1 原煙氣壓力控制方案簡介
1.1 安裝位置
從《日產1000噸合成氨裝置工藝流程圖冊》(CF BRAUN INC)中KD-42頁的一段轉化爐空氣分配管道儀表流程圖上,我們看到爐膛煙氣壓力取壓點位于輻射段上方對流段下方,煙氣壓力由兩根引壓管線分別接一臺壓力變送器PT-167和一臺壓力開關PSHH-283。現場實際情況是其中PT-167引壓管線較長,變送器安裝在爐外FV-105平臺上的保溫箱里;PSHH-283引壓管線較短,壓力開關直接安裝在取壓點旁爐膛輻射段頂較熱的通道里,這種高溫環境對開關中的精密機械部件非常不利。
1.2 控制方案
1.2.1 回路100PICALH 167
該回路設計現場部分為:壓力變送器PT-167,輸出4-20mA信號到主控接線柜;電氣轉換器PY-167,接受主控調節器PC167輸出的4-20mA信號,輸出相應氣信號到爐膛頂部引風機擋板閥PV-167A/B;三通電磁閥PY-167A安裝在電氣轉換器輸出到閥的氣路上,接受主控來的聯鎖數字輸出0或1信號,完成聯鎖動作。
該回路設計主控部分為:100PAL/H167,在主控CRT上對爐膛煙氣壓力低/高于組態設計值時報警;調節器PC167在CRT上顯示PT-167實時值并與給定值比較后按偏差調節引風機擋板閥PV-167A/B開度,保證爐膛負壓。
1.2.2 回路100PAH 283
現場部分:壓力開關PSHH-283為壓力高聯鎖,正常時接常閉觸點,爐膛壓力達設定值時觸點斷開,即輸出數字信號由“1”變“0”。
主控部分:PAHH283執行報警及聯鎖動作,主控設置維修旁路PHS283以方便維修、滿足其他要求等,PHA 283為是否打旁路進行報警提示。
1.3 儀表的選型及運行
1.3.1 選型
PT-167選用Rosemount公司生產的1151DP3E,設定量程為-10 mmH2O至80mmH2O。1151系列變送器以其可靠的質量、穩定的性能享有良好的信譽。這種變送器有一可變電容敏感元件即“δ”室,壓力通過隔離膜片和灌充液傳遞到測量膜片的另一側。測量膜片的位置由其兩側的電容極板檢測出來。經過處理轉換成4-20mA信號。
CH-CL
1151系列變送器工作原理表達式: P=Iref•————
CH+CL
其中,P—被測流程壓力,Iref—恒定電流,CH—高壓側極板和測量膜片之間的電容,CL—低壓側極板和測量膜片之間的電容。
壓力開關由膜片、彈簧、觸點組成,當壓力作用到敏感膜片上時,它就產生一個力作用到彈簧上,當這個力超過彈簧的張力(大小由設定點決定)時,開關觸點動作;壓力降低時彈簧恢復原來狀態,開關也恢復常態。
1.3.2 運行
PT-167運行良好,一般情況只做零點檢查,每隔三年拆回校驗一次,精度和變差均符合要求。
由于一段爐煙氣壓力正常值約為-3mmH2O,PSHH-283檢測部分的膜片就要求足夠大,又由于環境溫度高等苛刻條件開關的材質必須保證,開關顯得大而笨重。因此PSHH-283的拆卸、調校、安裝固定都很不方便;另外,最大的弊端是開關的回差太大(8mmH2O),即當煙氣壓力由正常值-3mmH2O突變為5mmH2O以上時開關才動作,而PSHH-283的聯鎖值是0mmH2O,很明顯使用這種開關已經太危險。
2 改進后的煙氣壓力控制
2.1 儀表選型
2.1.1與科技發展同步的新型儀表
隨著電子與通訊技術的迅猛發展,Rosemount公司推出了1151Smart變送器。1151Smart變送器是一種有微處理器的儀表,在原來儀表基礎上增加了先進的通訊功能。使用羅斯蒙特268型智能儀表接口可以從控制室、變送器安裝現場或回路中的任何端點同1151Smart變送器進行通信,但在接線端點與電源之間必須有不小于250Ω的電阻。268接口可對1151Smart變送器進行:
Ⅰ 在線查詢
Ⅱ 在線測試
Ⅲ 在線和離線組態
Ⅳ 數字微調
從而完成用戶所要進行的各種任務。目前1151Smart變送器已在我廠得到廣泛應用。
2.1.2 借鑒同類廠使用經驗
1997年10月,第十三屆大型合成氨裝置技術年會在四川涪陵的建峰化工總廠召開。來自全國各地一線的技術人員熱烈討論了生產中的問題,交流設備使用經驗。來自鎮海煉廠儀表車間的主任談到他們已有20%的儀表改用了智能型;滄州大化肥已將全部壓力開關取消,改用壓力變送器,使用情況非常令人滿意。大大降低了故障率,減輕了維修人員負擔。同時造價并沒有增高,因為壓力開關和變送器價格相當。
2.1.3 儀表選用
我廠引入智能儀表是有計劃分批進行的。早在1997年合成裝置儀表PT-167、PT-185A/B等就率先換用了智能變送器。PT-167型號為1151DP3S12D3I8,設定量程為5至-60mmH2O。PT-167改進后量程減小,使檢測更加靈敏,爐膛壓力發生微小變化就能檢測出來。
2000年3月大修期間,合成儀表檢修人員取消了壓力開關PSHH-283,改用兩臺智能差壓變送器PT-283和PT-283A。型號為1151DP3S,組態使用量程為-10至90mmH2O。
2.2 改造效果
2.2.1 因為268通訊接口使用非常方便:安裝在現場的在線變送器,只須打開端蓋,將268掛接在信號線的兩個接線端子上;在主控室內亦如此。儀表人員可隨時對檢測參數和儀表本身進行檢查,并能幫助工藝操作人員更好地分析工藝運行過程。使用效果非常好。
2.2.2 智能變送器的投用延長了儀表校驗周期,節省了人力和物力。
2.2.3 開關換成變送器后,變送器安裝在爐外平臺直接固定在篦子板上的保溫箱里,
儀表運行環境得到了改善。
2.2.4 主控修改了聯鎖,將與變送器相對應的兩個軟開關PSHH-283和PSHH-283A相“與”做二選一執行聯鎖,增加了動作的可靠性。見《年產30萬噸合成氨裝置PLC聯鎖邏輯圖》2001.6版19頁—空壓機停車邏輯圖PB40。