防喘振調節閥在硝酸四合一機組控制系統中的應用

杜春瑞 趙素平（煙臺巨力精細化工股份有限公司， 山東 萊陽 265200）

防喘振調節閥在硝酸四合一機組控制系統中的應用

杜春瑞 趙素平（煙臺巨力精細化工股份有限公司， 山東 萊陽 265200）

本文介紹了硝酸四合一機組的工藝流程，PLC控制系統配置，防喘振控制，FISHER防喘振閥工作原理及在四合一機組系統中的作用。

防喘振；調節閥；硝酸機組；控制系統；應用

我公司使用間接法是先制得稀硝酸，然后在將稀硝酸在脫水劑存在的情況下進行蒸餾，制得濃硝酸。硝酸是一種有最高沸點的水溶液，其最高恒沸點為121.9 ℃，相應的濃度68.4%，欲將稀硝酸直接蒸餾濃縮不可能得到濃硝酸，只有在脫水劑的作用下才能使稀硝酸濃縮為98%以上的濃硝酸。所以根據脫水劑的不同，間接法濃硝酸生產工藝又分為硝鎂法和硫酸法。硝鎂法同硫酸法相比較，技術成熟、可靠、設備結構較簡單，沒有硫酸的強腐蝕和污染，產品質量和操作環境較好，因而從20世紀60年代以來被廣泛采用，已逐步形成一條先進合理可靠的生產工藝路線；由軸流壓縮機、氧化氮壓縮機、尾氣膨脹透平機、汽輪機、齒輪箱和聯軸器組成，并配套有輔機，包括潤滑調節油站，動力油站等；我公司防喘振調節閥在四合一機組控制中起到了很好地防喘振作用。

1　工藝流程

該項目有液氨儲存、稀硝酸、濃硝酸、硝酸儲存、液氨罐區等組成，由外管送來的大部分液氨進入1#液氨蒸發器蒸發，與來自吸收塔的上部冷卻水換熱。其余的液氨被冷卻水在2#蒸發器中蒸發，蒸發壓力維持在0.55MPa，其中的油和水在氨輔助蒸發器中被分離，由蒸發器得到的氣氨，送到氨過熱器中，被蒸汽過熱到100℃左右，進入氣氨過濾器，進一步除去油和機械雜質后，到氨-空氣混合器與空氣混合。

空氣經三級過濾除去機械雜質后，進入空氣壓縮機，被加壓到0.45MPa（a），溫度236℃左右，被壓縮的空氣分為一次空氣和二次空氣。二次空氣用于成品酸的漂白，一次空氣則送入氨空氣混合器，控制氨流量以保持氨濃度為9.6%左右，然后將氨空混合氣送到氨氧化爐中。

空氣壓縮機、氧化氮壓縮機、尾氣透平、蒸汽透平四部分組成了“四合一”機組。

2　PLC控制系統

PLC選用美國GE公司的PAC-7i控制系統，控制器的電源、CPU、通訊均冗余配置，I/O模塊選用Versamax 模件，監控軟件采用IFIX4.0中文版，完成機組的數據采集、貯存、運算、過程調節、邏輯控制等全部功能。

設兩臺操作站，其中一臺為操作員專用；另一臺具有工程師、操作員兩種屬性，作為工程師屬性時用于系統軟件組態編程、在線修改、信號強制、模擬調試和系統維護。當作為操作員屬性時，同樣可以監視操作控制機組。操作站配置為DELL主流商用機、中文操作平臺、24” LCD。設置一臺A3針式打印機，做為報表打印、畫面的硬拷貝及報警信息打印。報表打印將對整個機組的運行參數定時自動報出，也可以人為隨機報表。PLC預留與DCS的通訊接口（冗余）。

主要監視操作控制畫面：

總貌畫面、流程圖畫面、壓縮機流程、汽機蒸汽系統、汽機調節系統、尾氣透平系統、潤滑油系統流程、系統配置圖、油泵運行監視圖、空壓機逆流監視畫面、機組啟動條件畫面、運行工況特性曲線、防喘振特性曲線、趨勢記錄曲線畫面、機組啟動/停止趨勢曲線、時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、報警監視畫面、操作畫面（可實現對閥門、油泵及電加熱器的手動控制）。

通過以上畫面，可以方便、直觀的監視和控制整個機組的運行狀況，既保證整個機組安全可靠，以滿足工藝要求處于最佳運行工況。

3　防喘振控制

喘振是透平機械固有特性，喘振對壓縮機造成的危害非常大，表現如下。

①當喘振脈動氣流頻率與壓縮機固有頻率一樣時，會引起壓縮機共振。②軸流壓縮機進入喘振工況，若不及時排除，由于工藝系統和管網的容量很大，就會產生持續逆流。

由于出口壓力高，壓縮機氣體不能暢通輸出，則旋轉機械能將其轉化為熱能使葉片膨脹，由于軸流壓縮機動葉與靜葉間隙很小，會造成動葉與靜葉的相碰而損壞軸流壓縮機。對軸流壓縮機而言，喘振所造成的危害比其它類型的壓縮機嚴重的多。對于硝酸裝置，喘振還會嚴重影響進入氧化爐氣體的氨空比，嚴重危害設備及其人身安全。因此絕對不允許發生喘振，一旦發生喘振，馬上要聯鎖停機，放空閥全開，不需要進行防喘振調節，只是喘振保護。

4　防喘振閥工作原理及過程

硝酸現場稀硝二樓，四合一機組北側，安裝有費希爾防喘振調節閥一臺，防喘振閥主要由以下三部分構成：閥門、執行機構、控制系統及附件；閥門主要作用是實現閥位精準控制，快開慢關。在故障狀態下快速打開閥門《安全狀態》保護風機；氣源通過減壓閥分為兩路，一路連接放大器輸入，一路連接定位器輸入，定位器輸出-三通電磁閥，一進一出一排氣。

電磁閥輸出通往放大器信號控制口，通過不同的信號壓力大小，放大器輸出增加流量后的氣源，通往快排閥；快排閥一進一出一排氣。進口壓力低于出口壓力時排氣。正常進口壓力高于出口，正常輸出；快排閥有個旁路，旁路帶一個針型閥，用于控制快排閥前后壓差。

5　結語

實踐證明，我公司防喘振調節閥在硝酸四合一機組的自動控制系統中應用效果良好，PLC控制系統配置合理，方案簡單可靠，此硝酸四合一機組控制系統7年來運行平穩，防喘振調節閥有效地防止了喘振的產生，對硝酸裝置的安全穩定生產起到至關重要的作用。