杜春瑞 趙素平（煙臺(tái)巨力精細(xì)化工股份有限公司， 山東 萊陽(yáng) 265200）

防喘振調(diào)節(jié)閥在硝酸四合一機(jī)組控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

杜春瑞 趙素平（煙臺(tái)巨力精細(xì)化工股份有限公司， 山東 萊陽(yáng) 265200）

本文介紹了硝酸四合一機(jī)組的工藝流程，PLC控制系統(tǒng)配置，防喘振控制，F(xiàn)ISHER防喘振閥工作原理及在四合一機(jī)組系統(tǒng)中的作用。

防喘振；調(diào)節(jié)閥；硝酸機(jī)組；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

我公司使用間接法是先制得稀硝酸，然后在將稀硝酸在脫水劑存在的情況下進(jìn)行蒸餾，制得濃硝酸。硝酸是一種有最高沸點(diǎn)的水溶液，其最高恒沸點(diǎn)為121.9 ℃，相應(yīng)的濃度68.4%，欲將稀硝酸直接蒸餾濃縮不可能得到濃硝酸，只有在脫水劑的作用下才能使稀硝酸濃縮為98%以上的濃硝酸。所以根據(jù)脫水劑的不同，間接法濃硝酸生產(chǎn)工藝又分為硝鎂法和硫酸法。硝鎂法同硫酸法相比較，技術(shù)成熟、可靠、設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，沒有硫酸的強(qiáng)腐蝕和污染，產(chǎn)品質(zhì)量和操作環(huán)境較好，因而從20世紀(jì)60年代以來被廣泛采用，已逐步形成一條先進(jìn)合理可靠的生產(chǎn)工藝路線；由軸流壓縮機(jī)、氧化氮壓縮機(jī)、尾氣膨脹透平機(jī)、汽輪機(jī)、齒輪箱和聯(lián)軸器組成，并配套有輔機(jī)，包括潤(rùn)滑調(diào)節(jié)油站，動(dòng)力油站等；我公司防喘振調(diào)節(jié)閥在四合一機(jī)組控制中起到了很好地防喘振作用。

1　工藝流程

該項(xiàng)目有液氨儲(chǔ)存、稀硝酸、濃硝酸、硝酸儲(chǔ)存、液氨罐區(qū)等組成，由外管送來的大部分液氨進(jìn)入1#液氨蒸發(fā)器蒸發(fā)，與來自吸收塔的上部冷卻水換熱。其余的液氨被冷卻水在2#蒸發(fā)器中蒸發(fā)，蒸發(fā)壓力維持在0.55MPa，其中的油和水在氨輔助蒸發(fā)器中被分離，由蒸發(fā)器得到的氣氨，送到氨過熱器中，被蒸汽過熱到100℃左右，進(jìn)入氣氨過濾器，進(jìn)一步除去油和機(jī)械雜質(zhì)后，到氨-空氣混合器與空氣混合。

空氣經(jīng)三級(jí)過濾除去機(jī)械雜質(zhì)后，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，被加壓到0.45MPa（a），溫度236℃左右，被壓縮的空氣分為一次空氣和二次空氣。二次空氣用于成品酸的漂白，一次空氣則送入氨空氣混合器，控制氨流量以保持氨濃度為9.6%左右，然后將氨空混合氣送到氨氧化爐中。

空氣壓縮機(jī)、氧化氮壓縮機(jī)、尾氣透平、蒸汽透平四部分組成了“四合一”機(jī)組。

2　PLC控制系統(tǒng)

PLC選用美國(guó)GE公司的PAC-7i控制系統(tǒng)，控制器的電源、CPU、通訊均冗余配置，I/O模塊選用Versamax 模件，監(jiān)控軟件采用IFIX4.0中文版，完成機(jī)組的數(shù)據(jù)采集、貯存、運(yùn)算、過程調(diào)節(jié)、邏輯控制等全部功能。

設(shè)兩臺(tái)操作站，其中一臺(tái)為操作員專用；另一臺(tái)具有工程師、操作員兩種屬性，作為工程師屬性時(shí)用于系統(tǒng)軟件組態(tài)編程、在線修改、信號(hào)強(qiáng)制、模擬調(diào)試和系統(tǒng)維護(hù)。當(dāng)作為操作員屬性時(shí)，同樣可以監(jiān)視操作控制機(jī)組。操作站配置為DELL主流商用機(jī)、中文操作平臺(tái)、24” LCD。設(shè)置一臺(tái)A3針式打印機(jī)，做為報(bào)表打印、畫面的硬拷貝及報(bào)警信息打印。報(bào)表打印將對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)定時(shí)自動(dòng)報(bào)出，也可以人為隨機(jī)報(bào)表。PLC預(yù)留與DCS的通訊接口（冗余）。

主要監(jiān)視操作控制畫面：

總貌畫面、流程圖畫面、壓縮機(jī)流程、汽機(jī)蒸汽系統(tǒng)、汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、尾氣透平系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)流程、系統(tǒng)配置圖、油泵運(yùn)行監(jiān)視圖、空壓機(jī)逆流監(jiān)視畫面、機(jī)組啟動(dòng)條件畫面、運(yùn)行工況特性曲線、防喘振特性曲線、趨勢(shì)記錄曲線畫面、機(jī)組啟動(dòng)/停止趨勢(shì)曲線、時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線、報(bào)警監(jiān)視畫面、操作畫面（可實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門、油泵及電加熱器的手動(dòng)控制）。

通過以上畫面，可以方便、直觀的監(jiān)視和控制整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行狀況，既保證整個(gè)機(jī)組安全可靠，以滿足工藝要求處于最佳運(yùn)行工況。

3　防喘振控制

喘振是透平機(jī)械固有特性，喘振對(duì)壓縮機(jī)造成的危害非常大，表現(xiàn)如下。

①當(dāng)喘振脈動(dòng)氣流頻率與壓縮機(jī)固有頻率一樣時(shí)，會(huì)引起壓縮機(jī)共振。②軸流壓縮機(jī)進(jìn)入喘振工況，若不及時(shí)排除，由于工藝系統(tǒng)和管網(wǎng)的容量很大，就會(huì)產(chǎn)生持續(xù)逆流。

由于出口壓力高，壓縮機(jī)氣體不能暢通輸出，則旋轉(zhuǎn)機(jī)械能將其轉(zhuǎn)化為熱能使葉片膨脹，由于軸流壓縮機(jī)動(dòng)葉與靜葉間隙很小，會(huì)造成動(dòng)葉與靜葉的相碰而損壞軸流壓縮機(jī)。對(duì)軸流壓縮機(jī)而言，喘振所造成的危害比其它類型的壓縮機(jī)嚴(yán)重的多。對(duì)于硝酸裝置，喘振還會(huì)嚴(yán)重影響進(jìn)入氧化爐氣體的氨空比，嚴(yán)重危害設(shè)備及其人身安全。因此絕對(duì)不允許發(fā)生喘振，一旦發(fā)生喘振，馬上要聯(lián)鎖停機(jī)，放空閥全開，不需要進(jìn)行防喘振調(diào)節(jié)，只是喘振保護(hù)。

4　防喘振閥工作原理及過程

硝酸現(xiàn)場(chǎng)稀硝二樓，四合一機(jī)組北側(cè)，安裝有費(fèi)希爾防喘振調(diào)節(jié)閥一臺(tái)，防喘振閥主要由以下三部分構(gòu)成：閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)及附件；閥門主要作用是實(shí)現(xiàn)閥位精準(zhǔn)控制，快開慢關(guān)。在故障狀態(tài)下快速打開閥門《安全狀態(tài)》保護(hù)風(fēng)機(jī)；氣源通過減壓閥分為兩路，一路連接放大器輸入，一路連接定位器輸入，定位器輸出-三通電磁閥，一進(jìn)一出一排氣。

電磁閥輸出通往放大器信號(hào)控制口，通過不同的信號(hào)壓力大小，放大器輸出增加流量后的氣源，通往快排閥；快排閥一進(jìn)一出一排氣。進(jìn)口壓力低于出口壓力時(shí)排氣。正常進(jìn)口壓力高于出口，正常輸出；快排閥有個(gè)旁路，旁路帶一個(gè)針型閥，用于控制快排閥前后壓差。

5　結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，我公司防喘振調(diào)節(jié)閥在硝酸四合一機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用效果良好，PLC控制系統(tǒng)配置合理，方案簡(jiǎn)單可靠，此硝酸四合一機(jī)組控制系統(tǒng)7年來運(yùn)行平穩(wěn)，防喘振調(diào)節(jié)閥有效地防止了喘振的產(chǎn)生，對(duì)硝酸裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。