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冷冻机组自动化改造在氯气液化工艺中的应用

冷冻机组自动化改造在氯气液化工艺中的应用

时间:2019-10-10 10:52:40
    摘 要: 文章介绍了如何在现有设备和工艺条件下,在氯气液化工艺中增加自动控制功能,提高自动化水平,实现人员的减少和效率的提高。

    内蒙古兰太钠业有限公司( 以下简称“公司”)利用低温低压法进行氯气的液化。目前,保障螺杆氟冷液化机组安全运行的保护连锁只有油温高温停机保护、排气压力高压停机保护。保障螺杆氟冷液化机组高效运行的方法有: 人工适时调节冷冻温度或液氯尾气阀以提高液化效率; 人工适时调节机组内制冷剂的循环量来控制机组的制冷量; 人工适时调节循环水阀控制油温,人工适时调节油位。因此,为了加强氯气安全生产管理,归档重要设备参数,尽量降低操作员对设备的误操作,氯气液化工艺的自动化改造势在必行。

    1 需要实现的控制功能统计
    公司各专业人员积极参与,与第三方进行现场勘查和充分沟通后,确定了以下九项需要实现的控制功能。这些功能主要是冷冻机油温自动控制功能、设备停机后自动回收制冷剂功能、冷冻机自动加载与卸载控制功能、冷冻机重要参数显示、预报警、报警功能、远程开停机功能、重要数据归档功能、根据压缩机吸气压力自动控制储氟罐往蒸发器供液功能、增加高压储氟罐液位信号远程功能。要实现上述功能需增加一台 PLC 机柜,将油温、油压等模拟量信号进行采集,机组现场控制柜上加装触摸屏用于现场控制与参数显示,监控室加装上位机安装冷冻机机组组态程序,将原手动调节阀更换为电动调节阀或电磁阀等工作。

    2 功能控制描述
    2. 1 冷冻机油温自动控制功能
    将原油冷凝器循环水进口阀门更换为电动调节阀,在机头部位加装温度探头 T3。当设备运行后通过油温 T3 对电动调节阀进行闭环控制,使电动调节阀能够随着油温的变化自动调整开关度。此功能达到后可代替人工调节循环水阀。闭环控制性能如下: ( 1) 可选择自动与手动控制; ( 2) 自动控制设定控制目标值; ( 3) 设定自动控制目标正反作用; ( 4)设定自动控制目标限制最小/最大开度值; ( 5) 手动控制根据要求选择阀门开度对目标温度进行调节; ( 6) 自动调节阀现场可以用手轮调节,安装在进口管手动阀的出口端。

    2. 2 冷冻机吸气压力与电子膨胀阀自动控制功能
    及设备停机后自动回收制冷剂功能
    在储氟罐往蒸发器供氟利昂的主管道上加装旁通冷媒球阀,主管道上加装电子膨胀阀,与压缩机吸气压力实现闭环控制。当设备运行时,旁通冷媒球阀保持常闭状态,电子膨胀阀随着吸气压力的变化调节开关度,自动控制储氟罐往蒸发器供液量的大小,实现目标自动调节。此功能达到后可代替人工调节机组内制冷剂的循环量,详情如下: ( 1) 可选择自动与手动控制; ( 2) 自动控制设定控制目标值; ( 3) 设定自动控制目标正反作用; ( 4) 设定自动控制目标限制最小/最大开度值; ( 5) 手动控制根据要求选择阀门开度对目标温度进行调节; ( 6) 电子膨胀阀与现场手动阀并联安装。在设备停机时可在远程端或就地端选择制冷剂回收,系统会根据特定程序对冷冻机进行制冷剂回收程序,当回收成功后冷冻机会自动进行停机。

    2. 3 冷冻机自动加载与卸载控制功能
    将原能量调节阀( 四通换向阀) 上的手动阀更换为电磁阀,根据压缩机吸气温度 T2 对能量调节电磁阀进行自动能量调节,可在现场触摸屏或后台上位机上选择自动加卸载或手动加卸载。此功能达到后可代替人工调节机组加卸载。

    2. 4 冷冻机重要参数显示、预报警、报警功能由于冷冻机排气温度、储氟器液位、冷冻机排气压力、冷冻机吸气温度、冷冻机吸气压力、冷冻机油温温度、冷冻机油压压差、冷却循环水温度等参数已接入 DCS,可通过更换一进二出信号隔离栅或新装探头等措施,上传至 PLC 模块内转换为数字信号,通过光纤上传至上位机。组态内容包含冷却循环水压力报警提示、报警停机。参数自动记录、参数自动报表等功能。在控制柜内加装电流互感器,将信号上传,实现冷冻机电流远程显示,编程内增加排气压力高报警停车功能。

    2. 5 远程开停机功能
    实现远程停机功能,在岗位操作台上加装急停按钮( 硬件连接控制) ,以应对突发情况。

    2. 6 将储氟器液位显示实现远程显示功能
    将储氟器原玻璃管液位计更换为磁翻柱液位计,将4 mA ~ 20 mA 信号接入PLC模拟量模块AE08,实现储氟罐液位的远程显示功能,代替人工现场巡检工作。

 

    2. 7 所有工艺参数实现声光报警功能
    冷冻机原有的保护不拆除,实现硬件与软件双重保护。控制柜采用 UPS 供电,确保在全厂停电的状态下,电动阀可关闭。

    3 改造实施
    从施工方案的编制评审、仪表控制线路的布设、仪表阀的安装调试、系统编程到系统的接线调试,历经紧张的一个月时间,完成了改造工程的现场实施。主要画面提供: 生产控制———冷冻机操作参数显示,数据查询———历史数据曲线,操作说明———重要操作说明资料,系统设置———权限分配和时钟设置,输入输出检查———检查 CPU 的工作情况、模拟量断线、短路自我检查,参数设置———模拟量量程、模拟量修正、报警参数设置、维护保养时间设置,曲线查询———模拟量每时每刻的监控曲线,便于查询系统性能,故障查询———传感器断( 短) 路、设备故障、温度压力预报警或报警、维护保养,操作权限分配———操作员、维修员、工程师、主管,以及打印系统参数及画面。

    4 结束语
    在前期的改造实施和调试后,经过两个月的试运行和跟踪验证,氯气液化系统运行稳定,各项工艺指标均优于改造前。通过氯气液化工艺的自动化改造,克服了改造前存在的人工调节频繁、液化机组运行效率低、运行维护成本高等缺点,为企业的减员增效和安全生产奠定了工艺基础。
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