劉 暢 劉 磊 朱南希

（1.安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽安慶246003；2.安徽實(shí)華工程技術(shù)股份有限公司寧波分公司，浙江寧波315040）

0 引言

石油化工生產(chǎn)的工藝流程中需要大量的氣動(dòng)單元組合式儀表進(jìn)行過(guò)程控制，還有一部分凈化空氣參與催化反應(yīng)。一旦作為氣源的工業(yè)凈化風(fēng)在供應(yīng)穩(wěn)定性上出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)嚴(yán)重影響操作的安全性及油品的質(zhì)量。

目前中石化的大多數(shù)煉油廠仍采用凈化風(fēng)直接供應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的模式，雖然壓縮機(jī)的性能已趨于穩(wěn)定，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)，但供電系統(tǒng)的不平穩(wěn)仍會(huì)造成風(fēng)壓和風(fēng)量的波動(dòng)。如果從整個(gè)工業(yè)電網(wǎng)的穩(wěn)壓改造入手，配套工程造價(jià)高昂，故不適合小范圍的工藝提升，所以應(yīng)從供氣方式和管路調(diào)整的角度進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計(jì)，形成一套簡(jiǎn)便易行、投資較低的改造方案。中石化安慶分公司煉油二部委托安徽實(shí)華工程技術(shù)股份有限公司（原安慶石化設(shè)計(jì)院）進(jìn)行工程建設(shè)總承包。作為校企合作的內(nèi)容之一，該公司協(xié)同安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)，開展了先期項(xiàng)目論證、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及后期施工等工作。

1 項(xiàng)目背景及建設(shè)內(nèi)容

安慶石化的煉油一部和二部及化肥一部共用一所始建于20世紀(jì)80年代的空壓站，雖然多年來(lái)不斷更新設(shè)備及擴(kuò)容，但現(xiàn)有的凈化風(fēng)系統(tǒng)仍為管道直供氣動(dòng)儀表的模式，未設(shè)置增減壓設(shè)施。當(dāng)空壓站出現(xiàn)晃電、斷電等異常情況時(shí)，現(xiàn)有壓縮機(jī)重啟時(shí)間約為12 min，在此期間凈化風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力急速下降，直接影響各裝置里數(shù)以萬(wàn)計(jì)的氣動(dòng)儀表的可靠運(yùn)行。通過(guò)征求廠方操作人員意見，并綜合考慮現(xiàn)有場(chǎng)地等因素后，設(shè)計(jì)人員和研發(fā)人員決定在原空壓站旁417 m2的空地上增設(shè)一套凈化風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置。

該系統(tǒng)的核心設(shè)備為一臺(tái)立式裙座型凈化風(fēng)緩沖儲(chǔ)罐（設(shè)計(jì)公稱容積為460 m3，設(shè)計(jì)壓力等級(jí)為4.0 MPa）和一臺(tái)增壓用的往復(fù)式壓縮機(jī)（額定功率為15 kW），并配套相應(yīng)的凈化風(fēng)補(bǔ)充調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在主壓縮機(jī)故障的情況下，當(dāng)管網(wǎng)壓力降至0.45 MPa時(shí)，將儲(chǔ)氣罐中的凈化風(fēng)自動(dòng)補(bǔ)入管網(wǎng)中，使事故狀態(tài)下儀表用凈化風(fēng)管網(wǎng)壓力維持在0.45 MPa半小時(shí)以上。

2 工藝實(shí)施及自動(dòng)控制環(huán)節(jié)

首先，工藝方面在原直供系統(tǒng)總管路（DN200）上裝接一對(duì)安全閥CSO，在該對(duì)泄壓閥間實(shí)施新建補(bǔ)調(diào)管網(wǎng)、動(dòng)力設(shè)備、控制儀表等。通過(guò)就地式儀表調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)PICS-801控制并調(diào)節(jié)輸出壓力，而調(diào)節(jié)閥PSV-801是控制管網(wǎng)輸出壓力的關(guān)鍵。當(dāng)緩沖罐內(nèi)壓力正常，而供氣管路中壓力變化時(shí)，由PT-801反饋至控制器，調(diào)節(jié)PSV-801的輸出開度，以保障管網(wǎng)壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)罐內(nèi)壓力低于設(shè)定值時(shí)，由PT-802反饋至壓力指示聯(lián)鎖報(bào)警機(jī)構(gòu)PIAS-802驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)的啟動(dòng)給罐內(nèi)補(bǔ)壓，當(dāng)罐內(nèi)壓力高于設(shè)定上限時(shí)，聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)關(guān)閉增壓機(jī)，并由壓力安全閥PSV-801實(shí)施泄壓。

根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的要求，自動(dòng)控制專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容為：

（1）凈化風(fēng)總管設(shè)壓力調(diào)節(jié)報(bào)警聯(lián)鎖：當(dāng)壓力高于0.55 MPa時(shí)機(jī)構(gòu)報(bào)警，同時(shí)聯(lián)鎖關(guān)斷安全閥PSV-801，當(dāng)壓力低于0.45MPa時(shí)亦產(chǎn)生報(bào)警，同時(shí)聯(lián)鎖打開閥PSV-801（調(diào)節(jié)閥操作溫度為40℃，操作壓力為0.45 MPa）。

（2）凈化風(fēng)儲(chǔ)罐V-801壓力指示報(bào)警聯(lián)鎖：當(dāng)壓力高于1.60 MPa時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)聯(lián)鎖關(guān)閉空壓機(jī)K-801；當(dāng)壓力低于1.20 MPa時(shí)機(jī)構(gòu)也產(chǎn)生報(bào)警，并聯(lián)鎖開啟空壓機(jī)K-801。

（3）儀表信號(hào)引至中控室，新增過(guò)程控制器——指示調(diào)節(jié)聯(lián)鎖模塊，過(guò)程控制器安裝于現(xiàn)有儀表盤上；報(bào)警信號(hào)接至原有閃光信號(hào)報(bào)警器的備用點(diǎn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境及溫濕度特性，相應(yīng)的儀表選型應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先，連續(xù)測(cè)量的就地指示溫度儀表采用萬(wàn)向型雙金屬溫度計(jì)，外配螺紋溫度計(jì)套管。其次，就地顯示壓力測(cè)量選用不銹鋼壓力表，遠(yuǎn)傳壓力測(cè)量選用壓力變送器。最后，調(diào)節(jié)閥選用進(jìn)口氣動(dòng)V型硬密封球閥，泄漏等級(jí)為ANSIⅤ，配電/氣閥門定位器，帶ASCO二位五通雙控電磁閥。儀表信號(hào)電纜應(yīng)采用阻燃銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套屏蔽計(jì)算機(jī)電纜及控制電纜，電纜穿管敷設(shè)。儀表氣源采用凈化風(fēng)，新增調(diào)節(jié)閥氣源就近引取，儀表供風(fēng)管采用鍍鋅鋼管，管件連接采用鍍鋅管件，經(jīng)氣源切斷閥后采用φ8×1規(guī)格不銹鋼及管件，連接方式為卡套式。

詳細(xì)的工藝及儀表設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

3 項(xiàng)目意義的總結(jié)

圖1 詳細(xì)的工藝及儀表設(shè)計(jì)方案

該工程作為一個(gè)小型工藝提升改造項(xiàng)目，投資少，設(shè)計(jì)及建設(shè)周期短，能快速有效地解決煉油生產(chǎn)中供氣壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題，且使用聯(lián)鎖式間斷控制和連續(xù)調(diào)節(jié)控制，方案簡(jiǎn)單易行，工作過(guò)程可靠。此項(xiàng)目總造價(jià)僅為94.3萬(wàn)元，是工業(yè)電網(wǎng)穩(wěn)壓改造總投資的1/20。2015年該系統(tǒng)建成并投入運(yùn)行后，安全供氣周期長(zhǎng)達(dá)20 500 h，為石油石化行業(yè)的各類企業(yè)提供了方案借鑒；與此同時(shí)，這也是大型央企與地方高職院校在小微型科研項(xiàng)目上合作的一種積極探索和有效經(jīng)驗(yàn)。