王 輝

（萊鋼集團(tuán) 自動(dòng)化部，山東 萊蕪 271104）

0 引言

隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，萊鋼天元?dú)怏w公司的制氧機(jī)組規(guī)模也由原來(lái)的4臺(tái)擴(kuò)展到了8臺(tái)。由于設(shè)備老化、技術(shù)落后、設(shè)計(jì)缺陷等，近年來(lái)幾臺(tái)機(jī)組故障頻繁出現(xiàn)，為了保證一線氧氣的供應(yīng)，亟需解決制氧機(jī)組出現(xiàn)的問(wèn)題，提高制氧機(jī)組的安全穩(wěn)定性。本文主要介紹了萊鋼天元?dú)怏w公司3＃～10＃制氧機(jī)組基礎(chǔ)級(jí)和過(guò)程級(jí)的控制系統(tǒng)、儀表及檢測(cè)元件的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和改造。

1 現(xiàn)狀分析

從系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際效果看，制氧機(jī)組原控制系統(tǒng)能較好地完成空壓機(jī)生產(chǎn)工藝過(guò)程的自動(dòng)化控制，確保生產(chǎn)的順行，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但機(jī)組運(yùn)行后，一些初期設(shè)計(jì)考慮不到的問(wèn)題也顯現(xiàn)了出來(lái)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)進(jìn)行全面分析后，得出如下結(jié)論：

（1）7?！?0＃制氧機(jī)送氣總管一直采用人工手輪操作機(jī)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(diào)節(jié)沒(méi)有自動(dòng)功能，只能靠經(jīng)驗(yàn)；由于機(jī)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(jī)組由分子篩進(jìn)主換熱器的4路管道沒(méi)有相應(yīng)的溫度測(cè)點(diǎn)和閥門位置反饋信號(hào)，致使操作工無(wú)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(chǎng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)制氧工藝流程，結(jié)合實(shí)際情況，并通過(guò)技術(shù)論證，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)易出現(xiàn)的故障作出以下原因分析：

（1）由于7?！?0＃制氧機(jī)送氣總管閥門沒(méi)有自動(dòng)控制功能，只能靠人工手輪操作機(jī)械閥，無(wú)法準(zhǔn)確控制閥門的開(kāi)度，可能會(huì)造成事故的發(fā)生。

（2）制氧機(jī)組在分子篩進(jìn)主換熱器的管道上，原來(lái)并沒(méi)有預(yù)留冗余的安裝位置；同時(shí)，因?yàn)樵谠y門頂上有一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)式的閥門刻度標(biāo)尺，位置非常狹窄，在頂上無(wú)法安裝現(xiàn)有的各種定位裝置，也無(wú)法對(duì)現(xiàn)有閥門進(jìn)行分體式改造。由于最初的設(shè)計(jì)并沒(méi)有相關(guān)的監(jiān)控設(shè)計(jì)，因此在增加監(jiān)控點(diǎn)的同時(shí)也會(huì)對(duì)現(xiàn)有的分子篩進(jìn)主換熱器部分的控制功能進(jìn)行一定的改進(jìn)。

3 提高安全穩(wěn)定性的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3．1 實(shí)現(xiàn)閥門自動(dòng)化控制

對(duì)“閥門站”進(jìn)行PLC控制的主要目的是：在操作閥門時(shí)，工藝人員不需到現(xiàn)場(chǎng)，保障了其人身安全。同時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)改為遠(yuǎn)程控制，閥門上安裝了電磁閥、定位器等儀控設(shè)備，保障了現(xiàn)場(chǎng)處理故障的儀控人員的安全。煉鋼管道有調(diào)節(jié)閥一臺(tái)（氣閉式），切斷閥一臺(tái)（雙作用氣缸式），調(diào)節(jié)閥前、切斷閥后各有一臺(tái)手動(dòng)截止閥，送氧時(shí)兩臺(tái)手動(dòng)截止閥全部打開(kāi)，調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，切斷閥全開(kāi)（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(shí)現(xiàn)設(shè)備操控、報(bào)警、歷史趨勢(shì)顯示，更為維護(hù)人員提供了查找故障的有力工具。圖1為改造后的開(kāi)關(guān)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(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度來(lái)控制流量，對(duì)緊急狀況沒(méi)有設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制方案。此次改造在調(diào)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(yīng)，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(jìn)主換熱器管道儀控系統(tǒng)升級(jí)

由于原設(shè)計(jì)控制功能不夠完善，且運(yùn)行過(guò)程中的具體工況較復(fù)雜，原設(shè)計(jì)又缺乏靈活性，于是在4個(gè)進(jìn)主換熱器管道上分別增加一個(gè)鉑電阻，并在進(jìn)主換熱器前的閥門上安裝閥門位置開(kāi)關(guān)反饋；鑒于安裝位置狹小，無(wú)法采用分體式定位器進(jìn)行改造，根據(jù)閥門形狀和安裝位置決定自行設(shè)計(jì)，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(guò)位置反饋對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。保證了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了操作人員的工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了熱線的需求，創(chuàng)造了較可觀的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，排除了因設(shè)備老化等原因隨時(shí)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(hù)性，為生產(chǎn)的順行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 改造后的開(kāi)關(guān)閥站系統(tǒng)

圖2 緊急切斷閥控制程序圖

4 結(jié)論

通過(guò)以上優(yōu)化措施的實(shí)施，降低了機(jī)組的故障率，

［1］ 汪應(yīng)洛，陶謙坎．系統(tǒng)工程及其應(yīng)用［M］．北京：科學(xué)出版社，1990．

［2］ 侯志林．過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．

［3］ 廖常初．S7－300／400應(yīng)用技術(shù)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

［4］ 黎洪斌．空分裝置安全要素分析［J］．通用機(jī)械，2009（12）：19－23．