防喘振调节阀在硝酸四合一机组控制系统中的应用

2022-09-27

我公司使用间接法是先制得稀硝酸, 然后在将稀硝酸在脱水剂存在的情况下进行蒸馏, 制得浓硝酸。硝酸是一种有最高沸点的水溶液, 其最高恒沸点为121.9℃, 相应的浓度68.4%, 欲将稀硝酸直接蒸馏浓缩不可能得到浓硝酸, 只有在脱水剂的作用下才能使稀硝酸浓缩为98%以上的浓硝酸。所以根据脱水剂的不同, 间接法浓硝酸生产工艺又分为硝镁法和硫酸法。硝镁法同硫酸法相比较, 技术成熟、可靠、设备结构较简单, 没有硫酸的强腐蚀和污染, 产品质量和操作环境较好, 因而从20世纪60年代以来被广泛采用, 已逐步形成一条先进合理可靠的生产工艺路线;由轴流压缩机、氧化氮压缩机、尾气膨胀透平机、汽轮机、齿轮箱和联轴器组成, 并配套有辅机, 包括润滑调节油站, 动力油站等;我公司防喘振调节阀在四合一机组控制中起到了很好地防喘振作用。

1 工艺流程

该项目有液氨储存、稀硝酸、浓硝酸、硝酸储存、液氨罐区等组成, 由外管送来的大部分液氨进入1#液氨蒸发器蒸发, 与来自吸收塔的上部冷却水换热。其余的液氨被冷却水在2#蒸发器中蒸发, 蒸发压力维持在0.55MPa, 其中的油和水在氨辅助蒸发器中被分离, 由蒸发器得到的气氨, 送到氨过热器中, 被蒸汽过热到100℃左右, 进入气氨过滤器, 进一步除去油和机械杂质后, 到氨-空气混合器与空气混合。

空气经三级过滤除去机械杂质后, 进入空气压缩机, 被加压到0.45MPa (a) , 温度236℃左右, 被压缩的空气分为一次空气和二次空气。二次空气用于成品酸的漂白, 一次空气则送入氨空气混合器, 控制氨流量以保持氨浓度为9.6%左右, 然后将氨空混合气送到氨氧化炉中。

空气压缩机、氧化氮压缩机、尾气透平、蒸汽透平四部分组成了“四合一”机组。

2 PLC控制系统

PLC选用美国GE公司的PAC-7i控制系统, 控制器的电源、CPU、通讯均冗余配置, I/O模块选用Versamax模件, 监控软件采用IFIX4.0中文版, 完成机组的数据采集、贮存、运算、过程调节、逻辑控制等全部功能。

设两台操作站, 其中一台为操作员专用;另一台具有工程师、操作员两种属性, 作为工程师属性时用于系统软件组态编程、在线修改、信号强制、模拟调试和系统维护。当作为操作员属性时, 同样可以监视操作控制机组。操作站配置为DELL主流商用机、中文操作平台、24”LCD。设置一台A3针式打印机, 做为报表打印、画面的硬拷贝及报警信息打印。报表打印将对整个机组的运行参数定时自动报出, 也可以人为随机报表。PLC预留与DCS的通讯接口 (冗余) 。

主要监视操作控制画面:

总貌画面、流程图画面、压缩机流程、汽机蒸汽系统、汽机调节系统、尾气透平系统、润滑油系统流程、系统配置图、油泵运行监视图、空压机逆流监视画面、机组启动条件画面、运行工况特性曲线、防喘振特性曲线、趋势记录曲线画面、机组启动/停止趋势曲线、时趋势曲线、历史趋势曲线、报警监视画面、操作画面 (可实现对阀门、油泵及电加热器的手动控制) 。

通过以上画面, 可以方便、直观的监视和控制整个机组的运行状况, 既保证整个机组安全可靠, 以满足工艺要求处于最佳运行工况。

3 防喘振控制

喘振是透平机械固有特性, 喘振对压缩机造成的危害非常大, 表现如下。

(1) 当喘振脉动气流频率与压缩机固有频率一样时, 会引起压缩机共振。 (2) 轴流压缩机进入喘振工况, 若不及时排除, 由于工艺系统和管网的容量很大, 就会产生持续逆流。

由于出口压力高, 压缩机气体不能畅通输出, 则旋转机械能将其转化为热能使叶片膨胀, 由于轴流压缩机动叶与静叶间隙很小, 会造成动叶与静叶的相碰而损坏轴流压缩机。对轴流压缩机而言, 喘振所造成的危害比其它类型的压缩机严重的多。对于硝酸装置, 喘振还会严重影响进入氧化炉气体的氨空比, 严重危害设备及其人身安全。因此绝对不允许发生喘振, 一旦发生喘振, 马上要联锁停机, 放空阀全开, 不需要进行防喘振调节, 只是喘振保护。

4 防喘振阀工作原理及过程

硝酸现场稀硝二楼, 四合一机组北侧, 安装有费希尔防喘振调节阀一台, 防喘振阀主要由以下三部分构成:阀门、执行机构、控制系统及附件;阀门主要作用是实现阀位精准控制, 快开慢关。在故障状态下快速打开阀门《安全状态》保护风机;气源通过减压阀分为两路, 一路连接放大器输入, 一路连接定位器输入, 定位器输出-三通电磁阀, 一进一出一排气。

电磁阀输出通往放大器信号控制口, 通过不同的信号压力大小, 放大器输出增加流量后的气源, 通往快排阀;快排阀一进一出一排气。进口压力低于出口压力时排气。正常进口压力高于出口, 正常输出;快排阀有个旁路, 旁路带一个针型阀, 用于控制快排阀前后压差。