空分裝置安全運行性能的提升與優(yōu)化

王 輝

（萊鋼集團 自動化部，山東 萊蕪 271104）

0 引言

隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，萊鋼天元氣體公司的制氧機組規(guī)模也由原來的4臺擴展到了8臺。由于設備老化、技術落后、設計缺陷等，近年來幾臺機組故障頻繁出現(xiàn)，為了保證一線氧氣的供應，亟需解決制氧機組出現(xiàn)的問題，提高制氧機組的安全穩(wěn)定性。本文主要介紹了萊鋼天元氣體公司3?！?0＃制氧機組基礎級和過程級的控制系統(tǒng)、儀表及檢測元件的開發(fā)、維護和改造。

1 現(xiàn)狀分析

從系統(tǒng)運行的實際效果看，制氧機組原控制系統(tǒng)能較好地完成空壓機生產(chǎn)工藝過程的自動化控制，確保生產(chǎn)的順行，取得了較好的經(jīng)濟效益。但機組運行后，一些初期設計考慮不到的問題也顯現(xiàn)了出來。通過對現(xiàn)場的狀態(tài)進行全面分析后，得出如下結論：

（1）7?！?0＃制氧機送氣總管一直采用人工手輪操作機械閥的操作方式，操作人員需要爬高空管路，既不方便也不安全；閥門調節(jié)沒有自動功能，只能靠經(jīng)驗；由于機械閥門工作不到位，易發(fā)生泄漏，甚至引起爆炸事故。

（2）制氧機組由分子篩進主換熱器的4路管道沒有相應的溫度測點和閥門位置反饋信號，致使操作工無法正確判斷管道的溫度和閥門的位置，可能引起停車或爆炸事故。

2 故障原因分析

基于多年的現(xiàn)場維護經(jīng)驗，根據(jù)制氧工藝流程，結合實際情況，并通過技術論證，針對現(xiàn)場易出現(xiàn)的故障作出以下原因分析：

（1）由于7?！?0＃制氧機送氣總管閥門沒有自動控制功能，只能靠人工手輪操作機械閥，無法準確控制閥門的開度，可能會造成事故的發(fā)生。

（2）制氧機組在分子篩進主換熱器的管道上，原來并沒有預留冗余的安裝位置；同時，因為在原閥門頂上有一個圓形旋轉式的閥門刻度標尺，位置非常狹窄，在頂上無法安裝現(xiàn)有的各種定位裝置，也無法對現(xiàn)有閥門進行分體式改造。由于最初的設計并沒有相關的監(jiān)控設計，因此在增加監(jiān)控點的同時也會對現(xiàn)有的分子篩進主換熱器部分的控制功能進行一定的改進。

3 提高安全穩(wěn)定性的技術實現(xiàn)

3．1 實現(xiàn)閥門自動化控制

對“閥門站”進行PLC控制的主要目的是：在操作閥門時，工藝人員不需到現(xiàn)場，保障了其人身安全。同時，由于現(xiàn)場手動改為遠程控制，閥門上安裝了電磁閥、定位器等儀控設備，保障了現(xiàn)場處理故障的儀控人員的安全。煉鋼管道有調節(jié)閥一臺（氣閉式），切斷閥一臺（雙作用氣缸式），調節(jié)閥前、切斷閥后各有一臺手動截止閥，送氧時兩臺手動截止閥全部打開，調節(jié)閥全開，切斷閥全開（電磁閥失電）。新增加的 WinCC監(jiān)控站兼顧組態(tài)和操作功能，不但能輕松地實現(xiàn)設備操控、報警、歷史趨勢顯示，更為維護人員提供了查找故障的有力工具。圖1為改造后的開關閥站系統(tǒng)。

3．2 管網(wǎng)增加緊急切斷控制功能

管網(wǎng)改造前采用手輪操作調節(jié)閥門的開度來控制流量，對緊急狀況沒有設計相應的控制方案。此次改造在調節(jié)閥前增加了緊急切斷閥KV1093．2，它能在緊急狀態(tài)下以最快的速度切斷氣源供應，保證生產(chǎn)安全。圖2為緊急切斷閥控制程序圖。

3．3 分子篩進主換熱器管道儀控系統(tǒng)升級

由于原設計控制功能不夠完善，且運行過程中的具體工況較復雜，原設計又缺乏靈活性，于是在4個進主換熱器管道上分別增加一個鉑電阻，并在進主換熱器前的閥門上安裝閥門位置開關反饋；鑒于安裝位置狹小，無法采用分體式定位器進行改造，根據(jù)閥門形狀和安裝位置決定自行設計，將定位裝置固定在一卡件上，然后直接焊接到閥門氣缸邊上，通過位置反饋對其進行調節(jié)。保證了設備的安全穩(wěn)定運行，提高了操作人員的工作效率，降低了勞動強度，保證了熱線的需求，創(chuàng)造了較可觀的經(jīng)濟效益。同時，排除了因設備老化等原因隨時可能造成的停產(chǎn)隱患，并且大幅提高了系統(tǒng)的可靠性、兼容性、通用性和可維護性，為生產(chǎn)的順行奠定了堅實的基礎。

圖1 改造后的開關閥站系統(tǒng)

圖2 緊急切斷閥控制程序圖

4 結論

通過以上優(yōu)化措施的實施，降低了機組的故障率，

［1］ 汪應洛，陶謙坎．系統(tǒng)工程及其應用［M］．北京：科學出版社，1990．

［2］ 侯志林．過程控制與自動化儀表［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2000．

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