張偉霞

(河南省中原大化集團電儀維修工程公司，河南濮陽 457004)

1 引言

中原大化公司煤化工裝置2008年建成投產，空分裝置采用杭氧公司工藝技術和設備，主要為氣化裝置提供合格的氧氣和氮氣。膨脹機是空分裝置的重要設備之一，在生產中是不可缺少的。其主要作用是將來自氮壓機二段的氮氣經增壓機加壓，經增壓機后冷卻器冷卻后進入循環(huán)換熱器。在循環(huán)換熱器中被冷卻到后抽出，然后經過膨脹機前過濾器，快關閥以及膨脹機噴嘴，最后推動膨脹機葉輪旋轉對外做功，氣體溫度、壓力降低，同時有少量被液化，經分離器分離后，液體部分送到低壓塔做為少量回流液。氣相部分則進入換熱器復熱，最后進入中壓氮總管。膨脹機是杭氧公司生產的渦輪式壓縮機。

控制系統(tǒng)由Miconwell公司的ITCC控制系統(tǒng)完成了膨脹機監(jiān)測、控制、邏輯和安全保護等功能。隨著使用時間增長控制點的增多，控制系統(tǒng)故障頻率也增多，不僅嚴重影響了正常生產，而且造成了經濟、能源浪費和企業(yè)效益損失。2012年年度大修期間公司決定將系統(tǒng)采用中央主控FOXBORO公司的I/A Series控制系統(tǒng)控制，實現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件升級同時也降低了ITCC控制系統(tǒng)的減壓。

圖 中原大化公司煤化工裝置

2 改造的必要性

由于膨脹機該系統(tǒng)出現(xiàn)問題會造成整個甲醇裝置系統(tǒng)停車，考慮ITCC系統(tǒng)的負荷問題和生產穩(wěn)定等問題，把膨脹機控制系統(tǒng)改造到FOXBORO公司的I/A Series控制系統(tǒng)中。

(1)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

由于ITCC控制系統(tǒng)，維修有一定困難且維修費用也較高，同時要求維修人員具有較高的專業(yè)技術，并且有一定的外語和計算機功底，只有對整個系統(tǒng)了解和熟悉后才能對常見的故障做到判斷迅速、排除迅速，并盡可能地降低維修費用，確保系統(tǒng)的正常穩(wěn)定。另一方面由于產品的不斷更新?lián)Q代，該產品配件也升級換代，備件供應較慢,出現(xiàn)問題很難解決。所以對膨脹機控制系統(tǒng)升級改造十分必要。

(2)改造方案的確定和實施針對系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的問題，經過認真分析研究，確定對膨脹機控制系統(tǒng)進行改造。這次改造采用FOXBORO公司高性能成熟的I/A Series控制系統(tǒng)。來替代原有的ITCC進行對膨脹機控制系統(tǒng)進行改造。將原來用于膨脹機噴嘴調節(jié)和防喘振調節(jié)改到I/A Series系統(tǒng)中實現(xiàn)，其它功能和操作方式基本不變?，F(xiàn)場儀表和操作盤不做任何改動，只是把膨脹機的信號線重新拉電纜到備用的接線盒里，再把從接線盒到DCS控制系統(tǒng)的備用點找到，接到相應的端子排上。本次改造用的是原有I/A Series控制系統(tǒng)的備用通道，信號線接好后直接進行組態(tài)調試就行，不需要增加任何硬件和軟件。

3 控制功能和顯示功能

改造后的I/A Series控制系統(tǒng)進行編程組態(tài)，組態(tài)包括控制功能和顯示功能兩部分。

控制功能部分:

(1)膨脹機的開停和控制：就地/控制室盤選擇開關，選擇在控制室還是在就地啟動/停止膨脹機。調整膨脹機膨脹量，控制好入塔空氣溫度，氧氣取出量，加工空氣量和壓力。通過膨脹量來控制主冷液位的高低，轉速、噴嘴、防喘振閥控制。膨脹機出入口氣體溫度、內外軸承溫度、油過濾器后的油溫正常、出入口氣體壓力、潤滑油進軸承油溫、密封氣壓力、膨脹機軸振動、導流器與膨脹機出口壓力差、檢查油箱油液位以及油泵運行情況等監(jiān)測指示功能。

(2)聯(lián)鎖保護功能：系統(tǒng)出現(xiàn)保護性故障時，具有報警、停機功能，軸瓦溫度、軸振動軸位移、油系統(tǒng)、密封氣系統(tǒng)、出入口氣體溫度、壓力以及轉速出現(xiàn)故障等原因報警跳車時，系統(tǒng)會發(fā)出報警，并記錄報警信息。

輔助系統(tǒng)控制:

包括輔助油泵啟?？刂?、兩個油泵的互啟控制、油電加熱器的控制。

另外還有：

(1)噴嘴控制功能

在程序中組態(tài)噴嘴調節(jié)器[FY01309]完成噴嘴控制功能，組態(tài)控制選擇方式，手動/自動轉換，快開/快關按鈕等功能。開車時對噴嘴開度進行調節(jié)。

(2)防喘振閥控制功能

在程序中組態(tài)防喘振調節(jié)器FIC01312，該控制器具有：當機組運行時，系統(tǒng)的全手動功能將自動被屏蔽。當機組有運行信號時，系統(tǒng)將自動切換到全自動狀態(tài)。當機組有信號停止時，系統(tǒng)將自動切換到手動狀態(tài)，并且輸出100%。當進行緊急放空操作時，系統(tǒng)將自動切換到手動狀態(tài)，并且輸出100%，同時使得電磁閥失電。此功能僅限于機組極其不穩(wěn)定的時候才可以應用。當機組處于安全狀態(tài)時，可以將全自動切換到半自動狀態(tài)進行人工操作，但當系統(tǒng)進入危險區(qū)時半自動將自動被全自動代替。通過調節(jié)防喘振調節(jié)器來控制膨脹機轉速。

顯示功能部分:

改造后的控制系統(tǒng)用CIO控制組態(tài)器進行組態(tài)，該系統(tǒng)運行平穩(wěn)，功能強大，操作簡單。操作畫面的流程采用的FoxDraw軟件來完成的。

DCS工程師站通過工業(yè)以太網(wǎng)與PC通訊,連續(xù)不斷的從生產過程中獲得大量的信息，并及時為工藝操作人員顯示設備狀態(tài)，提供彩色畫面詳圖、趨勢圖、報警表、以及動態(tài)流程圖，因此操作人員可以通過上述畫面檢查各種信號的詳細情況，修改設定值、改變操作方式，從而起到指導實時操作和控制的作用。

4 聯(lián)機調試

當完成控制柜接線和軟件編程組態(tài)工作后，對系統(tǒng)功能進行調試，檢查控制功能和邏輯，聯(lián)鎖保護等功能是否和原來一樣。調試合格后，做好系統(tǒng)程序和用戶程序備份，交付生產使用。

5 實施效果

經過大家的努力，現(xiàn)場及系統(tǒng)接線，組態(tài)，回路測試，功能模擬測試等等都在大修結束之前完成。在集團公司2012年度大修開始后，僅僅用了兩周的時間實現(xiàn)了新老系統(tǒng)的交替，而且保證了所有重要功能的同步實現(xiàn)。

6 結語

從經濟角度考慮，從膨脹機改造由IA’S控制系統(tǒng)投用至今，系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高，避免了ITCC系統(tǒng)本身原因導致生產裝置停車，同時，IA’S控制系統(tǒng)備件成本大幅降低，每年節(jié)約的備件和維護費用都很大。并且新系統(tǒng)還以出色的人機界面為工藝操作提供了更便捷的操作方式，直接和間接經濟效益十分明顯，避免的生產裝置停車損失達上百萬元。