摘要：科技的進(jìn)步，促進(jìn)工業(yè)建設(shè)得到快速發(fā)展。氯堿工業(yè)中，氫氣壓縮機(jī)主要作用是對(duì)來(lái)自電解工序的高溫濕氫氣進(jìn)行冷卻、凈化、加壓輸送并保持氫氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，保證電解槽安全、平穩(wěn)運(yùn)行。能否做到這一點(diǎn)，氫氣壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)鍵。本文就氫氣壓縮機(jī)電氣控制優(yōu)化在氯堿生產(chǎn)中的應(yīng)用展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：氫氣壓縮機(jī);控制原理;問(wèn)題分析

引言

氯堿生產(chǎn)中，氫氣處理工序的主要任務(wù)是對(duì)來(lái)自于電解工序的高溫濕氫氣進(jìn)行冷卻、凈化、加壓輸送，并保持氫氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，保證電解槽安全、平穩(wěn)運(yùn)行。能否做到這一點(diǎn)，氫氣壓縮機(jī)的選型是關(guān)鍵。

1現(xiàn)狀分析

焦作煤業(yè)（集團(tuán)）開(kāi)元化工有限責(zé)任公司是以生產(chǎn)離子膜燒堿和三氯氫硅為主的新型化工企業(yè)，所擁有的20萬(wàn)噸/年離子膜法燒堿裝置于2011年8月建成投產(chǎn)，在整個(gè)燒堿生產(chǎn)過(guò)程中，氫氣壓縮機(jī)發(fā)揮著不可忽視的重要作用。開(kāi)元化工氯氫處理工序共有3臺(tái)氫氣壓縮機(jī)，2開(kāi)1備運(yùn)行，此3臺(tái)氫氣壓縮機(jī)的電力驅(qū)動(dòng)主要設(shè)備均為施耐德公司生產(chǎn)的ATS48C系列軟啟動(dòng)器，控制方式為DCS遠(yuǎn)程控制與現(xiàn)場(chǎng)操作柱就地操作2種控制方式組成?，F(xiàn)場(chǎng)操作柱就地操作控制可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟動(dòng)與停止，DCS遠(yuǎn)程控制只允許遠(yuǎn)程停止，不允許遠(yuǎn)程啟動(dòng)設(shè)備，這是由工藝性質(zhì)決定的。在實(shí)際使用過(guò)程中，原控制回路存在一定的缺陷，導(dǎo)致多次停車事故，繼而引發(fā)氯氫處理工序聯(lián)鎖停車事故，下面就原控制回路存在的問(wèn)題及改進(jìn)方案進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

2氫氣壓縮機(jī)整體描述

氫氣壓縮機(jī)采用D型對(duì)稱平衡性結(jié)構(gòu)，兩列一級(jí)壓縮，氣缸均為雙作用，無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)油潤(rùn)滑操作運(yùn)行。整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，布局緊湊，動(dòng)力平衡性能優(yōu)異，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，振動(dòng)小、噪聲低。機(jī)組密封性能良好，易損件壽命長(zhǎng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)為隔爆型異步電機(jī)，電機(jī)軸通脹套聯(lián)軸器與壓縮機(jī)曲軸相連。機(jī)組備有完善的安全保護(hù)和聯(lián)鎖裝置，確保壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)壓縮機(jī)處于危險(xiǎn)工況時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警及自動(dòng)停機(jī)。機(jī)組設(shè)有進(jìn)氣緩沖器、冷卻器及潤(rùn)滑系統(tǒng)等輔助設(shè)備。

3氫氣壓縮機(jī)電氣控制原理

當(dāng)主回路電源開(kāi)關(guān)QF處于送電狀態(tài)時(shí)，控制電源L2和N得電后，軟啟動(dòng)器ATS48C控制面板顯示正常狀態(tài)RDY時(shí)，說(shuō)明軟啟動(dòng)器處于正常啟動(dòng)準(zhǔn)備狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕SB2啟動(dòng)時(shí)，控制回路中中間繼電器線圈KA1得電，通過(guò)中間繼電器KA1中一組自保持節(jié)點(diǎn)KA1閉合并自保，中間繼電器KA1長(zhǎng)期得電，同時(shí)中間繼電器KA1另一組輔助觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)主接觸器線圈KM得電，主接觸器KM主回路吸合，軟啟動(dòng)器得電，同時(shí)通過(guò)主接觸器延時(shí)輔助觸點(diǎn)KM接通，軟啟動(dòng)器開(kāi)始啟動(dòng);當(dāng)軟啟動(dòng)電流下降至正常運(yùn)行電流時(shí)，啟動(dòng)旁路接觸器KM1，切至旁路運(yùn)行，啟動(dòng)結(jié)束。另外通過(guò)Ma+和Ma-將電流信號(hào)傳至DCS，通過(guò)主接觸器輔助觸點(diǎn)KM（線號(hào)：23、24）將電機(jī)的運(yùn)行信號(hào)傳至DCS。在DCS控制系統(tǒng)中（工藝聯(lián)鎖條件之一），原DCS采集信號(hào)為主接觸器KM輔助觸點(diǎn)（線號(hào)：23、24）作為DCS判定氫氣壓縮機(jī)是否正常運(yùn)行的依據(jù)。

4壓縮機(jī)性能描述

（1）性能保證。壓縮機(jī)軸功率偏差≤+3%;壓縮機(jī)排量無(wú)負(fù)偏差;機(jī)組噪聲按GB/T4980—2003標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量≤85dB（聲壓級(jí)）。機(jī)身振動(dòng)烈度符合GB/T7777—2003標(biāo)準(zhǔn)，壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)速度有效值≤4.5mm/s。（2）壽命保證。壓縮機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件及規(guī)定操作條件下，整機(jī)使用壽命≥20a。

5存在的問(wèn)題及改進(jìn)方案

5.1氫壓機(jī)氣水分離器水串進(jìn)后冷和水霧捕集器

正常運(yùn)行時(shí)，氫氣后冷卻器冷凝液和水霧捕集器捕集下來(lái)的冷凝液通過(guò)管線排放到指定氫壓機(jī)，給氫壓機(jī)氣水分離器補(bǔ)水（氣水分離器水分消耗主要為氫氣壓縮輸送過(guò)程中氫氣帶走量），運(yùn)行方式為將氫氣后冷卻器和水霧捕集器排冷凝液閥門打開(kāi)，氫壓機(jī)氣水分離器加水旁通打開(kāi)，將氣水分離器液位投自動(dòng)（實(shí)際運(yùn)行時(shí)冷凝液量大于氣水分離器耗水量），當(dāng)氣水分離器液位達(dá)到高限時(shí)，自動(dòng)排水閥門打開(kāi)排水，液位達(dá)到低限時(shí)，自動(dòng)排水閥門關(guān)閉。當(dāng)氫氣冷凝液不能滿足氫壓機(jī)氣水分離器用水時(shí)，就需要將氫氣后冷卻器和水霧捕集器下冷凝液閥門關(guān)閉，加純水閥門打開(kāi)，將氣水分離器加水旁通關(guān)閉，加水調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)，當(dāng)氣水分離器液位達(dá)到低限時(shí)加水調(diào)節(jié)閥打開(kāi)加水，當(dāng)氣水分離器液位達(dá)到高限時(shí)，加水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。存在問(wèn)題：由于經(jīng)常性調(diào)節(jié)及改變補(bǔ)水方式，導(dǎo)致氫氣后冷卻器和水霧捕集器下冷凝液閥門內(nèi)漏，當(dāng)采用純水補(bǔ)水時(shí)，純水通過(guò)此閥門倒串回氫氣后冷卻器和水霧捕集器（純水壓力>0.4MPa，氫氣總管壓力70kPa），導(dǎo)致氫氣總管壓力波動(dòng)，甚至產(chǎn)生液封，造成停車。解決方法：（1）給氫氣后冷卻器和水霧捕集器下冷凝液閥門增加雙閥控制。（2）崗位人員巡檢每小時(shí)檢查氫氣后冷卻器和水霧捕集器視鏡，杜絕冷凝液積聚。（3）DCS崗位人員密切注意氫氣總管壓力，如遇波動(dòng)及時(shí)聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)排查，及時(shí)調(diào)整合成爐配比，避免過(guò)氯停車。

5.2針對(duì)主接觸器觸點(diǎn)的改造

2018年1月3日，氯氫處理工序1#氫氣壓縮機(jī)C-551A出現(xiàn)多次正常操作后不能啟動(dòng)的現(xiàn)象。問(wèn)題發(fā)生后對(duì)機(jī)組開(kāi)關(guān)柜再次進(jìn)行了詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)在最初的控制原理中，主接觸器輔助觸點(diǎn)KM為動(dòng)合觸點(diǎn)，在主接觸器線圈得電后，主接觸器主觸點(diǎn)及輔助觸點(diǎn)吸合，如果主觸點(diǎn)的動(dòng)作慢于輔助觸點(diǎn)，軟啟動(dòng)器將會(huì)判斷電源缺相而不啟動(dòng)，從而造成了氫氣壓縮機(jī)無(wú)法啟動(dòng)現(xiàn)象。針對(duì)這一點(diǎn)，該公司將動(dòng)合觸點(diǎn)更換成延時(shí)閉合觸點(diǎn)，使輔助觸點(diǎn)的動(dòng)作稍慢于主觸點(diǎn)的動(dòng)作，保證在主觸點(diǎn)完全吸合后輔助觸點(diǎn)再動(dòng)作，從而避免了類似事故的發(fā)生。

5.3氫壓機(jī)本機(jī)回流自動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣源管脫落

事故原因：氫壓機(jī)C回流閥儀表氣源管接頭松動(dòng)，導(dǎo)致氣源管噴開(kāi)，回流閥全開(kāi)，氫氣總管壓力低低報(bào)警，聯(lián)鎖停車。防范措施：（1）儀表維修人員加強(qiáng)對(duì)全廠氣源管的巡檢力度;將氫壓機(jī)氣源管全部改為PO管，氣源管與球閥連接方式改為快速接頭;將氫氣回流閥反饋桿加粗;對(duì)氫氣回流閥增加鎖位閥。（2）各分廠對(duì)具備檢查條件（如停車或單臺(tái)設(shè)備停運(yùn)時(shí)）的氣動(dòng)閥門及時(shí)聯(lián)系儀表人員對(duì)其進(jìn)行檢查，并要求雙方確認(rèn)。

5.4針對(duì)軟啟動(dòng)保護(hù)回路觸點(diǎn)損壞的改進(jìn)

2018年7月13日，氯氫處理工序3#氫氣壓縮機(jī)C-551C再次出現(xiàn)無(wú)明顯故障和無(wú)故障記錄的事故停機(jī)，導(dǎo)致燒堿一期連鎖停車，經(jīng)查后發(fā)現(xiàn)保護(hù)回路中軟啟動(dòng)器內(nèi)部的R1A和R1C保護(hù)觸點(diǎn)損壞，斷開(kāi)控制回路停車，聯(lián)鎖一期電解系統(tǒng)，從而引發(fā)系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。經(jīng)查找技術(shù)資料發(fā)現(xiàn)軟啟動(dòng)器保護(hù)回路中R1A和R1C觸點(diǎn)容量較小、長(zhǎng)期分合造成觸點(diǎn)損壞，斷開(kāi)控制回路停車，且該觸點(diǎn)在軟啟動(dòng)器里面，不易檢測(cè)。為優(yōu)化軟啟動(dòng)器的保護(hù)回路，做了以下調(diào)整：增加2臺(tái)保護(hù)器EOCR-3E420（該保護(hù)器經(jīng)過(guò)該公司多年使用，性能可靠），這2臺(tái)保護(hù)器線圈、常閉點(diǎn)采用并聯(lián)的方式連接，從而增加了保護(hù)觸點(diǎn)的可靠性。通過(guò)加裝雙保護(hù)既解決了軟啟動(dòng)保護(hù)回路中R1A和R1C觸點(diǎn)容量小的問(wèn)題，同時(shí)也增加了保護(hù)觸點(diǎn)的可靠性，避免因軟啟動(dòng)器保護(hù)回路故障引發(fā)聯(lián)鎖停車事故。

結(jié)語(yǔ)

氫氣壓縮機(jī)是氫氣處理崗位的重要設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到系統(tǒng)的平穩(wěn)，一旦氫氣壓縮機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題必將導(dǎo)致氯化氫合成過(guò)氯停車等嚴(yán)重事故，所以日常運(yùn)行時(shí)一定要消除所有潛在隱患，保證氫氣壓縮機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳曉，秦曉鐘.高性能壓力容器和壓力鋼管用鋼[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[2] 姚鳳娟.D型氫氣往復(fù)式壓縮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)探討[J].化學(xué)工程與裝備，2018.

[3] 孫龍彬，杜燕，高鵬飛.氫氣壓縮機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題及解決方法[J].中國(guó)氯堿，2016.

作者簡(jiǎn)介：閆利利，女，1978年，漢，河南省焦作市，本科，助理工程師，從事電氣及化工儀表自動(dòng)化專業(yè)