石油化工廠低濃度氣浮項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)

李吉祥

【摘 要】在此基于石油化工廠低濃度氣浮項(xiàng)目開(kāi)展電氣設(shè)計(jì)分析，根據(jù)其生產(chǎn)過(guò)程中的各要素分析，總結(jié)了工藝特征，進(jìn)而建構(gòu)出了較為系統(tǒng)的電氣化設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)踐方法研究總結(jié)其設(shè)計(jì)過(guò)程中的各電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵部分的結(jié)構(gòu)特征，為后續(xù)相關(guān)課題研究與實(shí)踐打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】氣浮工藝;過(guò)程分析;電氣設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TE65;TQ050.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）15-0059-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.029

Electrical Design of Low Concentration Air Flotation Project in Petrochemical Plant

LI Ji-xiang

（Shanghai Hydraulic Environment Engineering Co.，Ltd.Shanghai 200062，China）

【Abstract】In this paper，based on the low concentration air flotation project of petrochemical plant，electrical design analysis is carried out.According to the analysis of various factors in the production process，process characteristics are summarized，and a more systematic electrical design is constructed.This paper summarizes the structural characteristics of the key parts of electrical design in the design process through practical methods，and lays a foundation for the follow-up related research and practice.

【Key words】Air flotation process;Process analysis;Electrical design

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，石油化工產(chǎn)業(yè)相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)已在諸多工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域中得以廣泛的應(yīng)用，石油生產(chǎn)作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，而石油產(chǎn)品在船舶、航天、航空、輪機(jī)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)踐中保證化工生產(chǎn)的長(zhǎng)期流暢與穩(wěn)定也是保持整個(gè)社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。在此背景下，相關(guān)石油化工生產(chǎn)設(shè)施往往會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)年累月的持續(xù)作業(yè)，繼而會(huì)導(dǎo)致相關(guān)物質(zhì)的累積。在此過(guò)程中雜質(zhì)的積累難免會(huì)使得相關(guān)設(shè)施在隨后的生產(chǎn)過(guò)程中受到污染，繼而在該過(guò)程中出現(xiàn)了污垢，影響到后期生產(chǎn)的穩(wěn)定。在此針對(duì)石油化工廠設(shè)施出現(xiàn)了長(zhǎng)期累積的污垢之后，就需要針對(duì)其污垢類(lèi)型進(jìn)行及時(shí)有效地污垢的清理工作。在此基于石油化工廠低濃度氣浮項(xiàng)目開(kāi)展電氣設(shè)計(jì)分析，以具體化地氣浮電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程，切實(shí)使得整個(gè)過(guò)程達(dá)到節(jié)能減排效果。

1 項(xiàng)目概況

開(kāi)展工廠低濃度氣浮項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)的背景以中國(guó)石化某石油化工有限公司低濃度氣浮項(xiàng)目為研究對(duì)象，開(kāi)展電氣設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)要素分析，進(jìn)而可行之有效地處理工廠中的含油污水。在此通過(guò)完善電氣儀表方面的設(shè)計(jì)、對(duì)接、協(xié)調(diào)、施工管理、技術(shù)指導(dǎo)、安裝和調(diào)試的統(tǒng)籌管理進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)安全有效的運(yùn)行。在該項(xiàng)目中根據(jù)污水的處理階段可分為為氣浮池、加藥區(qū)、溶氣罐區(qū)、泵站等。

針對(duì)電氣部分的控制需要根據(jù)具體生產(chǎn)工藝進(jìn)行配置，在此設(shè)置MNS配電柜兩臺(tái)、變頻柜兩臺(tái)，并布置在業(yè)主原有的配電間，分別并入A、B兩段。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)有就地操作箱以及PAM控制箱等，在此由于現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境為防爆區(qū)，所以現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備均采用防爆型。通過(guò)電氣設(shè)備的綜合應(yīng)用以而滿足場(chǎng)地電氣控制的需求。

2 電氣設(shè)備選型

電氣設(shè)備的選型需要根據(jù)項(xiàng)目的各階段工藝及要求而展開(kāi)，在此主要以該低濃度氣浮處理工藝系統(tǒng)流程為研究對(duì)象進(jìn)行對(duì)應(yīng)的電氣設(shè)計(jì)。

該高效氣浮裝置總設(shè)計(jì)規(guī)模250m3/h，設(shè)置兩套，單臺(tái)處理能力為250m3/h。氣浮池運(yùn)行方式按可兩級(jí)串聯(lián)、或者兩套并聯(lián)運(yùn)行。進(jìn)水采用混凝加絮凝兩級(jí)處理，絮凝反應(yīng)后出水進(jìn)入氣浮設(shè)備進(jìn)行固液分離，浮渣經(jīng)上部收集裝置排到污泥處理系統(tǒng)，氣浮出水到下一個(gè)處理環(huán)節(jié)。對(duì)于該工藝其所用到設(shè)備包括有變頻柜、溶氣罐、PAC儲(chǔ)液罐、PAM溶藥箱等，結(jié)合工藝及選型設(shè)備其對(duì)應(yīng)的電氣控制開(kāi)關(guān)、變頻柜、就地操作柱以及DCS控制系統(tǒng)等。

3 電氣設(shè)計(jì)

3.1 氣浮系統(tǒng)MNS開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)

氣浮系統(tǒng)MNS開(kāi)關(guān)柜的設(shè)置對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的良好運(yùn)行具有重要的意義，在整個(gè)系統(tǒng)中，MNS控制系統(tǒng)多個(gè)關(guān)鍵部件，從而使得整個(gè)系統(tǒng)在某些功能實(shí)現(xiàn)時(shí)可以被順利高效的執(zhí)行，在該系統(tǒng)中包含有兩個(gè)MNS開(kāi)關(guān)柜，但其控制方法與關(guān)鍵零部件的種類(lèi)相同，在此其各分開(kāi)關(guān)控制的分支設(shè)備，根據(jù)氣浮系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜各開(kāi)關(guān)從左向右依次控制的設(shè)備為：混凝攪拌機(jī)、絮凝攪拌器、吸泥器、增壓泵、PAC攪拌機(jī)、排渣泵以及PAM加藥泵。在該系統(tǒng)的MNS開(kāi)關(guān)柜采取單支并排的并聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制，這樣的優(yōu)勢(shì)可以單元地控制系統(tǒng)某一方面的功能實(shí)現(xiàn)。使用這種開(kāi)關(guān)控制方式也可方便后期各分支開(kāi)關(guān)的檢修與維護(hù)。在此控制中對(duì)于最后排渣泵以及PAM加藥泵設(shè)置變頻控制，從而方便其實(shí)時(shí)對(duì)于流體大小的控制。

3.2 變頻柜設(shè)計(jì)

變頻柜是動(dòng)力機(jī)械的重要指揮機(jī)構(gòu)，其主要作業(yè)可使其由傳統(tǒng)拖動(dòng)的傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)化為變頻拖動(dòng)方式。其整個(gè)過(guò)程可以使用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)動(dòng)力裝置。通過(guò)變頻柜的綜合作用可以使得其系統(tǒng)的啟動(dòng)、調(diào)速以及節(jié)能都能得以良好的處理。

在變頻器的設(shè)計(jì)中根據(jù)其變頻的高效節(jié)能原則，對(duì)于系統(tǒng)電機(jī)的功耗功率都與電機(jī)轉(zhuǎn)速有著密切關(guān)系。在變頻柜的大功率設(shè)置方面，變頻柜可根據(jù)系統(tǒng)工作流程而最大限度減少大功率泵機(jī)，進(jìn)而可較大程度地降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊，并實(shí)現(xiàn)有效地節(jié)電效果。由于變頻器距離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在200米左右，距離較遠(yuǎn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)做了特別處理。變頻器在選型時(shí)放大一檔選型，電纜也放大一檔選型，變頻器選擇含內(nèi)置濾波器的ACS510系列，并同時(shí)增加配套的輸出電抗器。在該系統(tǒng)的變頻柜采取單支并排的并聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制，這樣的優(yōu)勢(shì)可以單元地控制系統(tǒng)的某一方面功能的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而也可以使得整個(gè)過(guò)程可以被實(shí)現(xiàn)各方面功能實(shí)現(xiàn)組合。使用這種方式的開(kāi)關(guān)控制方式也可方便后期各分支開(kāi)關(guān)的檢修與維護(hù)。在此控制中對(duì)于所有裝置都設(shè)置變頻控制，以而方便其實(shí)時(shí)對(duì)于流體的大小的控制。根據(jù)氣浮系統(tǒng)變頻器柜各開(kāi)關(guān)從左向右依次控制的設(shè)備為：一級(jí)流水泵、二級(jí)流水泵、排渣泵、PAC加藥泵以及PAM加藥泵。

3.3 PAM控制箱分析

在整個(gè)氣浮工藝處理中，通過(guò)高分子助凝劑的添加進(jìn)而可使得原有石油廢液處理，在此主要是通過(guò)采用粉劑進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于原液體進(jìn)行投入調(diào)配，使得對(duì)于原有液體進(jìn)行批量制備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成套供貨。PAM控制箱的內(nèi)部控制是根據(jù)PAM以及PAC加藥設(shè)備的進(jìn)出藥口進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其液體的調(diào)配與控制。PAM的控制主要是對(duì)于其加藥裝置的出入口進(jìn)行設(shè)置與控制，這是因?yàn)镻AM裝備是一個(gè)子系統(tǒng)，其內(nèi)部流通的好壞都會(huì)直接性地影響到整個(gè)架構(gòu)運(yùn)行的有效性，所以在實(shí)踐中需要特別加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的控制分析，以確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全高效。PAM裝備是基于已成熟的控制體系上對(duì)其所使用到的粉末與藥品實(shí)現(xiàn)融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部的調(diào)配，隨后在完成藥液的調(diào)配后實(shí)現(xiàn)其實(shí)時(shí)階段性的控制。

3.4 就地操作柱控制回路設(shè)計(jì)

就地操作柱的作用是為了方便操作人員對(duì)階段性的電氣架構(gòu)進(jìn)行就地精確控制。就地操作柱的控制回路的實(shí)質(zhì)是以單刀型多路開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)于各路設(shè)備的通斷及時(shí)控制。通過(guò)操作柱的固定而保證其開(kāi)關(guān)的位置處于適當(dāng)位置，使用開(kāi)關(guān)的閉合實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)全面運(yùn)行的綜合性控制。

該就地操作柱可以被視作為整個(gè)控制線路的一部分，其處于兩主線連接中間位置。在此是以安全開(kāi)關(guān)閉合的情況下，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)扭實(shí)現(xiàn)控制開(kāi)關(guān)的三個(gè)檔位而實(shí)現(xiàn)通閉，三個(gè)檔位其分別為左下回路連接，中間歸位以及右路通聯(lián)三種狀態(tài)，此三種連接方式也對(duì)應(yīng)著三個(gè)指示燈，可通過(guò)指示燈的提示而適時(shí)掌握線路連接情況。就地柱的控制回路設(shè)計(jì)同時(shí)增加安裝短路的自感應(yīng)裝置而保障整個(gè)回路在運(yùn)行過(guò)程中的安全，一旦出現(xiàn)短路情況可立馬實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)，防止電路過(guò)載而威脅到整個(gè)電路的安全性。

就地操作柱在操作方面也更為便捷自動(dòng)，方便線路整體的及時(shí)操作，其在非正常運(yùn)行的工作狀態(tài)下為將其開(kāi)關(guān)選擇在“歸位”按鈕上，此時(shí)燈現(xiàn)實(shí)為黃色。而在其正常運(yùn)行的狀態(tài)下其開(kāi)關(guān)接通與右通路，表示整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行正常。當(dāng)其發(fā)生短路現(xiàn)象或者需要暫停其線路的正常工作狀態(tài)，可將其開(kāi)關(guān)進(jìn)行與之相對(duì)應(yīng)的回路保護(hù)切換，此時(shí)現(xiàn)實(shí)為紅色。通過(guò)就地控制柱在有效保障線路正常工作的狀況下也可保護(hù)攪拌機(jī)、電磁閥、藥粉輸送等裝置。在回路保護(hù)的基礎(chǔ)上不僅可使得線路正常有效運(yùn)行，更可使得控制更為精準(zhǔn)有效。就地控制柱的作用是復(fù)雜電氣系統(tǒng)控制所必須的，其作為系統(tǒng)科學(xué)控制的一部分，是不不可少的。

3.5 DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

DCS控制系統(tǒng)主要的功能是對(duì)于中國(guó)石化某石油化工有限公司低濃度高效氣浮系統(tǒng)中攪拌機(jī)、泵閥門(mén)及設(shè)備啟動(dòng)和停止的條件及故障、報(bào)警而制定的。在此所用到的DCS控制包含較為簡(jiǎn)單。如設(shè)備有“就地”和“遠(yuǎn)控”硬件開(kāi)關(guān)，需要將開(kāi)關(guān)選擇到“遠(yuǎn)控”，才能實(shí)現(xiàn)控制說(shuō)明中的功能。在DCS操作畫(huà)面上，參與自動(dòng)控制的設(shè)備有投運(yùn)和解列按鈕，當(dāng)切換至投運(yùn)按鈕，按照后面控制說(shuō)明進(jìn)行啟停，當(dāng)切換至解列按鈕時(shí)，可以在上位機(jī)上通過(guò)“軟手操”進(jìn)行設(shè)備的啟停。

計(jì)算機(jī)操作畫(huà)面上應(yīng)至少有以下操作按鈕和功能：在閥門(mén)的控制方面包括有開(kāi)關(guān)按鈕，并帶對(duì)應(yīng)的狀態(tài)指示;對(duì)于泵的控制主要設(shè)置有強(qiáng)制停止按鈕，并帶運(yùn)行與停止?fàn)顟B(tài)指示;

在設(shè)備中的氣浮池A、氣浮池B設(shè)置有對(duì)應(yīng)的投運(yùn)與解列按鈕，并帶運(yùn)行與停止?fàn)顟B(tài)指示。

3.6 工藝流程控制

石油化工廠低濃度氣浮項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)是根據(jù)其整個(gè)過(guò)程的工藝而進(jìn)行詳細(xì)的流程處理的，在此之中主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)多數(shù)量的泵、閥門(mén)及設(shè)備啟動(dòng)和停止進(jìn)行綜合性的過(guò)程控制，在設(shè)備方面主要包含有氣浮池A與B、混凝池?cái)嚢铏C(jī)A與B、絮凝池?cái)嚢铏C(jī)A與B、PAM投加泵、PAC投加泵、氣浮池A與B出水調(diào)節(jié)閥、排渣泵A，B與C、吸泥機(jī)A與B、氣浮產(chǎn)水泵、溶氣回流泵、溶氣罐A與B以及溶氣罐A與B的進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥。整個(gè)工藝流程按照其氣浮處理工藝實(shí)現(xiàn)過(guò)程化處理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)于各回路閥門(mén)實(shí)現(xiàn)控閉合而實(shí)現(xiàn)。在實(shí)踐生產(chǎn)中，化工設(shè)施污垢的出現(xiàn)往往是因?yàn)樵形镔|(zhì)的復(fù)雜性，而在后期的處理過(guò)程中需要花費(fèi)的較大費(fèi)用實(shí)現(xiàn)清潔。在現(xiàn)實(shí)中結(jié)合報(bào)警與系統(tǒng)過(guò)程儀表監(jiān)測(cè)而盡早發(fā)現(xiàn)污垢，并及時(shí)將其清除，可最大程度地就減少污垢清潔所引起的化工生產(chǎn)故障。

設(shè)備運(yùn)行后一切正常，達(dá)到了預(yù)期狀態(tài)。該項(xiàng)目自動(dòng)控制系統(tǒng)，并入業(yè)主原有DCS控制系統(tǒng)，由業(yè)主統(tǒng)一控制管理。項(xiàng)目正常運(yùn)行之后，出水水質(zhì)達(dá)到預(yù)期出水標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

對(duì)于現(xiàn)實(shí)中的石油化工廠低濃度氣浮項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程，開(kāi)展了詳細(xì)地電氣控制系統(tǒng)總結(jié)分析。對(duì)具體實(shí)踐過(guò)程的電氣設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行研究總結(jié)，為石油化工行業(yè)氣浮實(shí)踐應(yīng)用提供了基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)。在此探索分析出了常規(guī)各類(lèi)電器設(shè)計(jì)技術(shù)適用性分析，實(shí)現(xiàn)了氣浮項(xiàng)目過(guò)程中的高效性、低成本以及較小污染的應(yīng)用前景分析。

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