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新聞詳情

微差壓變送器氨空比聯(lián)鎖分析與改進(jìn)。

來源:上海自動(dòng)化儀表作者:上海自儀表廠網(wǎng)址:http://www.shhzy3.cn

         微差壓變送器在運(yùn)行過程中,氨空比聯(lián)鎖出現(xiàn)過多次誤動(dòng)作跳車。通過研究分析,找出氨空比聯(lián)鎖誤動(dòng)作的原因,制定有針對(duì)性的方案并實(shí)施,有效提高了氨空比聯(lián)鎖的可靠性。
    中國石油天津石化公司化肥廠稀液位變送器年設(shè)計(jì)生產(chǎn)55%稀硝酸25萬噸。稀微差壓變送器主要以氨為原料生產(chǎn)稀硝酸,采用的是雙壓法流程,裝置由液氨蒸發(fā)系統(tǒng)、四合一機(jī)組系統(tǒng)、氧化鍋爐系統(tǒng)和吸收單元組成。
    氨氧化是硝酸生產(chǎn)的重要工序。氨氧化時(shí)氨-空混合氣在鉑網(wǎng)上發(fā)生氧化反應(yīng)生成一氧化氮和水,同時(shí)放出大量的熱,這是一個(gè)高溫、快速、易爆的化學(xué)放熱反應(yīng)過程。因此在確保氨氧化安全
生產(chǎn)的前提下,提高氨氧化率、降低鉑金消耗是提高硝酸生產(chǎn)效益的主要手段。
1 氨空比聯(lián)鎖
    氨過熱器來的氨和四合一機(jī)組空壓機(jī)來的空氣按一定比例在氨空混合器內(nèi)混合后進(jìn)入氧化爐,進(jìn)行氨氧化反應(yīng)。氨氧化系統(tǒng) DCS 工藝流程如圖 1 所示。

      氨空比比值低,轉(zhuǎn)化率低,致使能耗大、生產(chǎn) 成本高,尚未反應(yīng)完的氨氣滑過鉑金網(wǎng),在后續(xù)吸收單元中生成硝酸銨和亞硝銨,硝酸銨和亞硝銨有猛烈的爆炸性質(zhì),是必須防止產(chǎn)生的; 氨空比比值高,有利于提高轉(zhuǎn)化率、降低消耗,但反應(yīng)溫度高,鉑金網(wǎng)損耗大幅提高,溫度過高,易發(fā)生燒壞鉑金網(wǎng)的事故,且氨-空混合氣比值達(dá)到爆炸極限時(shí),氧化爐極易發(fā)生爆炸,安全無法保障。工藝為保證高轉(zhuǎn)化率、低消耗,同時(shí)保證安全,必須根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)定氨空比。為防止氨空比過高或過低發(fā)生安全事故,氧化爐氨空比設(shè)定報(bào)警值: 低報(bào)L = 8. 0,高報(bào) H = 10. 5。聯(lián)鎖值: 低低聯(lián)鎖 LL = 7. 0,高高聯(lián)鎖 HH = 11. 0。
   裝置投產(chǎn)運(yùn)行時(shí),氨空比的計(jì)算通過氨流量
FRSA31002 和 空 氣 流 量 FRSA31003 在 HONEY- WELL PKS DCS 系 統(tǒng) 中 實(shí) 現(xiàn)。氨 空 比 FFR-SA31000 的計(jì)算公式為: FFRSA31000 = FRSA31002 × 100 /( FRSA31002 + FRSA31003)
   當(dāng)氨空比高于12.0 或低于7.0 時(shí),氨空比聯(lián)鎖動(dòng) 作,氨 切 斷 閥 UV31001 和氨壓力調(diào)節(jié)閥PV31002 電磁閥失電,切斷氨進(jìn)料,氨 放 空 閥HV31005 電磁閥失電,氨放空,液位變送器稀硝單元停車。
   設(shè)定氨空比后,是由空氣流量和氨空比設(shè)定值通過運(yùn)算計(jì)算出氨流量 FRSA31002 的設(shè)定值的,通過氨流量調(diào)節(jié)閥 FV31002 控制入氧化爐氨流量,工藝通過調(diào)整空氣流量控制進(jìn)入氧化爐的氨-空氣混合氣的總量。
根據(jù)最新的SIL評(píng)估報(bào)告,氨空比高高聯(lián)鎖等級(jí)為二級(jí),低低聯(lián)鎖等級(jí)為三級(jí),具體見表 1。
    氣體流量測(cè)量系統(tǒng)中,溫壓補(bǔ)償是一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié),鑒于氨、空氣流量精確測(cè)量的重要性,將氨流量FV31002和空氣流量HV31005通過溫壓補(bǔ)償計(jì)算為標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的流量值并參與聯(lián)鎖、控制。

    氨空比控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。
    2 氨空比聯(lián)鎖運(yùn)行過程中存在的問題與解決方案
    2.1 存在的問題
    液位變送器在運(yùn)行過程中,氨空比聯(lián)鎖出現(xiàn)過多次誤動(dòng)作跳車,給裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大困擾,通過研究分析,整理出以下問題:
a. 裝置建設(shè)投產(chǎn)時(shí)氧化爐氨空比由一臺(tái)氨流量表FV31002和一臺(tái)空氣流量表 FT31003 通過運(yùn)算實(shí)現(xiàn),當(dāng)氨 流 量 表 FT31002 或 空 氣 流 量 表FT31003 指示不準(zhǔn)或故障時(shí),極易引發(fā)氨空比聯(lián)鎖誤動(dòng)作或造成生產(chǎn)安全事故,聯(lián)鎖可靠性差。
    b. 氨流量表 FT31002 的 量 程 為 0. 000 ~ 0. 626kPa,空氣流量表 FT31003 的量程為 0. 00 ~ 0. 82kPa,都為微差壓變送器,測(cè)量易受干擾。在裝置連續(xù)兩次氨空比聯(lián)鎖停車后,對(duì)測(cè)量回路進(jìn)行檢查處理發(fā)現(xiàn) DCS 事件記錄中有氨空比聯(lián)鎖高高動(dòng)作記錄,而氨流量 1s 的歷史趨勢(shì)卻沒有波動(dòng)痕跡。經(jīng)分析為氨流量曾出現(xiàn)過瞬時(shí)波動(dòng),但歷史趨勢(shì)采集周期為 1s,氨流量瞬間波動(dòng)在歷史趨勢(shì)上沒有顯示。
    c. 空氣流量 FRSA31003 曾出現(xiàn)過頻繁波動(dòng)現(xiàn)象,導(dǎo)致氨空比聯(lián)鎖誤動(dòng)作,裝置停車,檢查過程中從空氣流量表 FT31003 中排出過水滴,判斷為空氣中含有的少量水汽在導(dǎo)壓管凝結(jié),進(jìn)入流量表變送器膜盒,造成空氣流量 FRSA31003 測(cè)量不準(zhǔn),出現(xiàn)波動(dòng)。
    d.運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)氨流量調(diào)節(jié)閥 FV31002控制過于敏感,導(dǎo)致氨流量 FRSA31002 常出現(xiàn)波動(dòng)。
    e.參與氨流量溫壓補(bǔ)償?shù)?氨壓力PRCA31002 或氨溫度 TRCA31022故障顯示無效值NAN時(shí),氨流量 FRSA31002 /B /C 溫壓補(bǔ)償后的值也顯示NAN。同樣,參與空氣流量溫壓補(bǔ)償?shù)目諝鈮毫I50229或空氣溫度TI31010 故障顯示無效值NAN時(shí),空氣流量FV31002溫壓補(bǔ)償后的值也顯示NAN。經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn),當(dāng)參與氨或空氣流量溫壓補(bǔ)償?shù)臏囟然驂毫收巷@示無效值NAN時(shí),氨空比聯(lián)鎖將無法正常運(yùn)行。
2.2解決方案
    為提高氨空比聯(lián)鎖可靠性,保障裝置安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行,針對(duì)氨空比聯(lián)鎖存在的問題進(jìn)行了以下調(diào)整優(yōu)化:
a. 新增兩塊氨流量表 FT31002B /C 和兩塊空氣流量表 FT31003B /C,3 臺(tái)氨流量表測(cè)量信號(hào)分別進(jìn)DCS系統(tǒng)3個(gè)不同的冗余AI卡,5臺(tái)空氣流量表測(cè)量信號(hào)也分別進(jìn)DCS系統(tǒng)3個(gè)不同控制器的3塊冗余AI卡,在DCS系統(tǒng)分別對(duì)3個(gè)氨流量 FDB31002/B /C 和3個(gè)空氣流量 DB-A31003/D/E 做三取中,三取中后的氨流量和空氣流量參與氧化爐氨空比聯(lián)鎖。
     b。對(duì)測(cè)量氨流量 FV31002的變送器和測(cè)量空氣流量 FR 的變送器適DB-A31003/D/E當(dāng)增加阻尼時(shí)間,防止空氣流量或氨流量因干擾而出現(xiàn)瞬間波動(dòng)后造成氨空比聯(lián)鎖誤動(dòng)作。
c.氨流量DB-A31003/D/E 三取中后的值代替原 氨流量 FRSA31002 參與氨流量調(diào)節(jié)閥FV31002 的控制,調(diào)整氨流量控制回路 PID 參數(shù),讓調(diào)節(jié)閥動(dòng)作趨于平穩(wěn)。
    d.將3臺(tái)空氣流量表DB-A31003/D/E導(dǎo)壓管整體上移至變送器上方,增加凝液罐,用于定期排液,并增加儀表保溫伴熱,防止空氣中水汽凝結(jié)對(duì)空氣流量測(cè)量產(chǎn)生影響。
e.在DCS系統(tǒng)中對(duì)參與氨流量DB-A31003/D/E 和空氣流量 FRSA31003 /B /C 的溫壓補(bǔ)償?shù)臏囟群蛪毫M(jìn)行設(shè)置。當(dāng)氨壓力PRCA31002、氨溫度TRCA31022、空氣壓力PI50229、空氣溫度 TI31010 值過低、過高或顯示為無效值 BAN時(shí),DCS判斷為測(cè)量指示異常,發(fā)出聲光報(bào)警,DCS 邏輯自動(dòng)選取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的固定值進(jìn)行溫壓補(bǔ)償,工藝操作人員及時(shí)聯(lián)系儀表維護(hù)人員處理解決故障。通過該設(shè)置,可有效降低因參與溫壓補(bǔ)償?shù)臏囟取毫Ξ惓?duì)氨空比聯(lián)鎖造成的影響。
3結(jié)束語
     通過對(duì)微差壓變送器氨空比聯(lián)鎖的完善和改進(jìn),有效提高了氨空比聯(lián)鎖的可靠性,化驗(yàn)室通過取樣化驗(yàn),化驗(yàn)數(shù)據(jù)與氨空比比值相符,解決了困擾稀液位變送器安全穩(wěn)定運(yùn)行的難題,為裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障,具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。