冰机系统

冰机系统（共5篇）

冰机系统 篇1

丁腈橡胶800#单元冰机采用大连冷冻机公司JZVLLG25C机组, 控制系统为西门子S7-300 PLC配合TP7操作面板控制, 系统主机能级采用旋转编码器测量, 系统电源供电与主电机供电在同一回路, 当电气侧停电则系统掉电, 系统自身不具备趋势记录及报警事件记录功能, 目前TP7操作面板早已停产, 给日常检维修及故障排查带来不便。丁腈橡胶装置采用横河CENTUM CS3000 DCS控制系统, 由于800#属于丁腈橡胶装置的附属单元, 为了便于工艺日常监控, 及仪表维护人员日常检修, 计划改造冰机控制系统, 将其融入到DCS控制系统内。

1 螺杆压缩机能级控制原理

螺杆式压缩机是一种高速回转的容积式压缩机, 通过工作容积缩小进行气体压缩, 它利用一对相互啮合的阴阳转子在机体内做回转运动, 周期性的改变转子每对齿槽间的容积来完成吸气、压缩和排气的过程。

螺杆式制冷压缩机常用滑阀调节能量, 即在两个转子高压侧, 装上一个能够轴向移动的滑阀来调节能量和卸载启动。滑阀调节能量的原理是利用滑阀在螺杆的轴向移动, 以改变螺杆的有效轴向工作长度, 以改变进气量的大小, 使能量在100%和10%之间连续无级调节。

能级指示在主机机头位置装有轴向传动指针, 当滑阀移动, 指针旋转对能级作出指示。为使控制室操作人员实时监视能级, 在机头位置安装旋转编码器, 当能级变化, 带动编码器旋转, 输出脉冲信号, 由控制系统对信号进行转换, 以实现能级位置指示。滑阀的移动是靠油缸、油活塞来推动的, 其工作原理如图1所示。

增载、减载时4台电磁阀的开关顺序及控制油的流程如下。

增载:Y1/Y3阀打开, Y2/Y4阀关闭。油路:来油管路—Y3阀—增载管路—压缩机—卸载管路—Y1阀—回油管路。完成增载功能。

减载:Y1/Y3阀关闭, Y2/Y4阀打开。油路:来油管路—Y4阀—卸载管路—压缩机—增载管路—Y2阀—回油管路。完成减载功能。

增减载操作是经常操作的动作, 为操作方便, 增减载操作按钮在现场操作盘和上位机分别设置相应按钮, 现场盘设置就地/远程转换开关。

2 控制系统改造方案

2.1 控制系统硬件配置

本次改造是在原有横河CS3000 DCS系统的基础上进行改造, 原系统FCS0101控制站已下挂8个NODE无扩展空间, FCS0102控制站也已下挂7个NODE节点, 且通道都已经使用无多余通道, 改造过程中需在2#控制站下增加一个NODE节点, 下挂4个I/O卡件箱, 分别插入下列IO卡件:AMM42T (16点两线制模拟量输入卡) 、AMM32C (16点RTD热电阻输入卡) 、ADM12C (16点开关量输入卡) 、ADM52C (16点开关量输出卡) , 控制信号统一进DCS控制室, 在原800#冰机控制室内新增1台操作站, 操作站与控制站通讯采用V网冗余配置, 由于操作站距离控制室较远其以太网通讯采用光纤通讯, 操作站及控制站电源由UPS、市电冗余供电, 保证系统正常运行。

2.2 能级位置检测

本系统要求保持原有现场操作习惯, 即保留现场操作柜, 将所有信号均引入横河CS3000 DCS系统, 但旋转编码器信号为高速脉冲信号, 横河I/O卡件无法采集, 为解决这一难题, 我们需要新增一台信号转换设备实现对旋转编码器的清零、复位、及量程校验功能, 将脉冲信号转化为4~20m A模拟量信号, 最终进入DCS系统。

旋转编码器一般分为增量型与绝对型。读增量型编码器当前的位置, 是从零位标记开始, 通过计算脉冲的增减数量来确定的;而绝对型编码器当前的位置是由编码器自身的输出代码的读数来确定的, 在旋转一圈里, 每个位置的输出代码的读数是唯一的。因此, 当电源断开后再接通, 那么绝对型编码器的读数仍是当前的位置;但增量型编码器就不同了, 当前的读数已为零。

对于冰机能级来说, 它仅作为负荷指示的一个参数, 并不参与控制, 所以在这种场合里一般使用增量型型编码器。另外从成本角度考虑, 采用绝对型编码器的成本是采用增量型编码器的几倍至十几倍。对于编码器的脉冲计数, 使用PLC控制器比使用数字式仪表计数器在脉冲数量参数的预设方面更为方便, 而且OMRON的PLC有很方便的指令, 能读写使用增量型编码器的高速计时器的当前值。

基本以上因素, 决定采用增量型编码器发送脉冲, 由PLC实现脉冲计数清零, 编码器故障报警及信号转换的功能, 最终将模拟量信号并发送到DCS系统的方案。旋转编码器我们选用OMRON E6C2-CWZ5型, 200P/R 24VDC供电, PLC控制器选用OMRON SYSMAC CP1L, 8点DI、6点DO, 将两台冰机能级指示编码器A、B相分别输入I0.0、I0.1、I0.2、I0.3高速计数通道, I0.4通道定义为信号输出类型 (闭合0~10V电压输出, 断开4~20m A电流输出) , I0.5、I0.6通道实现两台冰机能级计数清零功能, Q0.1、Q0.2通道分别定义脉冲计数信号输入状态是否正常, DA021扩展卡IOUT1、IOUT2通道分别为两台冰机信号转换输出最终送入DCS AI通道。

2.3 机组联锁控制逻辑功能实现

根据工艺操作规程、设备蓝图及原系统PLC程序, 对联锁逻辑进行设计, 并与工艺技术人员协商, 最终确定冰机开停机联锁逻辑, 如图2、3所示。

要在横河CS3000 DCS系统中实现以上逻辑控制功能, 最简便的方法便是使用逻辑图表功能块LC64, 它能够简便地应用逻辑运算块表达出输入信号与输出信号之间的关系, 主要用于实现联锁逻辑控制功能, 通常LC64功能块处理流程分为3个过程:1) 输入信号检测;2) 逻辑运算;3) 输出控制信号。

首先对应模拟量要建立PVI模块 (过程变量显示) , 分别设定相应仪表的范围及报警值和联锁值, 在LC64逻辑图标功能块中统一运用布尔量进行表述, 条件表达式中对应模拟量仪表用TAG.ALRM.HH/TAG.ALRM.LL进行判断, 开关量仪表可以直接用TAG.PV.O/TAG.PV.1进行判断联锁条件是否满足。其次要建立逻辑运算元件, 这里包括与、或、非、RS触发器、延时开定时器、延时关断定时器等, 对应增载与卸载电磁阀, 要求现场操作柜每触发一次动作2S, 这里就用到OFFD延时关断定时器, 将触发时间设定为2S, 即按钮由0至1闭合一次, 对应的上载或卸载电磁阀线圈上电2S, 控制油导通实现能级的调节。对于每个联锁条件均添加旁路开关, 便于工艺操作及日常检修。

为了保证机组的长周期平稳运行, 在润滑油泵控制中, 加入了润滑油压低辅助油泵自启的逻辑, 每台冰机均有2台润滑油泵, 正常情况下一开一备, 在控制逻辑中默认在运行油泵为主油泵, 当润滑油压低报时, 备用油泵自启, 确保不会因为主油泵故障而造成润滑油压低低联锁停车。

当控制逻辑功能实现后, 最后要做的就是流程图画面组态, 要求在流程图画面上能够显示主机运行状态、电流、压力、温度指示, 通过现场操作柜实现远程/就地控制切换, 在操作站上实现远程增载、卸载操作, 系统自身具备开关量事件报警及模拟量趋势记录功能, 并在主机控制画面下添加联锁停车第一事件记录功能, 即当机组联锁停车时, 系统会自动记录造成停车的首个联锁条件, 便于机组状态监测及故障分析。

3 小结

本次改造一次开车成功, 机组运行平稳, 联锁动作一切正常, 工艺人员在联合控制室内实现了对装置全面监控, 排除了盲点, 解决了系统老化故障频繁的现象, 便于检维修人员日常检维修及故障分析, 保证了装置安全平稳运行。

摘要：介绍了冰机 (螺杆式制冷压缩机) 控制系统改造施工方案, 对控制系统进行了升级, 将原PLC系统改为横河CS3000 DCS系统, 机组能级状态指示利用旋转编码器进行检测, 并保留现场操作柜及状态指示灯, 将机组控制与装置流程监控融入一套系统, 便于日常监控及检维修。通过改造升级, 工艺操作更加直观便捷, 增加了趋势记录功能, 便于机组故障分析判断, 系统运行安全稳定。

关键词：DCS,PLC,螺杆压缩机,旋转编码器,能级控制

参考文献

[1]侯伟.PLC在双螺杆压缩机控制系统中的应用[J].石油化工自动化, 2008, 16 (4) :34-36.

[2]郑泽洪, 孔毅丽.PLC与旋转编码器在三星辊平衡系统的应用[J].广船科技, 2004, 13 (4) :45-47.

[3]李家民, 王世宏, 翟宾业.炼化设备手册[M].兰州:兰州大学出版社, 2008.

拥有特色炒冰机 夏季赚钱好商机 篇2

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冰机系统 篇3

1 工艺简述

氨罐2101-F中的液氨受热蒸发产生的气体,通过管道输送进入事故冰机入口分离罐(入口分离罐安装有液位浮动开关和一个液位电磁阀,通过调节,保持入口分离罐液位稳定在一定的范围)底部,气液逆向接触,氨气被饱和。入口分离罐出来的饱和氨气和从节能器来的闪蒸氨气混合进入压缩机入口。经螺杆式压缩机压缩,油气分离器分离,由油分离器排放单向阀排放到冷凝器中,并在冷凝器中冷凝,再受重力作用排放到氨储槽中。氨储槽中的液氨分两路,大部分液氨进入节能器被冷却返回氨罐。少量液氨用于保持入口分离罐液位,饱和氨罐来的气氨。进入节能器的液氨又分流为两路,一路作为被冷却介质,一路作为制冷剂。冷却介质走节能器壳侧,制冷剂走管程,制冷剂通过热膨胀阀节流膨胀发生相变,吸收热量,冷却输送至氨库的液氨,节流膨胀闪蒸的气氨进入压缩机入口。

2 检修前氨事故冰机运行工况

从机组运行参数分析,压缩机入口温度因未投用入口分离罐液位控制而出现波动,螺杆压缩机入口温度-11.1 ℃,较设计值(-34 ℃)偏高;惰气夹带氨气排放量过大,氨火炬火焰高(2 m左右);从2006年和2007年的重点设备评估表,可以查到小冰机至氨罐的液氨阀门开度7%～8%,当前开度在0.8%左右,说明事故冰机返回氨罐的液氨流量下降。从以上三点初步判断,现在小冰机有效功率下降特别严重,从做功来看,现在有效功率仅为设计功率的15%左右。对比2006年和2007年数据,现在小冰机运行负荷偏高,在相同的月份下,运行负荷一般偏高3%左右。机组振动、位移正常。油品运动粘度偏高,超出指标范围。

2010年6月以前,氨事故冰机2101L因气氨冷凝成液氨量少,造成氨事故冰机出口压力高,为维持机组运行(氨事故冰机出口设置有压力高联锁),被迫手动打开氨储槽到氨火炬的放空阀,大量气氨排放到氨火炬,氨火炬火焰高度达2.5 m左右,见图1。

电磁阀、恒温阀损坏造成工艺气路不是在设定压力下运行;2101L返回温度高出设计值50 ℃(设计-15 ℃);氨事故冰机循环水量平均值在23 t/h(设计49 t/h),较设计值偏差26 t/h。氨事故冰机系统效率下降,放空阀PIC2003经常性打开,见图2。

3 造成氨事故冰机系统效率下降的原因分析

(1)水冷器、油冷器换热效率下降。

2009年3月份大修期间,对水冷器、油冷器进行了机械水射流清洗,从清洗结果来看,结垢不严重。

(2)循环水量不足。

设计循环水量为49 m3/h,进水温度为33 ℃,出水温度为43 ℃;而现在平均循环水流量为22.9 t/h,与设计值相差26.1 t/h,冷却介质流量不足,造成水冷器中部分气氨不能冷凝,增加惰气放空。

(3)入口分离罐液位控制系统未投用。

氨罐来的气氨未经入口分离罐液氨饱和,气氨温度随环境温度变化而变化。因较设计温度高23 ℃,未投入口分离罐,造成压缩机入口温度不稳定,压缩机的负荷也随之波动。

(4)电磁阀、恒温阀损坏,造成工艺气路不是在设定压力下运行。

经过工艺、仪表联合对小冰机各电磁阀进行检测,现在能够确定损坏的电磁阀为EV2167和EV2157。其中EV2167在8月11日进行了电圈的更换,现已正常,但需要校正其压力是否与设定压力相符。损坏的恒温阀为TCV2179,无法在线更换和检查,到检修的时候计划进行更换。其中EV2167和恒温阀TCV2179的损坏直接造成了节能器无法减压膨胀降温,导致冰机出口温度高出设计值25 ℃(设计-15 ℃),起不到节能的作用。

总之,从以上四方面原因分析,螺杆式压缩机吸入气体温度高,水冷器、油冷器换热效率下降,循环水冷却量不足以及节能器没有正常运行,为小冰机效率下降的主要原因,而润滑油运动粘度超标为效率下降的次要因素。

4 检修情况

(1)6月7～10日检修及检修后的调试

对比氨事故冰机本体运行参数与2008年前运行参数,没有大的变化,检测机组的振动值也没有升高,运转声音平稳, 据此判定氨事故冰机本体运行正常。对系统中的电磁阀进行检查,有问题的进行更换,对氨事故冰机系统主要针对水冷器、油冷器和节能器这三台换热器进行检查、机械水射流清洗。因器具条件所限,水射流冲洗压力仅为17 MPa,清洗出水冷器列管中少量锈渣、泥垢,检修完后,循环水因换热管阻力下降,循环量自然增加6 t/h,但氨事故冰机系统运行后未见明显效果,氨火炬火焰仍保持在2.5 m左右。氨事故冰机到氨罐的液氨阀门LIC2015开度增大到1.2%～1.4%。根据本次检修的情况,6月11日和12日对氨事故冰机系统进行调试,增加水冷器的循环水量到40 t/h,调试时间为2 h,在此情况下,氨事故冰机放空完全关闭,氨火炬几乎没有火焰,再次确认是因水冷器换热效率下降,造成气氨冷凝量少,大量气氨放空。

(2)6月28日检修及检修后的调试

根据6月12日调试情况,决定安排一家专业清洗公司6月28日对氨事故冰机水冷器列管再次进行机械水射流清洗。本次清洗水压高达80 MPa,从清洗现场来看,水冷器水侧结垢严重,冲出大量的铁锈、泥垢,见图3。清洗后投运水冷器循环水,水量自然增加到了36 t/h,证明清洗效果显著,氨事故冰机开启后,放空全部关闭,氨火炬没有气氨燃烧,火焰高度几乎为零,检修达到了预期的目的。两次检修前后参数对比见表2。

从表2数据分析得出,第1次检修后压缩机的入口温度在分离罐投用的工况下,下降了5 ℃,压缩机排气温度下降了19 ℃,有效提高了压缩机的效率。水冷器经过清洗后,循环水量增加6 038 kg/h,氨罐放空总阀平均开度下降0.3%左右,氨火焰仍然高。第2次检修后,氨事故冰机惰气以及氨罐放空PIC2003全部关闭,氨火炬无气氨燃烧,几乎无火焰,在第2次清洗后,循环水量再次增加。

5 经济效益分析

检修前氨事故冰机送液氨到氨罐的阀门LIC2015平均开度为0.8%(A、B两阀同时开0.8%),检修后平均开度34%(A阀开34%,B阀因故障未投),氨按2 900元/t计算,根据仪表性能参数表,该阀最大流量836.2kg/h(0.37Cv),则2.5Cv对应的最大流量5 650kg/h,设计压差1.0MPa,其可调比为50,根据公式Q=QmaxR(1/L-1),计算得检修前0.8%开度流通氨量116.59kg/h,检修后34%开度流通氨量为427.3kg/h。

0.8%开度时为A、B阀同时开,34%开度时为A阀开,A、B为同类型阀。检修后减少放空氨量194.12kg/h。

氨事故冰机2101L一年按运行330d计算,则检修后避免经济损失445.85万元。

6 结 论

冰机系统 篇4

2-PK610约克冰机是聚丙烯二套装置的关键设备。冷冻水系统温度控制的核心设备, 聚丙烯生产工艺中的催化剂配置温度;Teal、DONOR、催化剂预接触系统的温度;预聚合反应器系统温度;驰放气排放系统温度;氢气提纯系统的温度都是由冷冻水来控制的, 也就是说, 冰机的启动是聚丙烯装置能否生产的前提。

2 压缩机参数

设备名称:2-C610冷冻单元压缩机

型号:RWFⅡ177

转速:2950rpm

工作压力:入口5bara、出口12bara

工作温度:入口-8℃、出口55℃

冷冻水温度:进7℃、出2℃

功率:315kw

负荷控制:10%-100%

制冷剂:丙烯

机组其附属设备位号及名称:2-D619油分离器;2-F611A/B油过滤器;2-E614油冷却器;

2-E611冷凝器;2-E612蒸发器2-D618回油器

3 约克冰机制冷原理

液相丙烯在压缩机运行时压力降低, 丙烯气化吸收大量的热, 将冷冻水的热量带走, 从而降低了冷冻水的温度实现制冷。整个制冷过程发生在2-E612蒸发器里。

-8℃、5bara的气相丙烯进入压缩机, 压缩后变成55℃、12bara的气相丙烯, 丙烯进入冷凝器经过装置26℃的夹套水冷却, 气相丙烯变成液相, 冷凝器压力高, 蒸发器压力低, 液相丙烯通过蒸发器液位控制阀向蒸发器源源不断的输送液相丙烯。整个制冷过程丙烯是不消耗的。

4 冰机长周期停机后开车困难的问题

装置冰机长周期停机后启车困难是困扰聚丙烯人的一大难题, 首先必须确认机组工艺流程、机械、电器、仪表等相关专业无问题后, 开车时仍然会出现无法建立润滑油压差的报警联锁停车。曾经出现过因为无法建立油压差冰机启动不了, 润滑油压力是由压缩机出口与入口的压差建立起来的。延误了装置生产开工进程的情况, 最后厂家技术人员到现场旁掉相关联锁, 冒险启车。这对于生产对于设备都是冒险的举动。

经过理论与实际的结合, 并同时比对各种生产情况下冰机的运行参数。我们不难发现, 整个冷冻水系统的温度会随着冰机停机的时间不断升高, 开车时冷冻水温度甚至能达到40℃左右, 而冰机冷冻水额定工况是进水7℃出水2℃。这是由于聚丙烯工艺技术造成。因为催化剂配置系统;Teal、DONOR、催化剂预接触系统;预聚合反应器系统都有蒸汽与冷冻水接触, 而且冷冻水补水是由蒸汽凝液补充的。开车困难最大的问题根源就是冷冻水温度过高。

5 原因初步排查与分析

根据问题的情况, 现进行分析与排查, 见图1。

6 结论与实践

根据问题的分析总结出三个可以使冰机启车稳定的方法。

(1) 降低冷冻水温度:结合工艺生产根据气候温度, 当装置长周期停工时, 冷冻水系统的蒸汽尽量停掉, 待冰机运行稳定切冷冻水温度接近额定温度时逐渐投用。

(2) 降低冷冻水流量:在准备启机的时候根据冷冻水温度尽量关小冰机冷冻水出口阀, 关至20%左右。待压缩机运行稳定, 冷冻水温度降低后缓慢开阀, 增大冷冻水流量。

(3) 降低机组内液相丙烯输送量:关闭液位控制阀的后手阀, 开两圈液位控制阀的跨线手阀, 同时观察2-E612蒸发器液位, 和压缩机入口压力, 启车后在允许加载的情况下持续加载, 当入口压力过高时关小跨线手阀, 要尽量维持蒸发器液位稳定, 压缩机入口压力稳定。同时持续加载提高压缩机负荷, 增大出口压力。当冷冻水温度降低接近额定温度时投用液位控制阀, 关闭跨线手阀, 并将压缩机滑阀投自动。

综上所述就可以稳定的启车, 并且建立润滑油压差。使冷冻水系统温度不断的降下来。

2013年9月18日聚丙烯二车间装置开工, 当时冷冻水温度为35℃, 用上述方法, 聚丙烯二期冰机一次开车成功, 并稳定运行服务生产。

参考文献

[1]陈敏恒, 潘鹤林, 齐鸣斋.化工原理, 2008;56-100

冰机系统 篇5

据悉, 该标准重点关注了片冰制冰机的安全性, 并对此提出了具体要求, 规定片冰制冰机中的压力容器和压缩冷凝机组要分别按NB/T 47012《制冷装置用压力容器》行业标准和GB/T 25131《蒸气压缩循环冷水 (热泵) 机组安全要求》国家标准进行设计、制造、检验与验收。

制冷专家表示, 片冰制冰机是一个完整的制冷系统, 类似于冷水机组, 包括了压缩冷凝机组和蒸发器部分, 需要按GB/T 25131《蒸气压缩循环冷水 (热泵) 机组安全要求》执行。GB/T 25131对设备的一般基本要求、机械、结构和防护、电气、噪声和振动、压力容器、材料、工质、运行维护等方面的安全要求, 均适用于片冰制冰机, 这等于上了“双保险”。