氯氣壓縮機(jī)一鍵開車自動(dòng)化改造

孫成芳,王智遠(yuǎn)，黃學(xué)文

(1.萬華化學(xué)(寧波)氯堿有限公司，浙江 寧波 315812；2.寧波美諾華藥業(yè)股份有限公司，浙江 寧波 315040)

萬華化學(xué)(寧波)氯堿有限公司(以下簡(jiǎn)稱“萬華寧波氯堿”)目前燒堿產(chǎn)能為55萬t/a，分3期完成。氯氫工序有3臺(tái)氯氣壓縮機(jī)輸送氯氣，A、B機(jī)帶1期和3期負(fù)荷，C機(jī)帶2期負(fù)荷。在氯氣壓縮機(jī)開車過程中，由于操作頻繁，如果由人工進(jìn)行，失誤率增大，具有安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，萬華寧波氯堿對(duì)氯氣壓縮機(jī)進(jìn)行了一鍵開車自動(dòng)化改造。

1 氯氣壓縮機(jī)的工作原理

氯氣壓縮機(jī)負(fù)責(zé)將干燥氯氣加壓、冷卻后，輸送至氯氣液化、次氯酸鈉等用氯工序；同時(shí)，通過調(diào)節(jié)氯氣透平機(jī)組的工作負(fù)荷，保持其入口有一個(gè)穩(wěn)定的壓力，從而實(shí)現(xiàn)離子膜電解氯氣總管的壓力平穩(wěn)。

本崗位采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的離心式多級(jí)壓縮機(jī)組進(jìn)行氯氣的壓縮及輸送。離心式多級(jí)壓縮機(jī)組也稱透平壓縮機(jī)，它的工作原理與離心泵類似，通過渦輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生離心力，將氣體壓縮。壓縮后的氣體壓力升高，產(chǎn)生輸送動(dòng)力。

氣體在壓縮機(jī)內(nèi)每經(jīng)過一級(jí)壓縮，體積縮小，壓力按比例上升，溫度升高。為了實(shí)現(xiàn)再次壓縮以獲得更高壓力，每級(jí)壓縮后的氣體必須經(jīng)過一個(gè)冷卻器，用水冷卻以降低溫度。冷卻過程中，氣體的體積和壓力不變。

氯氣壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、輸送量大、耗能低的特點(diǎn)。因此，它對(duì)氣體雜質(zhì)含量的要求也相應(yīng)較高，特別是含水量，氯氣壓縮機(jī)要求一級(jí)入口的氯氣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5×10-5以下。

2 氯氣壓縮機(jī)手動(dòng)開車存在的問題

2.1 氯氣壓縮機(jī)開車過程

氯氣壓縮機(jī)開車主要包括以下4個(gè)過程：①開車準(zhǔn)備,②進(jìn)口充氮,③氮?dú)忾_車,④并網(wǎng)操作。

2.2 氯氣壓縮機(jī)手動(dòng)開車存在的問題

(1)氯氣壓縮機(jī)充氮閥為手動(dòng)閥，在開車期間需現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作手閥，動(dòng)作頻次較多。開車前，向進(jìn)口充氮須將壓力提高至開車指標(biāo)，然后啟動(dòng)氯氣壓縮機(jī)。在啟動(dòng)氯氣壓縮機(jī)的瞬間，由于抽力較大，進(jìn)口壓力會(huì)低至負(fù)壓，現(xiàn)場(chǎng)人員須憑借操作經(jīng)驗(yàn)根據(jù)進(jìn)口壓力變化來調(diào)節(jié)氮?dú)馐珠y開度，難度大，失誤率增大。

(2)氯氣壓縮機(jī)進(jìn)口蝶閥為手動(dòng)閥，在開車期間接收氯氣前，需現(xiàn)場(chǎng)人員把該閥門緩慢全開，由于閥門過大，打開時(shí)間較持久，且開閥門期間會(huì)導(dǎo)致壓力波動(dòng)，需現(xiàn)場(chǎng)與DCS操作人員配合調(diào)節(jié)氯氣壓縮機(jī)進(jìn)口氮?dú)饧俺隹陂_度等，以穩(wěn)定壓力。該操作難度大，易出現(xiàn)失誤，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

綜上手動(dòng)開車過程中存在的問題，萬華寧波氯堿決定對(duì)氯氣壓縮機(jī)進(jìn)行一鍵開車自動(dòng)化改造。

3 氯氣壓縮機(jī)自動(dòng)化開車改造

3.1 改造思路

在氯氣壓縮機(jī)進(jìn)口增加調(diào)節(jié)閥，由順控程序控制閥門，從而達(dá)到無人操作水平。

3.2 順控開車程序

氯氣壓縮機(jī)開車選擇：原始開車“First”或并網(wǎng)開車“Combine”。

控制程序有以下4個(gè)功能：程序開始“Start”，程序緊停“Stop”，程序手動(dòng)“Reset”，程序暫?！癝uspend”。

故障監(jiān)測(cè)：當(dāng)前故障顯示CURRENT FAIL，上一次故障顯示LAST FAIL。

程序保護(hù)：當(dāng)開車過程中觸發(fā)聯(lián)鎖條件時(shí)，順控程序停止運(yùn)行，聯(lián)鎖氯氣壓縮機(jī)停車。

3.3 氯氣壓縮機(jī)順控開車改造難點(diǎn)及解決方法

(1)氯氣壓縮機(jī)開車過程須控制氯氣總管壓力在一定范圍，由于氯氣壓縮機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉及回流控制方式采用PIC，在DCS中無法直接控制氯氣總管壓力。進(jìn)口導(dǎo)葉控制回路為進(jìn)口壓力，而回流調(diào)節(jié)閥須控制閥門開度，給控制造成困難。

對(duì)于該困難點(diǎn)，利用程序控制邏輯性的優(yōu)點(diǎn)，增加氯氣總管壓力限制區(qū)間，設(shè)定上限及下限。在開車升電流過程中，隨著氯氣量的不斷增加，氯氣總管壓力逐漸呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，給定進(jìn)口導(dǎo)葉開大的速率及回流調(diào)節(jié)閥關(guān)小速率來控制壓力。

下面以進(jìn)口導(dǎo)葉動(dòng)作為例進(jìn)行說明：當(dāng)氯氣總管壓力高于上限，進(jìn)口導(dǎo)葉按照一定速率逐漸開大；當(dāng)氯氣總管壓力低于下限，進(jìn)口導(dǎo)葉按照一定速率逐漸關(guān)小。當(dāng)氯氣總管壓力在控制范圍時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉暫停動(dòng)作，從而達(dá)到控制氯氣總管壓力在控制范圍。根據(jù)壓力控制要求，該范圍在DCS上設(shè)定。

(2)啟動(dòng)氯氣壓縮機(jī)的瞬間由于抽力過大導(dǎo)致進(jìn)口壓力為負(fù)壓，需要進(jìn)口氮?dú)饬⒓催M(jìn)行補(bǔ)充，防止大負(fù)壓導(dǎo)致氯氣壓縮機(jī)停車。對(duì)于該操作，增加程序自動(dòng)控制，當(dāng)程序監(jiān)測(cè)到氯氣壓縮機(jī)運(yùn)行信號(hào)變?yōu)椤癘N”時(shí)，給定氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥開度，當(dāng)監(jiān)測(cè)到進(jìn)口壓力上升大于一定數(shù)值后給定氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥一個(gè)設(shè)定值，隨后根據(jù)進(jìn)口壓力調(diào)節(jié)氮?dú)忾y開度，將進(jìn)口壓力控制在要求范圍之內(nèi)。

(3)氯氣壓縮機(jī)回流控制循環(huán)流量，由于開車初期，氯氣純度較低，循環(huán)流量較低，回流無法動(dòng)作，在開車期間增加循環(huán)流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。待循環(huán)流量達(dá)到一定量，且回流調(diào)節(jié)閥反饋達(dá)到閥門設(shè)定開度時(shí)，證明回流可動(dòng)作；程序判定以上兩個(gè)條件均滿足后，再給定回流調(diào)節(jié)關(guān)小速率。

3.4 氯氣壓縮機(jī)順控開車流程

(1)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備確認(rèn)：現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，準(zhǔn)備完成后反饋給DCS控制人員。

(2)開車條件確認(rèn)：DCS操作人員確認(rèn)壓縮機(jī)開車條件均滿足，壓縮機(jī)自檢完成后按下確認(rèn)按鈕。

(3)進(jìn)口充氮：自動(dòng)調(diào)節(jié)氮?dú)忾y門開度，進(jìn)行充氮。

(4)現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)：進(jìn)口壓力達(dá)到啟動(dòng)條件，現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)壓縮機(jī)，程序監(jiān)測(cè)運(yùn)行信號(hào)。

(5)氮?dú)忾_車：自動(dòng)調(diào)節(jié)氮?dú)忾_度，穩(wěn)定進(jìn)口壓力。

(6)開車分支選擇：DCS操作人員選擇首次開車或并網(wǎng)開車。

(7)并入氯氣：根據(jù)開車分支選擇進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)及氯氣并網(wǎng)操作。

4 結(jié)語

隨著智能化的提升，萬華寧波氯堿先后完成了氯氣壓縮機(jī)在線切換及一鍵開車順控的投用，不但提高了產(chǎn)能，減少了人工操作，降低了人工誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，更是提升了氯氣壓縮機(jī)自動(dòng)化程度，推進(jìn)了智能工廠的建設(shè)。