張建剛，趙傳福，吳曉玲

(內(nèi)蒙古蘭太鈉業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古阿拉善 750336)

內(nèi)蒙古蘭太鈉業(yè)有限公司(以下簡稱“公司”)利用低溫低壓法進(jìn)行氯氣的液化。目前，保障螺桿氟冷液化機組安全運行的保護(hù)連鎖只有油溫高溫停機保護(hù)、排氣壓力高壓停機保護(hù)。保障螺桿氟冷液化機組高效運行的方法有：人工適時調(diào)節(jié)冷凍溫度或液氯尾氣閥以提高液化效率;人工適時調(diào)節(jié)機組內(nèi)制冷劑的循環(huán)量來控制機組的制冷量；人工適時調(diào)節(jié)循環(huán)水閥控制油溫，人工適時調(diào)節(jié)油位。因此，為了加強氯氣安全生產(chǎn)管理，歸檔重要設(shè)備參數(shù)，盡量降低操作員對設(shè)備的誤操作，氯氣液化工藝的自動化改造勢在必行。

1 需要實現(xiàn)的控制功能統(tǒng)計

公司各專業(yè)人員積極參與，與第三方進(jìn)行現(xiàn)場勘查和充分溝通后，確定了以下九項需要實現(xiàn)的控制功能。這些功能主要是冷凍機油溫自動控制功能、設(shè)備停機后自動回收制冷劑功能、冷凍機自動加載與卸載控制功能、冷凍機重要參數(shù)顯示、預(yù)報警、報警功能、遠(yuǎn)程開停機功能、重要數(shù)據(jù)歸檔功能、根據(jù)壓縮機吸氣壓力自動控制儲氟罐往蒸發(fā)器供液功能、增加高壓儲氟罐液位信號遠(yuǎn)程功能。要實現(xiàn)上述功能需增加一臺PLC機柜，將油溫、油壓等模擬量信號進(jìn)行采集，機組現(xiàn)場控制柜上加裝觸摸屏用于現(xiàn)場控制與參數(shù)顯示,監(jiān)控室加裝上位機安裝冷凍機機組組態(tài)程序，將原手動調(diào)節(jié)閥更換為電動調(diào)節(jié)閥或電磁閥等工作。

2 功能控制描述

2.1 冷凍機油溫自動控制功能

將原油冷凝器循環(huán)水進(jìn)口閥門更換為電動調(diào)節(jié)閥，在機頭部位加裝溫度探頭T3。當(dāng)設(shè)備運行后通過油溫T3對電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行閉環(huán)控制，使電動調(diào)節(jié)閥能夠隨著油溫的變化自動調(diào)整開關(guān)度。此功能達(dá)到后可代替人工調(diào)節(jié)循環(huán)水閥。閉環(huán)控制性能如下：(1)可選擇自動與手動控制；(2)自動控制設(shè)定控制目標(biāo)值；(3)設(shè)定自動控制目標(biāo)正反作用；(4)設(shè)定自動控制目標(biāo)限制最小/最大開度值；(5)手動控制根據(jù)要求選擇閥門開度對目標(biāo)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；(6)自動調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場可以用手輪調(diào)節(jié)，安裝在進(jìn)口管手動閥的出口端。

2.2 冷凍機吸氣壓力與電子膨脹閥自動控制功能及設(shè)備停機后自動回收制冷劑功能

在儲氟罐往蒸發(fā)器供氟利昂的主管道上加裝旁通冷媒球閥,主管道上加裝電子膨脹閥，與壓縮機吸氣壓力實現(xiàn)閉環(huán)控制。當(dāng)設(shè)備運行時，旁通冷媒球閥保持常閉狀態(tài)，電子膨脹閥隨著吸氣壓力的變化調(diào)節(jié)開關(guān)度，自動控制儲氟罐往蒸發(fā)器供液量的大小，實現(xiàn)目標(biāo)自動調(diào)節(jié)。此功能達(dá)到后可代替人工調(diào)節(jié)機組內(nèi)制冷劑的循環(huán)量，詳情如下： (1)可選擇自動與手動控制；(2)自動控制設(shè)定控制目標(biāo)值；(3)設(shè)定自動控制目標(biāo)正反作用；(4)設(shè)定自動控制目標(biāo)限制最小/最大開度值；(5)手動控制根據(jù)要求選擇閥門開度對目標(biāo)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；(6)電子膨脹閥與現(xiàn)場手動閥并聯(lián)安裝。在設(shè)備停機時可在遠(yuǎn)程端或就地端選擇制冷劑回收，系統(tǒng)會根據(jù)特定程序?qū)鋬鰴C進(jìn)行制冷劑回收程序，當(dāng)回收成功后冷凍機會自動進(jìn)行停機。

2.3 冷凍機自動加載與卸載控制功能

將原能量調(diào)節(jié)閥(四通換向閥)上的手動閥更換為電磁閥，根據(jù)壓縮機吸氣溫度T2對能量調(diào)節(jié)電磁閥進(jìn)行自動能量調(diào)節(jié)，可在現(xiàn)場觸摸屏或后臺上位機上選擇自動加卸載或手動加卸載。此功能達(dá)到后可代替人工調(diào)節(jié)機組加卸載。

2.4 冷凍機重要參數(shù)顯示、預(yù)報警、報警功能

由于冷凍機排氣溫度、儲氟器液位、冷凍機排氣壓力、冷凍機吸氣溫度、冷凍機吸氣壓力、冷凍機油溫溫度、冷凍機油壓壓差、冷卻循環(huán)水溫度等參數(shù)已接入DCS，可通過更換一進(jìn)二出信號隔離柵或新裝探頭等措施，上傳至PLC模塊內(nèi)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過光纖上傳至上位機。組態(tài)內(nèi)容包含冷卻循環(huán)水壓力報警提示、報警停機。參數(shù)自動記錄、參數(shù)自動報表等功能。在控制柜內(nèi)加裝電流互感器，將信號上傳，實現(xiàn)冷凍機電流遠(yuǎn)程顯示，編程內(nèi)增加排氣壓力高報警停車功能。

2.5 遠(yuǎn)程開停機功能

實現(xiàn)遠(yuǎn)程停機功能,在崗位操作臺上加裝急停按鈕(硬件連接控制)，以應(yīng)對突發(fā)情況。

2.6 將儲氟器液位顯示實現(xiàn)遠(yuǎn)程顯示功能

將儲氟器原玻璃管液位計更換為磁翻板液位計，將4 mA～20 mA信號接入PLC模擬量模塊AE08，實現(xiàn)儲氟罐液位的遠(yuǎn)程顯示功能，代替人工現(xiàn)場巡檢工作。

2.7 所有工藝參數(shù)實現(xiàn)聲光報警功能

冷凍機原有的保護(hù)不拆除，實現(xiàn)硬件與軟件雙重保護(hù)?？刂乒癫捎肬PS供電，確保在全廠停電的狀態(tài)下，電動閥可關(guān)閉。

3 改造實施

從施工方案的編制評審、儀表控制線路的布設(shè)、儀表閥的安裝調(diào)試、系統(tǒng)編程到系統(tǒng)的接線調(diào)試，歷經(jīng)緊張的一個月時間，完成了改造工程的現(xiàn)場實施。主要畫面提供：生產(chǎn)控制——冷凍機操作參數(shù)顯示，數(shù)據(jù)查詢——歷史數(shù)據(jù)曲線，操作說明——重要操作說明資料，系統(tǒng)設(shè)置——權(quán)限分配和時鐘設(shè)置，輸入輸出檢查——檢查CPU的工作情況、模擬量斷線、短路自我檢查，參數(shù)設(shè)置——模擬量量程、模擬量修正、報警參數(shù)設(shè)置、維護(hù)保養(yǎng)時間設(shè)置，曲線查詢——模擬量每時每刻的監(jiān)控曲線，便于查詢系統(tǒng)性能，故障查詢——傳感器斷(短)路、設(shè)備故障、溫度壓力預(yù)報警或報警、維護(hù)保養(yǎng)，操作權(quán)限分配——操作員、維修員、工程師、主管，以及打印系統(tǒng)參數(shù)及畫面。

4 結(jié)束語

在前期的改造實施和調(diào)試后，經(jīng)過兩個月的試運行和跟蹤驗證，氯氣液化系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項工藝指標(biāo)均優(yōu)于改造前。通過氯氣液化工藝的自動化改造，克服了改造前存在的人工調(diào)節(jié)頻繁、液化機組運行效率低、運行維護(hù)成本高等缺點，為企業(yè)的減員增效和安全生產(chǎn)奠定了工藝基礎(chǔ)。