賈連雙

（山東鋼鐵股份有限公司濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南250101）

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稀油密封干式柜報警聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)化改造與實(shí)踐

賈連雙

（山東鋼鐵股份有限公司濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南250101）

針對濟(jì)鋼現(xiàn)有稀油密封干式柜機(jī)械柜位報警聯(lián)鎖系統(tǒng)經(jīng)常產(chǎn)生假信號、誤聯(lián)鎖的缺陷，結(jié)合氣柜現(xiàn)行的運(yùn)行特點(diǎn)，在對氣柜報警聯(lián)鎖系統(tǒng)從硬件裝置和軟件程序控制兩大部分分別進(jìn)行綜合分析和探討后，制訂了優(yōu)化改造方案并進(jìn)行實(shí)施，經(jīng)過兩年的實(shí)踐驗(yàn)證、優(yōu)化改造后從根本上解決了氣柜原有機(jī)械柜位報警聯(lián)鎖系統(tǒng)存在的缺陷，大大提高了氣柜運(yùn)行的安全性和可靠性，杜絕了因氣柜異常聯(lián)鎖而帶來的生產(chǎn)和設(shè)備事故。

稀油密封干式柜；報警聯(lián)鎖；優(yōu)化改造；柜位；安全

1 稀油密封干式柜在濟(jì)鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀

山鋼股份濟(jì)南分公司現(xiàn)有3座稀油密封干式煤氣柜，是濟(jì)鋼現(xiàn)有容量最大的煤氣儲存設(shè)備，單柜煤氣容量16.5萬m3，該類型氣柜工藝、技術(shù)成熟，廣泛用于鋼鐵企業(yè)中煤氣的儲存，在濟(jì)鋼主要用于存儲高、焦?fàn)t煤氣，是燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（CCPP）及煤氣系統(tǒng)平衡的重要設(shè)備，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化利用煤氣資源，發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保障，同時也為濟(jì)鋼煤氣管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。

2 氣柜機(jī)械限位聯(lián)鎖的現(xiàn)狀分析

濟(jì)鋼三座16.5萬m3煤氣柜在實(shí)際運(yùn)行中，存在壓力、溫度、油位、氣柜柜位等報警、聯(lián)鎖裝置，運(yùn)行以來出現(xiàn)過各種問題，尤其是氣柜柜位機(jī)械限位聯(lián)鎖裝置與氣柜進(jìn)出口閥門進(jìn)行聯(lián)鎖，正常情況下在氣柜柜容超高、或超低情況下氣柜發(fā)生聯(lián)鎖動作，以避免出現(xiàn)氣柜沖頂或活塞異常落床等重大事故。但在實(shí)際運(yùn)行中，屢次出現(xiàn)氣柜柜位機(jī)械限位聯(lián)鎖裝置誤動作，從而導(dǎo)致氣柜參與聯(lián)鎖閥門誤動作，最終造成后續(xù)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組大范圍跳機(jī)的生產(chǎn)事故，究其原因是氣柜柜位機(jī)械限位聯(lián)鎖裝置機(jī)械設(shè)計、聯(lián)鎖方式不合理所致，為保障安全生產(chǎn)，在對問題的根源深入研究和探討后，決定對氣柜目前現(xiàn)有的機(jī)械柜位聯(lián)鎖裝置及聯(lián)鎖程序系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全運(yùn)行與安全生產(chǎn)的統(tǒng)一。

2.1 氣柜機(jī)械限位的硬件結(jié)構(gòu)

稀油密封干式煤氣柜機(jī)械柜位聯(lián)鎖裝置主要由柜位標(biāo)尺、鋼絲繩、配重墜砣、導(dǎo)軌、上下限柜位點(diǎn)撥叉及限位開關(guān)等部件構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 氣柜機(jī)械柜位聯(lián)鎖裝置組成

2.2 氣柜機(jī)械柜位聯(lián)鎖原理

氣柜柜位儀配重墜砣通過鋼絲繩、滑輪與氣柜活塞連接，活塞運(yùn)行時墜砣隨之沿導(dǎo)軌上下運(yùn)行，當(dāng)氣柜活塞達(dá)到運(yùn)行上限或下限時，此時柜位儀配重墜砣觸碰氣柜限位撥叉，撥叉觸碰限位開關(guān)，限位開關(guān)將電子信號傳輸至PLC控制系統(tǒng)，氣柜參與聯(lián)鎖的閥門根據(jù)程序設(shè)定完成相應(yīng)聯(lián)鎖動作。

2.3 機(jī)械柜位聯(lián)鎖系統(tǒng)程序現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有氣柜機(jī)械柜位聯(lián)鎖系統(tǒng)共設(shè)置七道聯(lián)鎖點(diǎn)，其中柜位上限四道，柜位下限三道，均采用點(diǎn)對點(diǎn)控制方式，如表1所示。

表1 氣柜報警聯(lián)鎖位置

2.4 現(xiàn)有聯(lián)鎖設(shè)置的缺陷

由上述介紹可知，煤氣柜參與聯(lián)鎖閥門與氣柜活塞實(shí)際位置相對應(yīng)，達(dá)到上下限位時即發(fā)生聯(lián)鎖動作，貌似安全可靠，但在實(shí)際運(yùn)行中并不是這樣，根據(jù)氣柜生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際情況，主要存在以下缺陷：

（1）氣柜撥叉與限位開關(guān)的接觸面積過小，撥叉采用3 mm鋼板制作，在撥叉與限位開關(guān)接觸時，極易產(chǎn)生錯位，且在日常檢修、維護(hù)過程中（解除聯(lián)鎖時進(jìn)行），發(fā)生過兩者相互擠壓頂死的情況，導(dǎo)致氣柜無法投入正常運(yùn)行。

（2）氣柜聯(lián)鎖限位較多，且為單一條件控制，在氣柜實(shí)際運(yùn)行中受震動、大風(fēng)、冰雹等極端天氣、飛鳥等外在影響均可導(dǎo)致氣柜限位開關(guān)產(chǎn)生誤動作，進(jìn)而致使氣柜發(fā)生異常聯(lián)鎖，最終對生產(chǎn)系統(tǒng)造成影響，情況嚴(yán)重可能發(fā)生生產(chǎn)、設(shè)備事故。

（3）氣柜聯(lián)鎖方式存在缺陷，原設(shè)計聯(lián)鎖方式是氣柜活塞位置達(dá)到上限時只關(guān)閉氣柜進(jìn)口閥門、活塞位置達(dá)到下限時只關(guān)閉氣柜出口閥門，但在實(shí)際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)，氣柜運(yùn)行中的吞、吐氣是由柜內(nèi)壓力與管網(wǎng)壓力的差值決定的，由于干式氣柜的主要作用是向燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組供應(yīng)煤氣且存在旁通閥，在煤氣管網(wǎng)壓力較低時氣柜的進(jìn)口也會向管網(wǎng)中吐氣，也可以稱之為“出口”。

由上述說明可以看出，氣柜目前的閥門聯(lián)鎖方式并不能起到完全保護(hù)設(shè)備的作用，同樣需要進(jìn)行優(yōu)化改造。

3 氣柜機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)化改造的實(shí)施

3.1 硬件優(yōu)化改造

（1）增加機(jī)械聯(lián)鎖撥叉與限位開關(guān)接觸面寬度，使之在聯(lián)鎖位置能夠與機(jī)械限位開關(guān)可靠接觸，不發(fā)生錯位，同時能夠正常復(fù)位，提高聯(lián)鎖保障系數(shù)。

（2）對機(jī)械柜位儀導(dǎo)軌進(jìn)行改造，加裝固定控制裝置，使配重在運(yùn)行過程中處于同一平面，減小與機(jī)械限位撥叉的距離，使兩者之間能夠有效觸碰。改造示意圖見圖2。

圖2 機(jī)械柜位聯(lián)鎖裝置硬件改造示意圖

3.2 程序優(yōu)化改造

3.2.1 現(xiàn)有程序及缺陷分析

目前三座16.5萬m3氣柜采用電儀式報警、聯(lián)鎖與機(jī)械式儀報警、聯(lián)鎖相結(jié)合的方式運(yùn)行，原報警、聯(lián)鎖方式如下。

3.2.1.1 煤氣柜儲氣量上限報警與聯(lián)鎖（超聲波、激光、機(jī)械）

①柜容14.25萬m3（活塞處于63.8 m，機(jī)械裝置第一個報警點(diǎn)），聲光報警。

②柜容15萬m3（活塞處于67.1 m，機(jī)械裝置第二個報警點(diǎn)），聲光報警，主放散電動閥門自動打開，手動開啟主放散電動蝶閥。

③柜容15.5萬m3（活塞處于69.5 m，機(jī)械裝置第三個報警點(diǎn)），聲光報警，入口第一道蝶閥（水封室內(nèi)）自動關(guān)閉，主放散蝶閥自動打開。

④柜容16萬m3（活塞處于71.6 m，機(jī)械裝置第四個報警點(diǎn)），聲光報警，入口第一道蝶閥（水封室內(nèi)）自動關(guān)閉，主放散蝶閥自動打開。

3.2.1.2 煤氣柜儲氣量下限報警與聯(lián)鎖（超聲波、激光）

①柜容5萬m3（活塞處于22 m），聲光報警。

②柜容2.25萬m3（活塞處于10 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內(nèi)）自動關(guān)閉。

③柜容1.5萬m3（活塞處于6.7 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內(nèi)）自動關(guān)閉。

3.2.1.3 煤氣柜儲氣量下限報警與聯(lián)鎖（機(jī)械）

①柜容2.25萬m3（活塞處于10 m），聲光報警。

②柜容1.5萬m3（活塞處于6.7 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內(nèi)）自動關(guān)閉。

③柜容1萬m3（活塞處于4.5 m），聲光報警，出口第一道蝶閥（水封室內(nèi)）自動關(guān)閉。

根據(jù)稀油密封氣柜的運(yùn)行特點(diǎn)及在我廠的使用方式，在目前的生產(chǎn)狀態(tài)下，稀油密封氣柜在管網(wǎng)壓力高于其柜內(nèi)壓力時，其進(jìn)口、出口管道會同時吞氣，也就是說，在氣柜到達(dá)運(yùn)行上限時其出口管道壓力若大于柜內(nèi)壓力則氣柜仍在不斷吞氣（例如發(fā)電機(jī)組用量小或跳機(jī)時），此時氣柜柜位在進(jìn)口閥門聯(lián)鎖關(guān)閉后仍然會不斷上升。反之，氣柜柜位處于下限時也存在類似情況，氣柜柜位在出口閥門聯(lián)鎖關(guān)閉后仍然會不斷下降。聯(lián)鎖裝置在上述情況下起不到應(yīng)有的保護(hù)作用。

因此，我們對三座氣柜的報警、聯(lián)鎖裝置實(shí)施“離線聯(lián)鎖”改造，即當(dāng)氣柜柜容達(dá)到運(yùn)行上限或下限時，氣柜進(jìn)口、出口、閥門同時進(jìn)行動作，使氣柜進(jìn)入離線操作程序，同時主放散、旁通閥門也進(jìn)行相應(yīng)操作，在保證后續(xù)工序煤氣供應(yīng)的前提下使氣柜離線。

3.2.2 改造方案

在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加一道氣柜上限報警（柜容13.5萬m3，取儀表信號），結(jié)合現(xiàn)有的氣柜下限報警（柜容5萬m3，取儀表信號），將此區(qū)間定義為氣柜正常運(yùn)行范圍，一旦觸及上、下限報警值則立即人為調(diào)節(jié)相應(yīng)氣柜旁通閥，一旦氣柜柜容失去控制，觸及機(jī)械限位上限（14.25萬m3）或下限（2.25萬m3）第一道限位開關(guān)，則氣柜進(jìn)出口閥門同時關(guān)閉，氣柜被動離線。改造前后報警、聯(lián)鎖裝置比對見表2。

表2 改造前后報警、聯(lián)鎖裝置比對表

3.2.3 氣柜聯(lián)鎖條件的優(yōu)化改造

（1）針對目前各氣柜七道機(jī)械限位均采用單一聯(lián)鎖條件控制易產(chǎn)生誤動作的情況，我們計劃進(jìn)行優(yōu)化改造，在程序改造方面，將氣柜七道機(jī)械限位開關(guān)（其中上限四道、下限三道）分別增加控制條件，改造為四選二、三選二模式，即觸動兩點(diǎn)后氣柜才產(chǎn)生聯(lián)鎖動作。

（2）為避免由于柜位儀鋼絲繩可能發(fā)生異常斷開導(dǎo)致配重墜砣在下落的過程中產(chǎn)生的誤聯(lián)鎖信號（曾經(jīng)出現(xiàn)過），我們決定在程序控制中增加延時，即任意兩個柜位聯(lián)鎖點(diǎn)同時動作，并且延時3 s后如果此聯(lián)鎖信號仍然存在則方可執(zhí)行聯(lián)鎖動作，否則不執(zhí)行聯(lián)鎖動作。

（3）針對目前各氣柜聯(lián)鎖閥門設(shè)置問題，以對氣柜本體、系統(tǒng)管網(wǎng)影響最小為前提，調(diào)整參與氣柜聯(lián)鎖的閥門，其中1#16.5萬m3氣柜增加一道進(jìn)口調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖，2#、3#氣柜進(jìn)口參與聯(lián)鎖的閥門由水封室內(nèi)電動蝶閥調(diào)整到進(jìn)口調(diào)節(jié)閥上，出口聯(lián)鎖閥門不做調(diào)整。

聯(lián)鎖改造清單詳見表3。

表3 聯(lián)鎖改造清單

改造后參與氣柜聯(lián)鎖閥門閥號：

1#氣柜：1#氣柜進(jìn)口蝶閥（2V）

1#氣柜進(jìn)口調(diào)節(jié)閥

1#氣柜出口蝶閥

1#氣柜主放散蝶閥（3V）

1#氣柜主放散蝶閥（4V）

2#氣柜：2#氣柜進(jìn)口調(diào)節(jié)閥（BV15）

2#氣柜出口蝶閥（BV14）

2#氣柜主放散蝶閥（BV17）

2#氣柜主放散閘閥（BV18）

3#氣柜：3#氣柜進(jìn)口調(diào)節(jié)閥（AV15）

3#氣柜出口蝶閥（AV14）

3#氣柜主放散蝶閥（AV17）

3#氣柜主放散閘閥（AV18）

4 驗(yàn)證與試驗(yàn)

上述改造進(jìn)行完畢后，我們組織了專項(xiàng)試驗(yàn)對改造效果予以驗(yàn)證，主要包括以下內(nèi)容：

（1）對報警裝置進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證在參數(shù)越限時報警器可以正確發(fā)出報警提示。

（2）根據(jù)要求更改部分聯(lián)鎖方式，對聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證聯(lián)鎖設(shè)備在實(shí)際柜位到達(dá)聯(lián)鎖位置時可以正確動作，確認(rèn)各機(jī)械限位安裝位置準(zhǔn)確無卡澀現(xiàn)象。

（3）核對原報警聯(lián)鎖裝置臺帳，針對現(xiàn)有設(shè)備狀況，完成臺帳各參數(shù)的更新。

（4）對崗位職工進(jìn)行培訓(xùn)，對相關(guān)規(guī)程、規(guī)范、預(yù)案進(jìn)行修改。

（5）每月一次組織設(shè)備聯(lián)鎖系統(tǒng)的全面驗(yàn)證，并形成相應(yīng)記錄。

5 結(jié)論

氣柜報警聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)化后,經(jīng)過近兩年的運(yùn)行驗(yàn)證，至今未發(fā)生過聯(lián)鎖誤動作、誤報警情況，有效提高了氣柜機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)的精準(zhǔn)性、安全性和可靠性，為氣柜安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的屏障。

Optimizing Transformation of the Interlock Alarm System for Thin-oil Sealed Dry Gasholder

JIA Lianshuang
(Jinan Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan,Shandong 250101,China)

The mechanical level interlock alarm system for the thin oil sealed dry gasholder at Jinan Steel often gave false signal and false interlock.After comprehensive analysis and discussion of the hardware and software program control of the interlock alarm system in light of operation characteristics of the gasholder,we finally drew up and implemented an optimizing transformation plan.Two years of practice has showed that the transformation project has fundamentally solved the problem of false alarming of the interlock alarm system,greatly improved the operation safety and reliability of the gasholder and eliminated production and equipment accidents caused by abnormal interlocking of the gasholder.

thin oil sealed dry gasholder;interlock alarm system;optimizing transformation;level meter;safety

TP277

B

1006-6764(2015)03-0001-04

2014－12－11

賈連雙（1987－），男，2010年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)，2011年進(jìn)修機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，雙學(xué)士學(xué)位，助理工程師，現(xiàn)從事能源動力系統(tǒng)技術(shù)管理工作。