尿素高壓泵油加熱器控制軟件的修改

譚曉龍，劉寧娟，孟將將，宋　磊

(鹽湖股份有限公司化工分公司化肥廠一車間，青海 格爾木　816000)

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尿素高壓泵油加熱器控制軟件的修改

譚曉龍，劉寧娟，孟將將，宋磊

(鹽湖股份有限公司化工分公司化肥廠一車間，青海 格爾木816000)

摘要：簡述了尿素高壓泵的設(shè)置情況及油溫對設(shè)備運行的影響，通過對設(shè)備運行中出現(xiàn)的問題進行分析，提出了油加熱器控制思路改進方案，確保高壓泵能為工藝的穩(wěn)定運行夯實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：油溫；潤滑油；控制；邏輯圖；梯形圖；信號

0引言

青海鹽湖股份有限公司化工分公司化肥廠尿素裝置生產(chǎn)工藝使用的是Stamicarbon傳統(tǒng)的二氧化塔汽提法工藝技術(shù)，原設(shè)計高壓氨泵一開一備，共2臺；高壓甲銨泵一開一備，共2臺。該4臺泵控制原理完全相同，均是由上海大隆機器有限公司提供臥式三缸單作用往復(fù)泵，泵設(shè)計成連續(xù)運轉(zhuǎn)型。

1概述

高壓泵運行過程中，軸瓦與曲軸之間采用潤滑油進行潤滑，且軸瓦采用的是巴氏合金，該材質(zhì)對潤滑油溫度要求較高，一般不能超過100℃。同時潤滑油溫度高低對泵的運動部件使用壽命尤為重要。油溫過高，油粘度降低，油膜較薄，達(dá)不到潤滑作用。油溫過低，油粘度過高，油膜也不易形成，同樣不能起到良好的潤滑作用，因此，必須保證潤滑油油溫在一定的范圍(10～30℃)，才能有效保護泵運動部件的安全運行。該泵在泵體上設(shè)置有油加熱器，油溫通過油池底部的溫度測量變送器輸出4～20mA信號，送至高壓泵PLC控制器中進行控制，當(dāng)油溫過低時，可以手動啟動PLC控制器操作臺上的油加熱器按鈕進行加熱，當(dāng)加熱到所需溫度時，手動停止油加熱器。為了保護泵的安全運行，在設(shè)計中，將油溫高低作為泵是否具備啟動條件之一，并與泵啟動掛聯(lián)鎖，溫度過低或過高，泵均不允許啟動。

2運行過程中出現(xiàn)的問題

原設(shè)計高壓泵油加熱器在油泵啟動情況下，現(xiàn)場手動/自動開關(guān)打到自動狀態(tài)下，且油溫低于5℃的條件下，油加熱器只有通過手動才能啟動。當(dāng)加熱到需要溫度時，通過PLC控制面板上的HMI停止按鈕手動停止油加熱器(但是為了保護設(shè)備及能均勻加熱潤滑油，當(dāng)油加熱器運行時，無論是油泵故障停止或手動停止，油加熱器也會停止加熱)。該控制原理(修改前的邏輯圖如圖一所示)中由于對油溫沒有設(shè)置高線，由于油加熱器為手動啟停，這無形中增加了操作人員的勞動強度，當(dāng)操作人員責(zé)任心不強，及容易容易使油溫超溫，甚至還可能導(dǎo)致潤滑油碳化。

2012年試車以來，在操作時曾多次將油池中的潤滑油溫度加熱過高，超過100℃，這對設(shè)備的軸瓦安全、長周期運行造成嚴(yán)峻的考驗。2013年5月，對高壓泵進行檢修時，發(fā)現(xiàn)3臺泵軸瓦都有損壞。試車一年多，多次將油溫加熱到100多度，致使?jié)櫥吞蓟冑|(zhì)，引起油管路上的過濾器堵塞。自試車至2013年10月，曾因潤滑油碳化變質(zhì)，引起了油管路上的過濾器堵塞，造成高壓泵因過濾器出口壓力低低(≤0.15MPa)而連鎖跳車3次，嚴(yán)重影響生產(chǎn)及設(shè)備的穩(wěn)定運行。經(jīng)過分析和車間討論，決定將尿素高壓泵油加熱器程序進行修改。

3修改前的情況

3.1　PLC工作過程

尿素高壓泵使用的PLC硬件系統(tǒng)選用的是S7-300，編程軟件選用的是西門子STEP7.0，梯形圖中的網(wǎng)格是以縱向掃描，即信號流向是從左到右，從上到下進行。

修改前的邏輯圖以高壓氨泵B泵(即2#液氨泵)為例進行說明(修改前的邏輯圖如圖一所示)。

圖1　油加熱器修改前的邏輯圖

現(xiàn)場手動/自動開關(guān)打到自動狀態(tài)下，輸出信號“1”，放到手動狀態(tài)下，輸出信號“0”；油泵啟動時，輸出信號為“1”，油泵停止時，輸出信號為“0”；油溫低于5℃時，輸出信號為“1”，油溫高于5℃時，輸出信號為“0”；當(dāng)所有輸出信號均為“1”時，AND輸出全為“1”，PLC控制器操作臺上油加熱器開關(guān)開時，輸出信號為“1”。只有所有條件同時輸出“1”時，油加熱器開關(guān)才能起作用。當(dāng)其中一個信號輸出為“0”，油加熱器均不能啟動。

3.2　2#液氨泵油加熱器啟動說明

修改前油加熱器的啟動程序梯形圖如圖二所示，現(xiàn)場手動/自動開關(guān)在自動狀態(tài)下，常閉觸點是閉合的，M1.0位存儲器輸出“1”；油泵啟動時，常開觸點是閉合的，M2.0位存儲器輸出“1”；油溫低于5℃時，常開觸點是閉合的，M50.0位存儲器輸出“1”；PLC控制器操作面板上油加熱器開關(guān)HMI啟動時，常閉觸點是閉合的，M8.0位存儲器輸出“1”。只有所有條件同時輸出“1”時，給Q6.5一個脈沖“1”信號，同時I/O卡件輸出“1”數(shù)字量，同時保持輸出“1信號”，油加熱器啟動，一直加熱。

3.3　2#液氨泵油加熱器停止說明

修改前油加熱器的停止程序梯形圖如圖2所示，現(xiàn)場開關(guān)放到現(xiàn)場手動時，常閉觸點是斷開的，M1.0位存儲器輸出“0”；油泵不啟動或故障停止時，常開觸點是斷開的，M2.0位存儲器輸出“0”；PLC控制器操作臺上油加熱器開關(guān)HMII處于停止時，常開觸點是斷開的，M8.0位存儲器輸出“0”。當(dāng)其中任何一個條件輸出為“0”時，給Q6.5一個脈沖“0”信號，同時I/O卡件輸出“0”數(shù)字量，(R)置位，油加熱器停止加熱。

圖2　修改前的梯形圖

4修改后的情況

在工藝操作臺畫面上增加油加熱器軟開關(guān)操作按鈕，并將PLC控制器操作臺上的油加熱器控制開關(guān)通訊到DCS工程師站上，同時對油加熱器的原設(shè)計程序進行更改，其控制原理同樣以高壓氨泵B泵(06J0104B)為例進行說明(其修改后的控制邏輯圖如圖三所示)，修改后在DCS操作臺上增加手動/自動啟停油加熱器軟開關(guān)，當(dāng)油泵啟動情況下，現(xiàn)場手動/自動開關(guān)無論打到什么位置，當(dāng)軟開關(guān)放在自動時，在油泵啟動狀態(tài)下，只要溫度小于10℃，油加熱器均可自動啟動，當(dāng)溫度高于15℃時，油加熱器自動停止。油加熱器在手動啟停狀態(tài)時，現(xiàn)場手動/自動開關(guān)無論放到什么位置，在油泵啟動狀態(tài)下，只要溫度小于10℃，油加熱器均能手動啟停，當(dāng)溫度高于10℃后，人為可以手動停止加熱器，也可不停止加熱器，當(dāng)不停止油加熱器時，加熱到30℃后自動停止加熱。

圖3　油加熱器修改后的控制邏輯圖

4.1　2#液氨泵中控軟開關(guān)處于自動狀態(tài)時的說明

修改后軟開關(guān)處于自動狀態(tài)的梯形圖如4所示，當(dāng)PLC控制面板上的HMI按鈕處于啟動狀態(tài)時，常開觸點閉合，M8.0位存儲器輸出“1”；2#液氨泵中控軟開關(guān)取得自動控制權(quán)時，常開觸點閉合，M1.7位存儲器輸出“1”；油泵啟動時，常開觸點是閉合的，M2.0位存儲器輸出“1”；油溫低于10℃時，常開觸點是閉合的，M50.0位存儲器輸出“1”，此時所有條件同時輸出“1”時，給Q6.5一個脈沖“1”信號，同時I/O卡件輸出“1”數(shù)字量，同時保持輸出“1信號”，油加熱器啟動，一直加熱。同樣，當(dāng)PLC控制面板上的HMI按鈕處于停止?fàn)顟B(tài)時，常閉觸點閉合，M8.0位存儲器輸出“1”，只要其他條件滿足，油加熱器也可自動啟動。

當(dāng)PLC控制面板上的HMI按鈕處于啟動時，常開觸點閉合，M8.0位存儲器輸出“1”；2#液氨泵中控軟開關(guān)取得自動控制權(quán)時，常開觸點閉合，M1.7位存儲器輸出“1”；油泵故障或手動停

止時，常開觸點是斷開的，M2.0位存儲器輸出“0”；此時，油加熱器將輸入一個“0”的脈沖信號，油加熱器自動停止。當(dāng)油溫高于15℃時，常開觸點是斷開的，M50.0位存儲器輸出“0”，此時，油加熱器輸入一個“0”的脈沖信號，油加熱器也可自動停止。同樣當(dāng)HMI按鈕處于停止?fàn)顟B(tài)時，常閉觸點閉合，輸出“1”，但是當(dāng)油溫高于15℃或油泵停止時，也可以實現(xiàn)油加熱器停止。

圖4　修改后中控軟開關(guān)處于自動狀態(tài)的梯形圖

4.2　2#液氨泵中控軟開關(guān)處于手動狀態(tài)時的說明

修改后軟開關(guān)處于手動狀態(tài)的梯形圖如5所示，當(dāng)PLC控制面板上的HMI按鈕處于啟動狀態(tài)時，常開觸點閉合，M8.0位存儲器輸出“1”；2#液氨泵中控軟開關(guān)取得手動啟動控制權(quán)時，常開觸點閉合，M1.8位存儲器輸出“1”；油泵啟動時，常開觸點是閉合的，M2.0位存儲器輸出“1”；油溫低于10℃時，常開觸點是閉合的，M50.0位存儲器輸出“1”，此時，油加熱器自動啟動。同樣，當(dāng)PLC控制面板上的HMI按鈕處于停止?fàn)顟B(tài)時，常閉觸點閉合，M8.0位存儲器輸出“1”，只要其他條件滿足，油加熱器也可自動啟動。

當(dāng)PLC控制面板上的HMI按鈕處于啟動時，常開觸點閉合，M8.0位存儲器輸出“1”；HMI按鈕處于停止?fàn)顟B(tài)時，常閉觸點閉合，輸出“1”。當(dāng)溫度高于10℃，后，可以對2#液氨泵中控軟開

關(guān)手動停止控制權(quán)進行控制，當(dāng)停止油加熱器時，常開觸點斷開，M1.7位存儲器輸出“0”，此時，油加熱器輸入一個“0”的脈沖信號，油加熱器停止。如果不手動停止油加熱器，當(dāng)油溫高于30℃時，常開觸點是斷開的，M50.0位存儲器輸出“0”，此時，油加熱器輸入一個“0”的脈沖信號，油加熱器也將自動停止。

油泵在運行過程中，當(dāng)故障或人為手動停止時，常開觸點是斷開的，M2.0位存儲器輸出“0”；此時，油加熱器輸入一個“0”的脈沖信號，油加熱器自動停止。

5取得的效果

2013年10月通過對控制程序進行改造后，通過一年多的運行，再沒有出現(xiàn)過因溫度被加熱高于100℃的情況發(fā)生，通過2014年設(shè)備檢修，泵軸瓦全部完好。同時也沒有因潤滑油碳化致使高壓泵跳車的情況發(fā)生。本次對油加熱器程序的修改后，取得了良好的效果，實現(xiàn)了設(shè)備的安全運行，同時也為工藝的穩(wěn)定運行夯實基礎(chǔ)。

圖5　修改后中控軟開關(guān)處于手動狀態(tài)的梯形圖

6結(jié)束語

通過程序的修改，增加了油溫高限的設(shè)置，實現(xiàn)了油加熱器的自動化操作，減輕了操作人員的勞動強度，避免操作事故的發(fā)生，同時也為實現(xiàn)工藝的穩(wěn)定運行提供了保證。

Modification on Control Software of Oil Heater of Urea High-pressure Pump

TANXiao-long，LIUNing-juan，MENGJiang-jiang，SONGLei

(The Chemical Branch Company of Qinghai Salt Lake Industry

Co. Ltd. Golmud City，Qinghai Province 816000)

Abstract：This article expounds the setting of urea high pressure pump and the oil temperature influence on equipment operation，through the analysis of problems in the operation of the equipment，the oil heater control process improvement scheme，to ensure the stable operation of the high-pressure pump for technology foundation.

Key words：the oil temperature；oil；control；logic diagram；ladder diagram；signal

中圖分類號：T441.41

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1003-6490(2015)01-0027-03

作者簡介：譚曉龍(1983-)，男，貴州大方人，全國注冊安全工程師，助理工程師，任職于青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司化肥廠一車間副主任。

收稿日期：2014-12-29