張淑慧 段國光

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

水溶液全循環(huán)法尿素裝置合成塔壓力報警控制系統(tǒng)優(yōu)化

張淑慧 段國光

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

目前，國內(nèi)水溶液全循環(huán)法尿素裝置合成塔壓力都由合成塔出口壓力調(diào)節(jié)閥開度來控制。尿素崗位DCS操作界面只能監(jiān)控合成塔壓力，不能夠?qū)崿F(xiàn)超壓自動控制壓縮機、一甲泵及液氨泵的急停，也不能發(fā)出區(qū)別于其他報警的特殊信號，只能依靠操作人員觀察實時數(shù)據(jù)來進行判斷。為此，安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡稱中能公司)利用DCS系統(tǒng)的快速處理數(shù)據(jù)能力并結(jié)合用戶設(shè)定的上限報警參數(shù)值，對合成塔壓力是否異常和故障類別進行正確判斷和處理，保證合成塔的安全穩(wěn)定運行，并通過操作界面顯示的不同顏色指示發(fā)出報警信息，實現(xiàn)出現(xiàn)險情時自動啟動安全聯(lián)鎖裝置的功能。

1 改造的必要性

中能公司水溶液全循環(huán)法尿素裝置投運以來，裝置連續(xù)運行周期逐漸延長，運行也較為穩(wěn)定。由于裝置自身設(shè)計特點，雖采用DCS集中控制，同時設(shè)置了合成塔壓力超壓報警，但沒有安全聯(lián)鎖裝置，在緊急情況下不能確保人身和設(shè)備安全。中能公司曾多次因合成塔超壓造成合成塔塔蓋墊泄漏而被迫進行停車泄壓處理，對人身和設(shè)備安全均構(gòu)成極大威脅。經(jīng)認真研究、綜合分析，發(fā)現(xiàn)影響合成塔壓力的因素較多。針對儀表自控部分不足，如調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)滯后、報警形式單一等問題，對其進行改進，以保證合成塔系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)的準確性和及時性，確保合成塔安全穩(wěn)定運行。

2 改造方案

2.1 控制儀表的改進

(1)針對合成塔壓力調(diào)節(jié)閥(PV-204)閥芯上部有時有結(jié)晶現(xiàn)象，導致壓力調(diào)節(jié)閥開關(guān)不靈活，工藝負荷調(diào)整時，特別是在加量情況下，極易造成合成塔超壓的現(xiàn)象，故對壓力調(diào)節(jié)閥閥芯形狀進行改變，即由原來的平面改為有一定坡度的斜面，使閥芯上部的液體能自動流下，杜絕了閥門閥芯上部結(jié)晶的現(xiàn)象，保證壓力調(diào)節(jié)閥開關(guān)靈活。

(2)針對儀表空氣帶水、氣量不夠等外界原因造成的氣源氣壓低而致使調(diào)節(jié)閥不能開啟、動作緩慢或儀表空氣中斷閥門關(guān)閉的情況，將儀表空氣管管徑由Φ6mm改為Φ14mm，保證了氣量，確保了調(diào)節(jié)閥動作及時迅速;為了防止調(diào)節(jié)閥因儀表空氣中斷而關(guān)閉導致合成塔超壓，用手輪對調(diào)節(jié)閥進行了機械限位，避免了因儀表空氣壓力異常引發(fā)調(diào)節(jié)閥立即關(guān)閉的可能性。

(3)調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)的改進。調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)過大，調(diào)節(jié)閥開度就相對變小，會造成調(diào)節(jié)品質(zhì)下降，不利于實現(xiàn)自動控制，給穩(wěn)定生產(chǎn)帶來不利因素。為此，與調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員進行溝通，經(jīng)過理論計算，最終將調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)由原24調(diào)整為20，調(diào)節(jié)閥開度由原20%～30%增大至40%～50%，提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)，有利于合成塔壓力的自動調(diào)節(jié)。

2.2 檢測儀表的改進

超溫、超壓、爆炸三者存在必然的聯(lián)系，一旦合成塔超溫勢必會造成壓力的升高。合成塔塔頂、塔底溫度檢測元件原采用熱電偶檢測方式，由于其校驗過程復雜、受環(huán)境溫度影響較大，給儀表人員校驗及判斷準確度帶來一定難度。為了避免指示有偏差且不易判斷測溫誤差大小等問題，將熱電偶檢測方式改為熱電阻測溫檢測方式。熱電阻本身受環(huán)境溫度影響較小，且便于儀表人員校驗，極易判斷溫度顯示的準確與否，為操作人員提供了準確數(shù)據(jù)。

2.3 報警形式及方式的改進

因尿素裝置儀表檢測點較多、報警形式單一，操作人員有時不能及時發(fā)現(xiàn)合成塔壓力超高，給人身安全構(gòu)成極大威脅。為此，必須改進報警方式，由原壓力高時只是在操作畫面上所顯示壓力實時參數(shù)值變紅改為整個合成塔顏色變化，即正常狀態(tài)下合成塔為黃色，變成紅色后安全聯(lián)鎖動作。

2.4 超壓安全聯(lián)鎖設(shè)置

超壓安全聯(lián)鎖設(shè)置的目的是最大限度地保證人身和設(shè)備安全，是為操作人員設(shè)置的最后一道安全防線。取合成塔系統(tǒng)壓力檢測的數(shù)據(jù)作為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)輸入值，利用DCS系統(tǒng)自身的資源用程序進行組態(tài)，在合成塔壓力達到20MPa時即觸發(fā)第1次報警程序，使畫面上合成塔顏色變黃，此時操作人員能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施控制合成塔壓力不再繼續(xù)上升。如果操作人員未及時發(fā)現(xiàn)或無法控制合成塔壓力，當合成塔壓力將繼續(xù)上升至22MPa，則觸發(fā)第2次報警程序，使畫面上合成塔顏色變紅，同時觸發(fā)DCS系統(tǒng)開關(guān)量輸出卡使其觸點閉合，并發(fā)訊輸出使與合成塔相對應(yīng)的幾組繼電器相應(yīng)動作，使壓縮機、氨泵、一甲泵跳閘回路接通，各運行設(shè)備自動急停，從而確保合成塔安全穩(wěn)定運行。

3 改進創(chuàng)新點

(1)報警方式的改進打破了DCS系統(tǒng)監(jiān)控畫面常規(guī)報警方式，超壓時畫面上整臺合成塔顏色產(chǎn)生變化并發(fā)出急促的報警聲，可及時提醒操作人員采取相應(yīng)措施。

(2)DCS系統(tǒng)與電氣控制的結(jié)合。如果操作人員不能及時控制合成塔壓力，在壓力繼續(xù)升高的情況下，合成塔顏色變?yōu)榧t色即危險顏色，安全聯(lián)鎖裝置動作，即壓縮機、一甲泵、氨泵急停，確保合成塔在安全狀態(tài)下運行，保證人身和設(shè)備安全。

4 改進效果

改進前，合成塔超壓造成大蓋泄漏2次，因調(diào)節(jié)閥故障停車1次。3次故障都是因為超壓在非常危險的狀態(tài)下停車，極易發(fā)生重大的安全事故，嚴重時可能會發(fā)生爆炸事故，嚴重超壓勢必造成合成塔的損傷、縮短其使用壽命。此改進方案在國內(nèi)同行業(yè)應(yīng)用較少，儀表檢測數(shù)據(jù)準確及時，調(diào)節(jié)品質(zhì)大幅提高。此改進方案科學合理、投資少，實施后效果明顯，打破了DCS系統(tǒng)監(jiān)畫面常規(guī)報警方式，超壓安全聯(lián)鎖裝置的投用使合成塔在安全條件下運行，保證了人身和設(shè)備安全。

2014-04-07)