作、優(yōu)化開氧氣界區(qū)閥聯(lián)鎖、優(yōu)化氣化爐停車聯(lián)鎖3項優(yōu)化方案，增加了部分安全聯(lián)鎖條件限制，經(jīng)過反復(fù)試驗及投料試車證明修改后的聯(lián)鎖邏輯嚴(yán)密、能夠規(guī)避操作風(fēng)險，氣化裝置運行穩(wěn)定。

水煤漿 安全聯(lián)鎖GMR系統(tǒng)

中海石油華鶴煤化有限公司是以煤為原料的300kt/a合成氨、520kt/a大顆粒尿素裝置，氣化技術(shù)采用GE水煤漿氣化技術(shù)，ESD系統(tǒng)采用GE公司的GMR系統(tǒng)。

在氣化爐安全聯(lián)鎖調(diào)試期間，多次模擬極端條件，發(fā)現(xiàn)在原設(shè)計邏輯中有導(dǎo)致閥門出現(xiàn)誤動作的現(xiàn)象，存在安全風(fēng)險。為規(guī)避潛在風(fēng)險，該公司技術(shù)人員和專利商共同研討提出了優(yōu)化單閥操作、優(yōu)化開氧氣界區(qū)閥聯(lián)鎖、優(yōu)化氣化爐停車聯(lián)鎖3項優(yōu)化方案，增加了部分安全聯(lián)鎖條件限制，提高安全性。

1 優(yōu)化單閥操作

單閥操作是指煤漿、氧氣和氮氣等切斷閥處于手動狀態(tài)，可由工藝人員直接操作閥門開關(guān)動作。

1.1 原設(shè)計方案

點擊操作面板中“手/自動切換開關(guān)”按鈕，相應(yīng)閥門全部進(jìn)入手動狀態(tài)。該設(shè)計容易發(fā)生誤操作，帶來很大的安全風(fēng)險。

1.2 優(yōu)化設(shè)計方案

1) 增加閥門切換限制條件: 氧氣泄壓完畢或者手動吹掃完畢后；洗滌塔塔頂合成氣壓力小于0.4MPa；氧氣界區(qū)切斷閥關(guān)閉。上述條件全部滿足后，最后進(jìn)行“手/自動切換開關(guān)”操作，所有相關(guān)閥門處于手動狀態(tài)。

2) 煤漿閥門另設(shè)切換條件： 氣化爐處于停車步序結(jié)束或者氧氣泄壓結(jié)束或者手動吹掃結(jié)束時；氧氣界區(qū)切斷閥關(guān)閉。上述條件全部滿足后，最后進(jìn)行“手/自動切換開關(guān)”操作，煤漿閥門處于手動狀態(tài)。

3) 增設(shè)無擾切換功能。為實現(xiàn)閥門由自動到手動狀態(tài)無擾切換，閥門在自動狀態(tài)時，激活賦值命令塊，將閥門實際輸出信號實時賦值給閥門手動命令，保證閥門在切換到手動狀態(tài)時，手動開關(guān)命令始終跟當(dāng)前閥位保持一致，實現(xiàn)閥門無擾切換。

2 優(yōu)化打開氧氣界區(qū)閥聯(lián)鎖

2.1 原設(shè)計氧氣界區(qū)閥開關(guān)條件

原設(shè)計中氧氣界區(qū)閥的開關(guān)條件： 前后壓差絕對值小于4.2MPa；氧氣上游切斷閥關(guān)閉；氧氣放空閥、切斷閥關(guān)閉。上述條件全部滿足時打開氧氣界區(qū)閥,關(guān)閥條件為上述條件任何一條不滿足，關(guān)閉閥門。

存在的安全風(fēng)險： 氣化爐停車后，此時“氧氣界區(qū)閥門開關(guān)”為開位，如果操作人員未將開關(guān)置于關(guān)位，那么在下次開車時，當(dāng)程序走完氮氣反充后，會直接打開氧氣界區(qū)閥門，氧氣直接進(jìn)到調(diào)節(jié)閥前，存在較大安全風(fēng)險。

2.2 優(yōu)化后氧氣界區(qū)閥開關(guān)條件

在原有開閥條件下增設(shè)氧氣界區(qū)閥開閥按鈕，通過1個開關(guān)和1個按鈕每次開閥前的確認(rèn)，即使在下次開車前“氧氣界區(qū)關(guān)閥開關(guān)”未置于關(guān)位，走完氮氣反充壓程序后，由于未觸發(fā)氧氣界區(qū)閥開閥按鈕，氧氣界區(qū)閥門也不會打開，規(guī)避了閥門誤動作風(fēng)險。

3 優(yōu)化氣化爐停車聯(lián)鎖

氣化爐停車聯(lián)鎖條件共設(shè)置24條(T-1～T-24)，是氣化安全聯(lián)鎖的核心，為確保氣化爐能夠安全停車，重點優(yōu)化氣化爐停車聯(lián)鎖，以T-1聯(lián)鎖為例，聯(lián)鎖邏輯說明見表1所列。

3.1T-1原聯(lián)鎖設(shè)計方案

如有2臺或者2臺以上煤漿流量計測量值低于聯(lián)鎖設(shè)定值時，則觸發(fā)T-1聯(lián)鎖，發(fā)送停車信號到氣化爐停車程序。

表1 T-1煤漿流量低聯(lián)鎖說明

3.2T-1優(yōu)化后設(shè)計方案

現(xiàn)場智能變送器帶故障電流設(shè)定功能，根據(jù)變送器電流限值特性增設(shè)儀表故障聯(lián)鎖程序。

以某差壓變送器為例，輸出信號范圍： 3.84～20.50mA，故障電流值可選3.60mA或者22.80mA，根據(jù)該變送器特性，在系統(tǒng)程序內(nèi)設(shè)定閾值： 當(dāng)輸出電流值超過21mA或者低于3.70mA則認(rèn)為變送器處于故障狀態(tài)，輸出1個該變送器故障標(biāo)志位。根據(jù)T-1聯(lián)鎖特性，將煤漿流量的故障電流設(shè)為下限值3.60mA，流量計故障標(biāo)志位做“3選2”聯(lián)鎖。

例如： 當(dāng)任意2臺煤漿流量差壓變送器產(chǎn)生故障時，程序輸出工程量為0，T-1聯(lián)鎖觸發(fā)，同時檢測到2個故障標(biāo)志位，T-1聯(lián)鎖觸發(fā)，這樣設(shè)計大幅提高了停車聯(lián)鎖的安全性與可靠性，此類優(yōu)化設(shè)計適用于所有“3選2”聯(lián)鎖。

3.3 優(yōu)化運算類聯(lián)鎖

氣化爐停車聯(lián)鎖中有的運算結(jié)果作為聯(lián)鎖停車條件，如氧煤比高聯(lián)鎖，為提高運算類聯(lián)鎖的可靠性，采取以下優(yōu)化方案： 當(dāng)氧煤比運算需計算煤漿流量和氧氣流量時，煤漿流量和氧氣流量現(xiàn)場均采用3臺流量計，運算法則采用“3取中，2取平均，1取1”方式，即當(dāng)3臺表都正常工作時，參與計算流量選取3臺儀表中間值；有1臺表故障時，選取其余2臺儀表平均值；只有1臺表工作時，只用這臺儀表參與運算。由于2臺儀表故障會觸發(fā)T-1或者T-2聯(lián)鎖，氣化爐安全停車，但不會影響氧煤比運算，而此時氧煤比所記錄停車時的參數(shù)還是很有意義的。

4 結(jié)束語

通過氣化爐安全聯(lián)鎖的優(yōu)化，大幅提高了氣化爐運行的安全性與可靠性，該公司3臺氣化爐均一次投料成功，證明優(yōu)化聯(lián)鎖方案的可行性。該方案不僅節(jié)省了開車成本，而且縮短開車時間，在短時間內(nèi)實現(xiàn)連投也證明了聯(lián)鎖邏輯的嚴(yán)密性。該公司目前氣化爐裝置運行穩(wěn)定，連續(xù)運行記錄達(dá)55d。

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胡楠(1989—)，男，黑龍江齊齊哈爾人，2012年畢業(yè)于東北石油大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中海石油華鶴煤化有限公司，從事儀表管理工作，負(fù)責(zé)主裝置ESD系統(tǒng)工作。

TP

B

1007-7324(2016)06-0065-02

稿件收到日期： 2016-08-30，修改稿收到日期： 2016-09-21。