煅后焦裝置中氣動插板閥增加遠控功能設計

張曉靜，王秀宏，戰智濤

（1.中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101；2.廣東廣大石油化工規劃設計有限公司， 廣東 惠州 516000；3.齊魯工業大學（山東省科學院），山東 青島 266101）

某煉廠煅后焦裝置，煅前下料管氣動插板閥目前由操作人員現場控制，存在一定的風險，針對此問題本文對此插板閥進行改造，增加遠程控制功能的設計，實現在控制室內實時監測閥位，并能遠程手動開/關閥門、緊急狀態下聯鎖關閥。

1 存在的問題

在煅后焦裝置工藝流程中，煅前原料經煅前下料管進入后序階段。當煅后焦裝置出現跳車或煅前堵料時，煅前下料管氣動插板閥（DV-201）需要快速關閉[1]。如關閉不及時會導致高溫煙氣冒出，造成如下風險：

1）高溫煙氣里含有一氧化碳、二氧化硫、粉塵，會影響員工職業健康。

2）高溫煙氣噴到員工身上會造成燙傷。

3）高溫煙氣容易將煅前稱重給料機皮帶燒毀，造成裝置停工，甚至引發火災[2,3]。

煅前下料管氣動插板閥目前采用現場就地控制，安裝位置距離現場外操室較遠，且位于煅前倉6 樓，距地面高度20m，需經多層爬梯才能到達，事故狀態時操作人員無法及時到達現場，存在較大安全隱患。

表1 閥位回訊開關參數Table 1 Valve position return switch parameters

表2 現場控制箱參數Table 2 Specification of field control box

2 現場解決方案

現有氣動插板閥現狀：采用1 只五位三通電磁閥是否勵磁來切換氣缸供氣，從而控制插板閥氣動執行機構動作。操作人員通過現場閥旁安裝的1 個兩位式旋轉開關來控制電磁閥的220VAC 供電，電磁閥得電則關插板閥，失電則開插板閥。

為解決上述存在的問題，本文對氣動插板閥做如下改造。

2.1 增加閥位回訊開關

氣動插板閥執行機構內為磁性活塞，在保證能與磁性活塞配套使用的前提下，在氣缸執行機構上加裝回訊開關，閥位回訊開關參數見表1。

2.2 增加現場控制箱

新增現場控制箱1 個，替代插板閥旁現有用于就地控制的兩位式旋轉開關。現有接入旋轉開關的220VAC 電源電纜、從旋轉開關接出至插板閥配套電磁閥的電纜均保留，改入現場控制箱重新接線，新增的閥位開/關回訊信號電纜也接至此箱。

圖1 現場控制箱電氣原理圖Fig.1 Electrical schematic diagram of field control box

現場控制箱面板上設置1 個手/自動選擇開關、2 個開閥/關閥按鈕、3 個指示燈（電源、閥開到位、閥關到位）。手/自動選擇開關對應的就地/遠程狀態信號、新增的閥位開/關回訊信號遠傳至煅后焦PLC 系統進行指示或聯鎖，電磁閥開/關控制信號由PLC 系統發出，至現場控制箱電氣回路。現場控制箱參數見表2。

根據要實現的功能，現場控制箱內部原理圖如圖1 所示。

對于圖1 有以下幾點說明：

1）PLC_HOS、PLC_HCS：來自煅后焦PLC 系統，脈沖信號，插板閥遠程開閥、關閥指令。

2）0402_HZOS、0402_HZCS：來自氣動插板閥閥開回訊、閥關回訊信號。

3）0402_HSV：氣動插板閥配套電磁閥，電磁閥得電關插板閥，失電開插板閥。

圖2 電纜表Fig.2 Instrument cable List

圖3 新增關閉插板閥邏輯圖Fig.3 Logic diagram of new closing gate valve

4）手自動轉換開關位于“自動”時，觸點1/2 接通、3/4 斷開：2.2 線中間繼電器KA2 帶電，4.2 線KA2 常開點閉合，4.3 線KA2 常閉點斷開，同時2.1 線中間繼電器KA1失電，4.1 線KA1 常開點斷開，4.3 線KA1 常閉點閉合。

遠程開閥指令PLC_HOS 置1 時，中間繼電器KA 得電，5 線KA 常閉觸點斷開，電磁閥0402_HSV 失電，插板閥打開；遠程關閥指令PLC_HCS 置1 時，中間繼電器KA3 得電，4.1 線KA3 常閉觸點斷開，中間繼電器KA 失電，5 線KA 常閉觸點閉合，電磁閥0402_HSV 得電，插板閥關閉。

5）手自動轉換開關位于“手動”時，觸點1/2 斷開、3/4 接通：中間繼電器供電和觸點的狀態與自動時相反。現場開、關閥按鈕動作原理與遠程指令同理類推。

6）自動狀態下，手動按鈕不起作用；手動狀態下，遠程開關指令不起作用。

7）中間繼電器KA1、KA4、KA5 的另一對常開觸點接至煅后焦PLC 系統，分別用于就地/遠程選擇、閥開回訊、閥關回訊指示。

2.3 增加現場控制箱至機柜室、氣動插板閥之間電纜

自現場控制箱至氣動插板閥：2 根1×2×1.5 mm2電纜分別接到閥開回訊器和閥關回訊器。

自控制箱至機柜間：1 根3×2×1.5 mm2電纜用于開閥、關閥2 個DO 信號，1 根3×2×1.5 mm2電纜用于就地/遠程選擇、閥開回訊、閥關回訊指示3 個DI 信號。

電纜走向及規格長度如圖2 所示。

3 控制系統組態

煅后焦裝置控制系統現采用的是PLC 系統，本項目新增的3 個DI 點，2 個DO 點接入現有PLC 系統同類卡件備用通道，完成機柜內接線。

新增的聯鎖邏輯有兩條，在PLC 系統中進行組態。

1）氣動插板閥閥開回訊作為煅前稱重給料機（WF-102）允許下料的一個條件，與原有邏輯條件關系為“與”。

2）當煅前稱重給料機停機時，關閉氣動插板閥，如圖3 所示。

4 結束語

該項目實施后，實現了氣動插板閥遠程控制，大大降低了員工處理煅前堵料等故障帶來的安全風險，提高了裝置的安全性能，降低了操作員工職業健康風險。