氣體液化裝置自動變工況模式的研究與創新

劉 曉 王世峰

安陽鋼鐵集團公司制氧廠 河南 安陽 455000

4#23500制氧機液化裝置于2020年6月投產，為制氧廠液體產品的生產保供、液體產品銷售創效提供了堅強的設備支撐。由于公司生產用氣不均衡，根據液化裝置的設備性能，經常需要在生產液氧、液氮兩個工況間進行切換，操作人員需頻繁操作設備。另外，設備剛剛投產，操作人員對設備的熟知、操作方法等掌握程度不一樣，曾經出現過變工況操作時間太長，引起氧氣、氮氣的放散，造成浪費，甚至可能操作過程中引起參數越限導致安全閥起跳、液化裝置停車事故發生，影響整個液體生產的安全性和連續性。

一、現狀分析

1、液氧、液氮生產模式需經常切換，尤其中夜班，有時一個班切換工況達5次以上，增加了職工的勞動強度。

2、操作員變工況操作時時間較長，引起氧、氮的放散，造成浪費。

3、手動操作不當可能造成參數越限，聯鎖液化裝置停車。

二、實施過程

工藝過程如圖1所示:

圖1 液化裝置工藝流程圖

1、生產車間梳理實際變工況的具體操作流程。由操作人員根據變工況的操作順序及相關參數的關聯性，手操閥門的操作經驗值等，編寫出工況轉換之間的操作步驟。

2、工藝、儀控專業一起討論變工況過程中需監測的安全參數點并確定方案的可行性。

3、儀控專業按方案離線編寫變工況程序并模擬試驗。

液氧轉液氮工況

條件:液化裝置運行正常，自動轉工況投入及轉液氮軟按鈕都滿足條件。

步驟:①V4003以每秒0.065%速率關閉，大概10分鐘關閉；同時V4004閥門液位控制投自動。

②檢測TI4109大于7℃，V4006以每秒0.09%的速率關閉到2%，中間如果TI4109小于2℃，則停止關閉V4006，等待溫度上升。

③V4006關閉到2%后，PIC4110置手動全關。

④V4006關到2%及V4003關閉到0%，自動轉工況完成。

液氮轉液氧工況

條件:液化裝置運行正常，自動轉工況投入及轉液氧軟按鈕都滿足條件。

步驟:①V4003以每秒0.03%速率打開，大概20分鐘開到40%；同時檢測TI4109如果低于7℃，停止開V4003.

②開V4003的同時V4110置手動開2%，等待壓力PI4110于設定值差值小于0.2mpa時投自動

③檢測TI4005溫度小于―150℃，V4006以每秒0.06%的速率開，如果FI4110〈FI4109，則一直開V4006，直到TI4005〈―180℃并且FI3000時停止開V4006，V4006最大開到60%。

④V4006開度到55%及V4003開度到39%，自動轉工況完成。

4、變換工況投入試運行，自動轉換約12分鐘，比人員操作節省時間，轉換過程只需點擊幾個按鈕，避免誤操作事故發生。

5、根據工藝要求，繼續修改、完善自動變工況調節程序，如:設計氮氣量最小負荷，氧氣閥門開啟速度及等待條件等并正式投入運行。具體邏輯如下圖所示:

圖2 自動變工況邏輯

三、取得效果

液化裝置變工況模式的研究與創新完全依靠本廠內部的技術力量，經過從最初的設計預案到反復的斟酌、調試，再經過多次實驗，不斷滿足工藝操作的要求，最終確定了最佳改造方案。設計方案在不增加任何投入的情況下，通過DCS組態對相關閥門調節過程進行精確調控，實現了液化裝置氮氧切換過程的自動轉換。

液化裝置自動變工況程序投用后，取得了一定的效益具體體現在以下幾個方面。

1、液化裝置每小時液化液氧約4.3方，每次切換時間延長15分鐘，每次少液化液氧1方，每天按切換1次計算，液氧價格按每噸700元算，一月可多創效1/1.14*700*30＝18421元。

2、每次切換時間延長15分鐘，高壓氧氣的放散一種浪費，按照液化裝置的生產能力，如只按壓氧單耗0.2KW/m3算，2650*0.2*15/60*30＝3975元，每月可節省電耗3975元。

3、可有效減輕職工勞動強度，避免誤操作引起的液化裝置連鎖停車事故，提高了設備生產的安全性、連續性和智能化水平，間接經濟效益顯著。