用DMAX和DMIN函數為氯氣壓縮機進氣導葉閥開度設限

張志寬 司濤濤

(1.昊華宇航化工有限責任公司，河南 焦作 454000；2.河南佰利聯化學股份有限公司，河南 焦作 454000)

在氯堿生產過程中，采用氯氣壓縮機對氯氣進行加壓，進氣導葉閥是為氯氣壓縮機提供原料氣的第一道關卡，其開度波動直接影響壓縮機的運行和與其相連的其他系統的運行，尤其在燒堿制備中它是穩定電解槽槽頭氣相壓力的關鍵控制點，電解槽的穩定連續運行與氯氣壓縮機進氣導葉閥的開度是否在合理區間關聯極大。由于氯氣壓縮機的加壓對象特殊，而且在燒堿生產過程中對其穩定性的要求也非常高，因而成為燒堿生產過程中需要重點關注的對象。

筆者以昊華宇航化工有限責任公司年產24萬t燒堿生產裝置為例，闡述采用CS3000的DMAX和DMIN函數為裝置的氯氣壓縮機進氣導葉閥的開度設限的方法。

1 氯氣壓縮機①

燒堿生產是由電解食鹽水溶液制取燒堿、氯氣和氫氣的工業生產過程，其反應式為：

生產過程中Cl2大量產生，而對于Cl2的妥善處理是實現連續生產的關鍵。濕Cl2經過洗滌和干燥后，由氯氣壓縮機加壓，為后續工藝提供帶壓氯氣。昊華宇航化工有限責任公司的年產24萬t燒堿裝置的帶壓氯氣在后續工藝中分兩路：一路為合成爐(H2在Cl2中燃燒)提供穩定的助燃劑，一路為氯氣液化提供穩定原料。可見，氯氣壓縮機是燒堿生產中的關鍵設備，它能穩定電解槽槽頭的氣相壓力，為持續穩定地生產提供保證。

氯氣壓縮機為葉片旋轉式離心壓縮機(即透平式壓縮機)。由電機輸出軸連接增速箱，增速箱帶動壓縮機葉輪高速旋轉，高速旋轉的葉輪給予被壓縮氣體離心力，并在擴壓通道中給予氣體擴壓作用，使氣體壓力升高。

如圖1所示，吸入側流入壓縮機的氣體壓力為p1、溫度為T1，排出側流出壓縮機的氣體壓力為p2、溫度為T2，流經壓縮機的氣體流速為Q，工作點(圖2)即為在流率范圍內的實際壓力比值(p2/p1)。

圖1 壓縮機的工作過程

圖2 壓縮機工作點確定

2 進氣導葉閥及其開度設限

進氣導葉閥的結構如圖3所示，可調進氣導葉的剖視圖如圖4所示。

圖3 進氣導葉閥結構示意圖

圖4 可調進氣導葉剖視圖

結合圖3、4，通過氣動執行機構(10)帶動連桿(80)將力傳到齒輪(60)上，從而撥動棘輪(70)帶動導葉(30)轉動，導葉旋轉角度通過比例尺(350)反映。

進氣導葉閥開度波動較大會引起氯氣壓縮機發生喘振，以用電槽系統氯氣壓力波動，進而影響氯氣和氫氣的壓差(氯氫壓差低低限值僅為-1kPa、高高限值為9kPa，其工作范圍很窄)，如果氯氣和氫氣的壓差達到低低限值或高高限值，整個電槽系統就會停車。可見，控制進氣導葉閥的開度對系統穩定非常重要。

通過對被控變量氯氣壓力設限，即可控制氯氣壓縮機進氣導葉閥開度在平穩范圍。筆者通過軟件設置進氣導葉閥的開度，以避免操作工誤操作。為此，根據工藝要求補充了進氣導葉閥設限程序。

在CS3000中可以使用計算塊調用其函數，在計算塊內部書寫程序，控制某參數的輸出值。

筆者決定運用DMAX和DMIN函數解決透平機進氣導葉閥開度設限。此處，函數要控制的量是閥門開度，而閥門開度受進氣壓力控制。又因為進氣壓力變化范圍極小，所以其受控變量使用的數據類型為double型，以下是CS3000系統對DMAX和DMIN函數的解釋：

a. 最大值——DMAX(arg1,arg2,…)。DMAX是從引數的目錄中返還最大值的函數。引數的個數最大是32，引數的型和結果的型都是double。

b. 最小值——DMIN(arg1,arg2,…)。DMIN是從引數的目錄中返還最小值的函數。引數的個數最大是32，引數的型和結果的型是double。

昊華宇航化工有限責任公司的3#系統中，采用CS3000的Contorl Drawing Buidler編輯Drawing增加CAL-3451B計算塊，并在塊中編輯如圖5所示語句，通過對被控變量PIC-3451B設定值的限制，進而對進氣導葉閥(IGV)開度進行限制，確保了進氣壓力和系統的穩定。

圖5 進氣導葉閥的上下設限程序

調節閥門開度限值的人機界面是操作者能否實現依據生產需求進行限值調整的必要條件。筆者在如圖6所示的流程畫面上制作了CAL-3451B計算塊的P01和P02輸入窗口即為PIC-3451B的上下限輸入窗口。

圖7為實現PIC-3451B上限數據與CAL-3451B的P01綁定的畫面。同理對PIC-3451B下限數據也做數據綁定處理。然后將畫面下裝生效后，即可獲得PIC-3451B上下限的人機界面。操作工點擊圖7中右上角“???????”框，輸入工藝要求的數值即可。

圖6 主流程

圖7 數據綁定畫面

3 結束語

昊華宇航化工有限責任公司的年產24萬t燒堿生產裝置的3#系統自開車以來，出現過操作工誤操作氯氣壓縮機進氣導葉閥開度而導致系統全停的事故。公司組織技術人員新增程序并投運后，再沒有出現過因此類停車事故，新增程序實現了系統自糾錯，保障了生產的穩定運行。