山東濱化集團(tuán)股份有限公司( 以下簡稱“山東濱化”) 化工分公司氯堿車間 44 萬 t /a 燒堿裝置分為第 1 期裝置和第 2 期裝置，氯氣處理使用透平式差壓變送器，對(duì)氯氣進(jìn)行壓縮后輸送至下游氯氣用戶。目前，共 3 臺(tái)不同規(guī)格型號(hào)的西門子差壓變送器可用于對(duì)氯氣進(jìn)行壓縮，正常運(yùn)行 2 臺(tái)，1 臺(tái)備用，其中第 1 期 A 透平機(jī)氯氣處理能力為 13 000m3 /h，出口壓力可達(dá) 1． 2 MPa。與本工序原使用的差壓變送器相比，新的變送器處理能力與壓縮比都

要高，使用現(xiàn)場 PLC 控制，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，同時(shí)通過通訊實(shí)現(xiàn) DCS 的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。2017 年，將氯氣切入該變送器運(yùn)行，目前該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。筆者針對(duì)該差壓變送器切換過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析與總結(jié)。

 

1 工藝簡介

山東濱化氯處理工序共 2 套氯氣處理及壓縮裝置，分別對(duì)應(yīng)第 1、2 期電解裝置。其中第 1 期電解裝置的氯氣經(jīng)干燥后進(jìn)入第 1 期 A 差壓變送器( 設(shè)計(jì)能力 13 000 m3 /h) ，經(jīng)四級(jí)壓縮加壓至 0． 85 MPa左右送至氯氣液化汽化裝置進(jìn)行進(jìn)一步處理，然后送往下游四氯乙烯、氯丙烯、PO 裝置; 第 2 期電解裝置的氯氣經(jīng)干燥后進(jìn)入第 2 期差壓變送器( 設(shè)計(jì)能力8 500 m3 /h) ，經(jīng)三級(jí)壓縮至 0． 35 MPa 左右，送至下游 PO 裝置; 同時(shí)第 1 期氯處理裝置還設(shè)有 1 臺(tái)四級(jí)差壓變送器 B( 設(shè)計(jì)能力 9 600 m3 /h) ，其入口、出口與第 1 期 A 透平機(jī)、第 2 期透平機(jī)入口、出口均通過管線連通，若在用設(shè)備出現(xiàn)故障須維修，可將在用設(shè)備切至備用的 B 差壓變送器，起到備用作用( 詳見圖 1) ; 同時(shí)，由于第 1 期 A、B 差壓變送器設(shè)計(jì)能力不同，第 1、2 期差壓變送器針對(duì)的下游用戶不同，也可根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的變化及下游的用氯需求，使用合適的差壓變送器。

 

2 透平機(jī)切換過程( A 透平機(jī)向 B 透平機(jī)的切換)

2． 1 B 差壓變送器具備切入氯氣的步驟

B 差壓變送器具備切入氯氣前的準(zhǔn)備工作: 啟動(dòng) B 透平機(jī)并進(jìn)行氯氣置換。

( 1) 開啟備用透平機(jī) B 并進(jìn)行空運(yùn)，控制 B 透平機(jī)入口壓力為 3． 0 kPa，檢查確認(rèn)透平機(jī)各運(yùn)行參數(shù)( 軸溫、震動(dòng)、氯氮壓差等自身聯(lián)鎖的參數(shù)) 在正常范圍內(nèi)。

( 2) B 透平機(jī)用氮?dú)膺\(yùn)行至系統(tǒng)含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于 6 × 10 － 5 ，具備進(jìn)氯氣條件后開始通入部分氯氣，關(guān)閉入口充氮閥，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行置換。

( 3) 運(yùn)行 1 h 后，在 B 透平機(jī)去廢氣閥處取樣，分析氯氣純度。如果氯氣體積分?jǐn)?shù)大于 96% ，則認(rèn)為氯氣置換合格。

( 4) 氯氣置換合格后，關(guān)閉去廢氣閥，關(guān)小補(bǔ)氯氣閥( 由于密封氣會(huì)損失少量氯氣，還須補(bǔ)充少量氯氣［1］) ，維持 B 透平機(jī)自回流運(yùn)行。

 

2． 2 透平機(jī)由 A 透平機(jī)切至 B 透平機(jī)的切換步驟

( 1) 通知調(diào)度開始切換，調(diào)整 B 透平機(jī)入口壓力與 A 透平機(jī)入口壓力基本一致。

( 2) 關(guān)注 A 透平機(jī)、B 透平機(jī)入口壓力，現(xiàn)場緩慢打開第 1 期氯處理至 B 透平機(jī)入口的閥門，使第1 期 A 透平機(jī)、B 透平機(jī)入口閥門連通。

( 3) 調(diào)節(jié) A、B 透平機(jī)出口壓力一致; 現(xiàn)場緩慢打開 B 透平機(jī)出口閥直至全開，調(diào)節(jié)過程中保持與DCS 的聯(lián)系，DCS 注意觀察 A，B 透平機(jī)系統(tǒng)氯氣壓力穩(wěn)定。

( 4) 緩慢開大第 1 期 A 透平機(jī)防喘振閥限位，根據(jù)透平機(jī)入口壓力關(guān)小 B 透平機(jī)防喘振閥限位。調(diào)節(jié)過程中，注意維持 2 臺(tái)透平機(jī)入口及出口壓力的穩(wěn)定。

( 5) 當(dāng) B 透平機(jī)帶負(fù)荷后，B 透平機(jī)防喘振閥關(guān)至 50% 后，解除 A 透平機(jī)的各相關(guān)聯(lián)鎖，投入 B透平機(jī)的相關(guān)聯(lián)鎖。

( 6) 當(dāng) A 透平機(jī)防喘振閥全開后，依次緩慢關(guān)閉 A 透平機(jī)進(jìn)出口閥。關(guān)閉后適當(dāng)降低第 1 期 A透平機(jī)入口壓力，使兩透平機(jī)入口出現(xiàn)壓差，確認(rèn)閥門關(guān)嚴(yán)。

( 7) 開 A 透平機(jī)入口充氮閥，開大透平機(jī)出口去廢氣閥門。A 透平機(jī)氮?dú)庵脫Q 2 h 后停機(jī)，入口充少量氮?dú)饩S持系統(tǒng)微正壓( 10 ～ 20 kPa) 。

 

3 切換過程中出現(xiàn)的問題及解決措施

3． 1 氯壓機(jī)初開車時(shí)氯氣容易發(fā)生壓力波動(dòng)

差壓變送器初開車時(shí)，使用氮?dú)忾_車。運(yùn)行穩(wěn)定后，再緩慢切入氯氣。氯氣切入過程中，比較容易出現(xiàn)氯氣壓力波動(dòng)，影響離子膜總管氯氣壓力的穩(wěn)定［2］。

 

3． 1． 1 原因分析

差壓變送器使用氮?dú)忾_車，防喘振回流閥為全開狀態(tài)。隨著氯氣的進(jìn)入，氯氣純度提高，流量達(dá)到一定值后，透平機(jī)的防喘振才會(huì)逐漸關(guān)小。在防喘振閥開始關(guān)小前的這段時(shí)間，只能夠通過透平機(jī)出口去廢氣閥門控制透平機(jī)入口壓力。由于透平機(jī)出入口壓力相差較多，且通過透平機(jī)出口去廢氣閥門控制透平機(jī)入口壓力有一定的延遲性，該過程較難控制，容易造成透平機(jī)入口壓力波動(dòng)，影響離子膜氯氣總管的壓力。

 

3． 1． 2 解決措施

根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)透平機(jī)內(nèi)氯氣純度提高后，防喘振閥開始關(guān)小，出口壓力升高，此時(shí)，透平機(jī)可以進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行階段。為防止防喘振閥關(guān)小前的這段時(shí)間透平機(jī)入口壓力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)造成影響，

引氯氣管線至透平機(jī)入口，在開啟透平機(jī)入口大閥前，提前向透平機(jī)內(nèi)充入氯氣，置換透平機(jī)系統(tǒng)［3］。待確認(rèn)系統(tǒng)置換合格，氯氣純度大于 96% 后，再開始系統(tǒng)的切換，打開透平機(jī)入口，并入系統(tǒng)。將可能導(dǎo)致壓力波動(dòng)的操作在并入系統(tǒng)前完成，消除了對(duì)系統(tǒng)的影響。

 

3． 2 切換過程中需操作閥門較多，容易引起氯氣壓力波動(dòng)

3． 2． 1 原因分析

透平機(jī)切換過程中涉及現(xiàn)場入口手動(dòng)閥、出口手動(dòng)閥、透平機(jī)導(dǎo)葉自控閥、防喘振回流閥，變量較多，且需要現(xiàn)場與 DCS 的協(xié)調(diào)與配合。一旦配合不好，操作幅度不一致，可能會(huì)造成系統(tǒng)壓力波動(dòng)。

 

3． 2． 2 解決措施

細(xì)化操作步驟，減少同時(shí)參與操作的變量數(shù)量。切換過程中，shou先調(diào)整 2 臺(tái)透平機(jī)入口與出口壓力一致，依次緩慢將備用透平機(jī)的出口、入口閥門并入系統(tǒng)，使 2 臺(tái)透平機(jī)并行，再通過緩慢開大備用設(shè)備的防喘振回流限位，降低在用設(shè)備的防喘振回流限位，使備用設(shè)備所帶負(fù)荷逐漸升高，在用設(shè)備所帶負(fù)荷逐漸降低。確認(rèn)在用設(shè)備不帶負(fù)荷后，再依次關(guān)閉原在用設(shè)備的出口、入口閥門。每一步只操作 1或 2 個(gè)變量，降低了多變量操作風(fēng)險(xiǎn)。

 

3． 3 入口閥開啟后，兩臺(tái)變送器入口壓力不一致

2017 年 6 月將 B 透平機(jī)切至 A 透平機(jī)時(shí)，開 A透平機(jī)入口手閥前，A、B 透平機(jī)入口壓力都調(diào)至 3kPa，導(dǎo)葉自動(dòng)控制透平機(jī)入口壓力。打開 A 透平機(jī)入口手閥后，DCS 頁面顯示的 A 透平機(jī)入口壓力比 B 透平機(jī)入口壓力高 2． 5 kPa。即 A 透平機(jī)入口壓力設(shè)定值為 3 kPa，實(shí)際值為 5 kPa。B 透平機(jī)入口壓力設(shè)定值為 3 kPa，實(shí)際值為 2． 5 kPa。由于此時(shí) 2 臺(tái)透平機(jī)導(dǎo)葉自控閥均在自控狀態(tài)，兩自控閥同時(shí)向不同的方向調(diào)整，出現(xiàn)了短時(shí)間的壓力波動(dòng)。重新調(diào)節(jié)了 A、B 透平機(jī)的入口壓力設(shè)定值，將 A 入口壓力設(shè)定值設(shè)為 5． 0 kPa，B 設(shè)為 2． 5 kPa 后，恢復(fù)穩(wěn)定。

為避免這種情況的發(fā)生，可提前對(duì)備用透平機(jī)入口導(dǎo)葉控制的壓力進(jìn)行校準(zhǔn)。切換時(shí)，在初開備用透平機(jī)入口手閥前，先將備用透平機(jī)入口導(dǎo)葉自控閥設(shè)為手動(dòng); 待入口閥開啟后，觀察入口壓力穩(wěn)定，再將入口導(dǎo)葉閥設(shè)為自動(dòng)。設(shè)定值與壓力穩(wěn)定后壓力值相當(dāng)。

 

3． 4 切換過程中關(guān)小備用設(shè)備防喘振回流限位，其所帶負(fù)荷卻沒有增加

在 2017 年 9 月將 A 透平機(jī)切至 B 透平機(jī)過程中，操作人員逐漸關(guān)小 B 透平機(jī)防喘振回流限位，開大 A 透平機(jī)防喘振回流閥限位。發(fā)現(xiàn): 隨著 B 透平機(jī)防喘振閥回流限位的開大，B 透平機(jī)入口導(dǎo)葉閥的開度也在同步減小。判斷 B 透平機(jī)所帶的負(fù)荷沒有增加，仍然是 A 透平機(jī)起主要的壓縮作用。對(duì) B 透平機(jī)入口壓力設(shè)定值稍作調(diào)整，使 B 透平機(jī)入口壓力值略低于 A 透平機(jī)入口壓力，使氯氣更容易切至 B 透平機(jī)。即切換過程中可以使兩透平機(jī)入口壓力在基本一致的前提下，使備用設(shè)備入口的氯氣壓力略低于在用設(shè)備入口的氯氣壓力。

 

3． 5 切換完成后，入口閥門關(guān)閉不嚴(yán)

2017 年 5 月，由于第 2 期下游氯氣用戶停車檢修，將第 2 期透平機(jī)切至第 1 期 B 透平機(jī)后送至氯氣液化汽化。切換完成時(shí)，第 2 期透平機(jī)進(jìn)出口閥已關(guān)閉，第 2 期透平機(jī)降壓停車時(shí)，第 1 期 B 透平機(jī)入口壓力隨第 2 期透平機(jī)入口壓力一同變化。對(duì)第2 期透平機(jī)入口閥進(jìn)行進(jìn)一步關(guān)緊處理后，降低第 2期透平機(jī)入口壓力，確認(rèn)第 1 期 B 透平機(jī)入口壓力不受影響。因此，可在透平機(jī)切換完成，關(guān)閉待停透平機(jī)入口手閥后，把入口壓力調(diào)低，使兩變送器入口壓力出現(xiàn)一定的壓差，確定入口手閥關(guān)嚴(yán)。

 

4 結(jié)語

通過對(duì)智能差壓變送器切換操作的梳理，對(duì)切換過程中可能出現(xiàn)及出現(xiàn)過的問題進(jìn)行了分析與總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了透平機(jī)的穩(wěn)定切換，使備用透平機(jī)切實(shí)起到備用作用; 也可以根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的變化及下游的用氯需求，使用合適的差壓變送器，提高裝置的操作彈性，也為同行業(yè)其他大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的平穩(wěn)切換提供了可操作的經(jīng)驗(yàn)。