工作液循环

工作液循环（共7篇）

工作液循环 篇1

1 概述

本装置于2001年10月竣工投产, 主要是以来自上游装置丙烯氨氧化法生产丙烯腈的副产物粗乙腈为原料。设计年生产精乙腈2 500吨, 年运行8000小时, 生产纯度大于99.95%的精乙腈产品。装置工艺流程由氢氰酸脱除部分、反应部分、共沸物减压精馏部分、共沸物加压精馏部分、废气吸收部分和成品储运部分组成。

2 乙腈精制反应系统中出现的问题分析

乙腈精制过程中存在氢氰酸、丙烯腈、丙腈、水等杂质, 为了更好地提高产品的竞争力, 保证产品的质量, 如何通过优化操作、提高产品纯度、减少杂质含量、降低生产成本, 是一个关键问题。

2.1 反应系统工艺原理

反应器内由挡板隔成五个连通的单元, 并配有搅拌器搅拌物料, 其作用是提供适当的条件 (温度、碱性环境) 使乙腈与水的共沸物中所含的不能以蒸馏方式除去的氢氰酸和丙烯腈聚合成高沸点的丁二腈, 同时碱还和其他杂质其反应生成重组分。这些重组分在干燥塔中通过蒸馏在塔釜除去, 反应方程式如下:

CNCH2CH2CN (丁二腈)

上述反应同时也有一些副反应产生, 如:

CH2CN+2H2O Na OH (过量)

2.2 反应器加碱化学法除氢氰酸问题分析与探讨

在乙腈精制过程中, 经过技术分析我们认为脱氢氰酸不好的原因, 主要是流程中粗乙腈经第一单元预脱氰塔之后除氢氰酸过程效果差。在实际生产过程中, 由于原料浓度低达不到设计要求, 生产成品乙腈所需的粗乙腈原料中含有质量分数较高的氢氰酸、丙烯腈等杂质。氢氰酸和丙烯腈均是极性分子, 都是非常容易发生聚合的物质。在脱氰塔长期运行过程中, 氢氰酸或丙烯腈会在诸多因素的诱发下发生聚合现象, 形成的聚合物在脱氰系统中循环累积附着于塔盘或管壁上, 造成塔盘或管壁堵塞。出现堵塞现象时, 脱氰塔操作出现异常, 顶回流温度降低、回流量减少, 7板温度升高, 塔底温升高, 塔底液位波动大不易控制, 精馏效果变差, 无法维持正常生产。导致脱氰塔7板抽出共沸物中氢氰酸含量升高, 乙腈浓度降低, 抽出量减少。

为此我们进行了精制过程中反应器加碱化学法除氢氰酸的分析与探讨:乙腈与水的共沸物在氢氧化钠碱溶液的作用下, 于一定温度反应。氢氧化钠本身是不能将氢氰酸从系统中除去的, 氢氰酸在加碱反应中的脱除率并不高。大部分氢氰酸 (包括物料中所含少量的氰醇受热分解) 是与过量的碱进行中和反应生成氰化钠, 后者反应后并未显示出氰根的减少, 而是以氰化钠形式从反应器之后的减压共沸干燥塔塔釜液中排出系统。

粗乙腈中一般含有质量分数约2%~3.5%的氢氰酸和约1%的氰醇。装置将氢氰酸和氰醇的脱除分为两步进行, 即95% (质量分数) 以上的氢氰酸通过精馏塔 (脱氰塔) 脱除, 残余的微量氢氰酸和氰醇再通过化学方法 (Na OH处理) 脱除。在Na OH存在下, 氰醇受热分解成氢氰酸、醛、酮等, 在碱性条件下, 氰醇还会发生水解反应放出氨气。其化学反应式如下:

在化学处理过程中, 游离氢氰酸和残余氰醇分解放出的氢氰酸在过量的Na OH存在下以Na CN的形式存在, 反应温度、加碱量对化学法除氢氰酸过程都有影响。

提高反应温度有利于微量氢氰酸的脱除;增加Na OH用量, 能加快反应速度;延长反应时间和提高系统的p H, 有利于降低氢氰酸的含量。但是, 提高温度、增加Na OH用量又会增加乙腈的水解速度, 降低乙腈收率。因为乙腈在碱性条件下易高温发生水解, 直接影响乙腈的产率, 所以在分析化学法除氢氰酸杂质的过程时, 必须考虑乙腈在碱性介质中发生水解损失的程度 (如表1) , 以便确定适宜的反应条件。

由上可知, 若粗乙腈中杂质丙烯腈含量较低时, 反应除丙烯腈较为容易, 因此适当降低反应器温度, 也可起到抑制乙腈水解、减少损失的作用。

因此, 反应器操作的关键在于控制好加碱量和反应温度, 以减少副反应的发生, 使反应朝主反应的方向进行, 而加碱的目的是保证反应器内物料的PH值在12~14之间, 便于主反应的进行除去丙烯腈, 同时也要根据脱氰塔出料乙腈和水的共沸物中氢氰酸含量的变化而调节加碱量。如果加碱量控制不当, 会造成温度上升很快, 因为在碱性及高温条件下氢氰酸容易发生自聚反应:HCN+HCN----+HCN→n HCN+Q, 反应放出大量的热, 严重时会有爆炸的危险, 当然这是需要避免的。

装置在实际运行过程中, 采用化学方法降低产品中的微量氢氰酸, 是一种既经济又可行的工艺, 而且提高了产品纯度。

3 干燥塔真空泵工作液实现循环使用及节能分析

干燥塔真空泵产生的含氰污水长期以来都是采用直排的方式排放, 既不环保又不节能。

2013年12月, 干燥塔盐水冷却器管程发现漏点, 被迫切除盐水。这期间氨氮、COD等多次超标, 只能改焚烧炉焚烧处理, 增加了瓦斯燃料消耗, 影响了干燥塔的正常操作。

2014年4月, 车间对真空泵工作液能否实现循环使用进行了技术攻关, 经过几个月的实验, 最终解决了这个难题, 实现了工作液的循环使用, 从而达到了预期的效果。

3.1 真空泵工作液的循环使用

如图1所示, 真空泵工作液通过盐水冷却器冷却后进入泵体内工作, 一部分维持机泵的正常运行, 一部分经装在泵出口处的气液分离罐排出, 进入盐水冷却器继续换热后再次进入泵体工作, 其间气液分离罐液位较高时, 工作液会从气液分离罐与泵体间连接的金属软管溢出, 流向泵体以补充泵体所消耗的工作液量。如此往复, 实现了工作液的循环使用。同时用玻璃管液位计替换了之前的塑胶软管, 解决了气蚀管的安全问题, 对观察气液分离罐的液位, 提供了方便。

在实际操作过程中, 置换工作液时, 蒸汽冷凝水出上部盐水换热器阀开度不可过大。一定要缓慢进行 (置换过程一般在5~8分钟左右) , 以免屏蔽泵反冲洗压力快速下降, 破坏屏蔽泵机封导致物料串入反冲洗系统, 形成聚合物堵塞管线或阀门, 造成屏蔽泵损坏。每4个小时置换一次工作液, 也可根据实际需要增加或减少置换次数。巡检时查看真空泵气液分离罐液位, 保持气液分离罐液位在液位计1/2到2/3之间, 高于上面气相口时, 放掉一部分废水。置换工作液时, 需要注意真空度和E805冷后温度的变化, 及时调整E805盐水控制阀。置换后的工作液排入 (V806) 低压槽, 待低压槽液位达到一定限值, 由自吸泵送至焚烧炉焚烧。

3.2 真空泵工作液循环使用的节能分析

工作液循环使用后杜绝了直排含氰污水氨氮、COD等超标的影响, 减少了废水外排焚烧炉焚烧, 瓦斯的消耗。另外, 对干燥塔真空度没有产生影响, 能够保持平稳运行;对产品质量没有影响, 馏出口合格率100%;每次置换工作液20 kg左右, 操作安全、劳动强度小、工艺指标波动范围减小、节约能耗。每天可减少外送废水12~15吨, 达到了安全平稳操作的目的。

4 结论

通过对装置中影响平稳操作及产品质量的因素深入分析, 并进行了有效的工艺优化与技术改进, 保证了乙腈产品的回收率, 并提高了产品质量, 节约能耗, 减少了操作中的波动。

参考文献

[1]王积涛.《高等有机化学》.1980.

[2]魏文德.《有机化工原料大全》.1990.

压裂返排液循环使用技术综述 篇2

本文综述了压裂返排液主要处理方法的特点及处理效果,介绍了用返排清液配制新压裂液的方法以及对返排液基压裂液进行的性能检测,探讨了压裂返排液循环使用技术的发展方向。

1 压裂返排液的处理方法

无论是采用过氧化物进行破胶的氧化破胶压裂液还是通过调节压裂液p H等进行破胶的非氧化破胶压裂液,经过施工后产生的压裂返排液都必须经过一系列的工艺处理,才能满足循环使用的要求。压裂返排液中含有大量的金属离子、有机质和氯离子等,呈现高COD、高含盐量、高稳定性的特征,难以被降解。返排液中的Ca2+和Mg2+是影响废水处理中配胶特性的主要离子,因此需将水中Ca2+和Mg2+的浓度控制在1%(w)以下[6]。压裂返排液的处理工艺一般要经过如下几个步骤:返排液进入回收罐进行物理分离,利用沉降法或过滤法将压裂返排液中的原油和固相颗粒分离;然后将返排液中的Ca2+、Mg2+等去除;调整水质,得到返排液清液。

目前压裂返排液的处理方法分为传统处理方法和深度处理方法。传统处理方法包括絮凝、凝结、沉降、过滤和石灰软化,这些方法用来去除水中的不溶物,如TSS、原油和油脂等;深度处理方法包括反渗透膜过滤、热蒸馏、蒸发或结晶、铁碳微电解、Fenton催化氧化、吸附、活性污泥处理,用这些方法可以去除水中的溶解性固体总量(TDS)[7]。

1.1 传统处理方法

1.1.1 沉降法

压裂返排液中含有的固体颗粒和残余油很难被完全去除,因此要进行两次分离。返排液经油水分离后液体进入一级沉降池,沉降2~5 h以去除液体中携带的大颗粒机械杂质;然后将一级沉降池中的上层溶液转入二级沉降池中,再沉降5 h以上以去除细小颗粒杂质,然后将上层溶液转入压裂返排液储罐中待用。

1.1.2 絮凝法

絮凝是在压裂返排液中加入絮凝剂和助凝剂,通过吸附、交联、网捕使杂质、悬浮微粒絮结为大絮体而沉降,实现固液分离。罗百春等[8]合成了一种淀粉接枝丙烯酰胺复合絮凝剂PCSSA,将其与聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铁铝(PAFC)进行复合,实验发现PCSSA,PCSSA-PAM,PCSSA-PAFC对压裂返排液的COD去除率分别为89.5%,91.2%,92.9%,均使压裂返排液的COD从1 511mg/L降至120 mg/L以下。尹奋平[9]以黄土为原料,通过焙烧、酸浸、硅酸活化制得聚合硅酸氯化铝铁絮凝剂,在返排液p H为7、絮凝剂加入量为1.0 m L(100 m L返排液)、搅拌时间为15 min的条件下,COD去除率为69.5%。彭娟华[10]采用聚合硫酸铁(PFS)和聚合氯化铝(PAC)配制的混合混凝剂对返排液的COD去除率达75%,且絮体沉降速率快,出水p H保持中性。

1.1.3 石灰软化法

石灰软化法是指用石灰软化硬水的方法,也称石灰纯碱软化法。就是在硬水中加入消石灰,使水中的镁生成氢氧化镁沉淀,然后在水中加入碳酸钠,使水中的钙离子生成碳酸钙沉淀,使硬水变成软水。利用这种方法可使废水中钙的质量浓度降至10~35 mg/L,该法适用于硬度较大的废水[11]。万大军[12]采用石灰软化法以高密度沉淀池为主要构筑物预处理硬水,废水硬度去除率达到72%,浊度去除率达到77%。

1.1.4 过滤法

过滤法是利用介质组成的滤层或带孔的滤网筛分出废水中的悬浮物和油分等杂质,但不能降低水的硬度和含盐量。过滤法有分层过滤、隔膜过滤和纤维介质过滤[13]。目前较为常用的是利用微孔膜将油珠和表面活性剂截留,主要用于去除乳化油和某些溶解油。陈志浩等[14]采用膜过滤处理含油污水后,油质量浓度小于等于1.0 mg/L,SS小于等于30 mg/L,COD小于等于40 mg/L。

1.2 深度处理方法

1.2.1 反渗透膜过滤法

反渗透膜过滤法是以动力驱动溶液的膜分离方法。郑红[15]利用反渗透膜过滤将返排液的COD从1 000 mg/L以上降至100 mg/L以下,COD去除率达到90%以上。

1.2.2 铁碳微电解法

铁碳微电解使用填料为铁屑和小颗粒焦炭的微电解反应器。但在反应过程中铁表面容易钝化,铁碳容易板结,影响处理效率,可将铁碳微电解与其他方法联合使用。蒋宝云等[16]采用铁碳微电解—Fenton氧化法对胜利油田压裂返排液进行处理,COD去除率达到64.8%。

1.2.3 Fenton催化氧化法

马超等[17]采用Fenton催化氧化处理经初级处理后的压裂返排液,在100 m L返排液中加入4 m L H2O2、3~4 m L含Fe2+催化剂,调节p H为3,反应温度为30℃,反应90 min后COD由14 000 mg/L降至96 mg/L,COD去除率达99.3%。

1.2.4 吸附法

通常是将经催化氧化后的压裂返排液进行吸附处理。万里平等[18]采用同时双氧水氧化与活性炭吸附的方法处理已经微电解处理后的返排液,COD去除率达90%以上。

1.2.5 活性污泥处理法

Lester等[19]研究了用活性污泥处理以胍胶为稠化剂的压裂液返排液的效果,当返排液中的TDS为1 500 mg/L时,处理10 h后,返排液COD去除率达90%以上;当TDS为45 000 mg/L时,处理31 h后,返排液COD去除率为60%。因为TDS过高使微生物发生质壁分离或降低细胞活性,因此生物处理COD效果不佳。

万里平等[20]采用混凝—氧化—铁碳微电解—Fenton催化氧化—活性炭吸附工艺处理河南油田探井压裂返排液,处理效果较好。Seth等[21]的研究证实了返排液循环使用的价值及可行性,从而减少了新鲜水用量。

2 返排清液基压裂液体系的研究

压裂完毕后,压裂返排液中的各种添加剂均有损失,因此需向返排清液中补加稠化剂、交联促进剂、破乳剂、助排剂、黏土稳定剂、杀菌剂等,在施工时还要在压裂液储罐中加入交联剂和破胶剂以形成返排清液基压裂液。相对于使用新鲜水配制的压裂液,返排清液基压裂液具有如下优势:1)压裂液已于地层达到了热力学平衡;2)压裂液不会在地层中结垢;3)压裂液不会引起黏土膨胀即水敏现象,从而减小对地层的伤害[22,23];4)在缺水地区能够有效地缓解对淡水的需求。

2.1 氧化破胶的压裂返排液的循环使用

在循环使用氧化破胶的压裂返排液前需要确定与清水基压裂液的混合方式和混合比例,以及稠化剂、交联剂、交联促进剂、破乳促进剂、破胶剂、黏土稳定剂和杀菌剂的加入量。通常采用单因素实验对各种添加剂的用量进行优选,最终得到返排清液基压裂液的最优配方。

张菅[24]将延长油田南泥湾采油厂的压裂返排液配成返排清液基压裂液,然后与清水基压裂液进行复配,在延长油田南泥湾采油厂进行了现场应用实验,压裂成功率达100%。

Gupta等[25]将加拿大西部沉积盆地应用后的压裂返排液在储罐中经过一定的工艺处理,使固相沉降到罐底,碳氢化合物上升到返排液上部。然后将返排液与淡水按体积比为53∶47进行混配,得到可满足施工要求的返排清液基压裂液进行循环使用。

2.2 非氧化破胶的压裂返排液的循环使用

非氧化破胶的压裂液是可回收的环保型压裂液,它是一种交联可逆、可循环使用的压裂液。通过对回收液体的逆向交联、使用二次配方再交联,实现压裂液的循环使用。非氧化破胶的压裂液一般采用硼类交联剂,交联剂进行交联反应时解离为硼酸根,硼酸根含量的多少决定了交联的程度。通过调节压裂液的温度或p H,可以控制体系中硼酸根的含量,从而控制体系的黏度。这种由p H控制交联的压裂返排液可通过调节p H使体系黏度完全恢复,无需补充稠化剂。

Lehman等[26]以羟丙基胍胶、羧甲基羟丙基胍胶、羧甲基胍胶、羟乙基胍胶、羧甲基羟乙基胍胶、羟乙基纤维素、改性的羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素等作为稠化剂来研究压裂返排液的循环使用性能,为防止压裂返排液中残存的稠化剂和交联剂发生早期交联,加入添加剂调整压裂返排液的p H为5.0~6.5,使其黏度保持在2~20 m Pa·s,然后将返排液的p H调至7~11,最后再调至11以上,使压裂返排液得以重复使用。

湖北菲特沃尔科技有限公司制备了以硼类化合物为交联剂的植物胶压裂返排液,通过调节p H完成压裂液的交联与破胶,成功将压裂返排液循环使用[27,28]。

2.3 返排清液基压裂液的性能检测

向处理后的返排清液中补加稠化剂、交联促进剂、破乳促进剂、破胶剂、黏土稳定剂、杀菌剂等,配制成基液,再向基液中加入交联剂,制成冻胶。然后根据SY/T 5107—2005《水基压裂液性能评价方法》[29]对返排清液基压裂液的流变性能、抗盐性能、黏弹性能、悬砂性能、耐温性能、破胶液界面张力及岩心伤害性能等进行检测,确保返排清液基压裂液满足压裂施工的要求。

3 压裂返排液循环使用技术的发展方向

a)研发含有高分子聚合物稠化剂的返排液循环使用工艺。目前主要研究的是可重复使用的低分子稠化剂,如在水中起增黏作用的胍胶、田菁胶、香豆胶及其衍生物等,其相对分子质量在1×105~4×105。但水基压裂液中也有一部分是高分子聚合物稠化剂,应对该类压裂返排液进行处理以使其达到循环使用的标准。

b)研发方便、高效的压裂返排液循环使用工艺。目前,在压裂返排液循环使用工艺中对返排液的处理环节较为复杂,处理成本较高,施工难度较大,应该研发一种高效便捷的压裂返排液循环使用工艺。

c)总结不同岩性区块压裂返排液的特征规律,提高处理效率。目前所有的报道均是针对某个区块的压裂返排液进行处理分析,应总结不同岩性区块返排液所表现出的特征,找出规律,发挥对压裂返排液循环使用的指导意义。

d)研发新型可循环使用的压裂液。目前的压裂返排液中含有钙镁离子,加入p H调节剂(Na OH,Na2CO3,Na HCO3)后会产生沉淀,尤其压裂液进入地层、温度升高后沉淀会更为严重,对压裂返排液性能产生影响,对地层产生严重的污染;不仅如此,钙镁离子对硼交联的胍胶压裂液的性能会产生影响,因此有必要研发新型可循环使用的压裂液。

电泳槽液循环泵节能改造 篇3

东风乘用车公司电泳槽有4台离心泵, 其中3台执行槽液直接循环功能, 1台用于UF (超滤) 系统循环。3台槽液循环泵采用Y—△降压启动后一直处于工频运行模式, 停机时振动对管路及其支撑冲击很大, 而且非生产状态能源浪费严重 (目前单班生产, 每天只工作8h, 再加上双休日和节假日约115天, 不需要大流量、大循环, 但是电机也在额定功率运行) , 节能潜力很大。

为保证车体电泳漆膜厚度, 正常生产时电泳槽液必须有足够的循环次数和一定温度 (约29℃) , 但非生产时电泳液循环次数及温度均可降低。电泳漆厂家 (立邦涂料) 认为在保证槽体底部的涂料能有效循环的情况下, 涂料的循环量≥2个周期/h即可保证涂料质量。

电泳槽容量220t, 3台电泳槽液循环泵功率和流量均为37kW和4m3/min, 1台UF循环泵功率为37kW, 流量为3.2m3/min。正常生产时槽液循环次数为 (4×3×60+3.2×60) /220=4.15次/h。非生产时3台循环泵的流量同时降低到现有状态的0.7倍, 即电机频率降至35Hz左右, 基于工艺要求不对UF系统循环泵改造, 则槽液循环次数为 (4×0.7×3×60+3.2×60) /220=3.16次/h。可见非生产时完全可通过变频降低循环次数, 节约能源。

二、改造实施

1. 电泳控制系统

电泳控制系统是以Q06H CPU为核心的PLC系统, QJ71E71-100以太网模块用于和电泳烘干炉系统、中央控制室 (CCR) 等车间其他设备通信, 现场设备层主要通过CC-Link总线连接 (图1) 。基于37kW和45kW变频器价格相差不大以及所使用场合的特殊要求, 选择FR-F740-45k变频器, 安装FR-A7NC通信模块将变频器连接到CC-Link总线网络中, 站地址分别为6、7、8。增加CC-Link站点后要使用三菱PLC编程软件GX Developer在CC-Link参数设置中将变频器站点6、7、8设为远程设备站。布线时110Ω终端电阻要连接可靠, 变频柜中增加了声光报警、本地/远程控制模式选择开关等。

2. 动力系统

主要拆除Y—△启动多余的动力电缆、接触器、时间继电器等, 变频器控制原理见图2, 主要参数设置见表1。由于工厂电网电压昼夜波动较大, 监控发现深夜电网电压高达420V, 造成电机电流增大, 发热严重, 利用变频器参数Pr19的功能, 将变频器输出电压限定在380V, 降低了电机运行电流, 有效解决了电机发热问题。调节参数Pr72, 适当降低PWM频率, 将有效降低变频器产生的噪声, 同时减小多台变频器同时工作对控制系统的干扰, 调试时要反复测试找到最佳数值。

3. 系统控制方式和程序设计

PLC程序中保留原有循环泵手动启停控制方式, 自动方式中新增本地/远程控制模式, 既可通过变频器的PU实现本地操作也可通过主控柜HMI远程操作。增加循环泵运行模式: (1) 工作模式 (正常生产模式) , 为保证电泳质量, 正常生产时循环泵频率设定为50Hz; (2) 休息模式 (非生产模式) , 单班生产时的夜班及双休日, 节假日, 此时槽液循环次数可以降低, 为方便调节, 目前程序休息模式有两个频率, 可以以“设定频率1”运行“设定时间1”, 然后再切换到“设定频率2”运行“设定时间2”然后循环, 目前休息模式使用35Hz (现阶段实测35Hz, 槽液质量很稳定) 。为便于现场操作工查阅变频器故障, 除声光报警外, 还通过总线将变频器过电流、过电压、电机过负载 (电子过电流保护) 等变频器主要报警显示在主控柜触摸屏, 同时在主画面中增加显示3个循环泵的实时频率和电流, 以便监控, 控制流程如下 (图3) 。

三、节能效果

改造前, 单班生产时3台循环泵日耗电量2664kW·h, 单班生产年耗电量972360kW·h。改造后, 3台循环泵的流量同时降低到现有状态的0.7倍时, 经实测单台泵休息模式电流由70A降至37A左右。在生产时状态不变, 满足非生产时槽液循环次数条件下, 由流体力学可知, P (功率) =Q (流量) ×H (压力) , Q与转速n的一次方成正比, H与n的平方成正比, P与n的立方成正比, 若离心泵效率一定, 当要求调节流量下降时, n可成比例下降, 此时轴输出功率P成立方关系下降。因此3台循环泵的功率为37×0.73=12.691kW, 非生产时的时耗电量为12.691×3×1=38.073kW·h, 单班生产日耗电量为37×3×8+38.073×16=1497.168kW·h, 单班生产年耗电量为1497.168×250+38.073×24×115=479373.48kW·h, 则年节约电量972360-479373.48=492986.52kW·h, 按0.6元/kW·h计算, 1年可节约295791.912元, 投资需要约18万元, 1年即可收回投资。

摘要：针对电泳槽液循环泵能源浪费严重的问题, 分析了节能可行性, 使用三菱F740变频器进行改造, 实际节能效果良好。

关键词：电泳槽液循环泵,变频器,节能,改造

参考文献

工作液循环 篇4

某厂新建机组循环水泵出口蝶阀采用长沙阀门厂生产的KD741X-10V型自动保压式液控蝶阀。蝶阀工作的主要部件为液压缸, 控制回路主要由PLC、信号灯、按钮和继电器等元器件组成, 工作过程按预定程序实现, 运动状态的改变靠转换信号, 指令信号和行程开关信号通过PLC逻辑运算转化为控制电磁阀和电机的动作信号, 实现液压系统的PLC控制。全关行程开关与全开行程开关通过PLC程序控制油泵电机和电磁阀实现液控蝶阀开 (关) 阀功能, 构成简单闭环系统, 其中全开 (关) 行程开关作为判断阀门是否开 (关) 到位的反馈元件, 15°行程开关和75°行程开关通过PLC程序控制循环水泵的联锁启停功能。

2蝶阀常见故障处理

2.1油压异常

液压系统 (图1) 油压异常容易造成电机过载、电机频繁启动补油或电机烧毁, 主要表现为油压升不高或突然升高或不稳定, 主要原因有4 点[1]。

(1) 系统漏油。包括内漏和外漏, 外漏原因主要是液压系统密封圈材质老化, 缺乏维护。检修中应将容易老化的聚氨脂材质的密封件更换为耐油丁腈橡胶材质, 加强维护;内漏原因主要是油中含有杂质, 积聚在各液压控制阀密封口上, 被挤压后使密封口被划伤, 影响密封性。

(2) 溢流阀故障。溢流阀调整不当, 调整压力偏高则油泵电机过载, 过低则蓄能装置上行程撞块不能触动自动补油行程开关, 使油泵电机不停机。此外由于油质等原因, 使溢流阀主阀芯卡死在开启或关闭位置, 使系统油压升不高或突然升高而降不下来。

(3) 油中含空气。当油中混有空气, 阀芯在阀体内移动不灵活等原因, 使压力极不稳定。

(4) 阀门未关。主要有并联手动阀未关紧、电磁阀未关或有故障。电磁阀故障时, 应先关闭串联手动阀, 阀门若能开启, 则应检查电磁阀电源及其阀内是否有杂物, O形密封圈是否损坏等[2]。

2.2蝶阀拒动

系统长时间试运后, 在循环水泵顺停过程中多次发现, 当顺停指令发出后, 蝶阀首先应该快关75°后, 75°行程开关信号联锁停泵, 但就地检查发现, 蝶阀实际未动作。远方单独操作时, 无法关闭出口蝶阀;就地操作, 手动泄油压卸荷阀, 但是蝶阀关不下来, 只是略微动一下便卡涩且动作缓慢。检查发现, 蝶阀主密封存在漏水现象。最终为了停循环水泵, 借助外力才将蝶阀关闭。首先从系统油压和各控制阀泄漏等方面进行排除检查, 故障依旧, 初步判断为蝶阀机械卡涩导致无法关闭。经多方就地检查并讨论分析, 由于管道地基下沉, 且调试阶段频繁启停, 启停时阀门及管道振动较大, 以致液压缸位置发生偏移。经检修发现, 活塞杆和缸体上的铜套厚壁被挤扁, 造成液压缸两端铰孔中心线与活塞杆中心线不垂直, 即重力矩与阀轴不垂直。由于重力矩减小, 若系统稍有附加阻力 (如阀门密封面存在水垢、油压稍有下降、各连接部件的松晃, 即使这些附加阻力是在允许范围内, 但对目前系统来说也无法承受) , 则会容易出现活塞杆在油缸中卡涩, 到最后液压油缸不能偏移, 蝶阀拒动。同时活塞杆和密封圈在运动中产生磨损, 造成蝶阀主密封泄漏。后经增加管道支架, 固定管道以降低管道振动, 并更换液压缸及铜套, 重新安装调试与修复, 蝶阀动作正常。

2.3 蝶阀误动

在机组整套试运期间, 由于电气原因, 循环水泵房电气MCC的A段失电, 导致循环水泵跳闸。一方面原因是循环水泵出口液控蝶阀的电源虽有两路电源可以互相切换, 但均取自循环水泵房MCC, 而MCC的B段电源正在检修没有投入, 因此电源一旦失去, 控制液控蝶阀的电磁阀失电后, 卸掉油缸油压, 蝶阀逐渐关闭离开开位。控制逻辑设定:当启动循环水泵后, 50 s内蝶阀不在开位, 将引起循环水泵跳闸;另一方面原因是电磁阀采用正作用型电磁阀, 即蝶阀开启情况下, 电磁阀常带电, 当电磁阀失电时, 蝶阀关闭。为了保证蝶阀运行的可靠性, 避免因电源误断电引起蝶阀关闭联动跳泵, 经与厂家协商, 将电磁阀改为反作用型, 即指在蝶阀开启时, 电磁阀不带电, 当电磁阀得电时, 蝶阀关闭。同时在运行过程中, 确保双路电源对液控蝶阀供电, 保证蝶阀稳定运行。

2.4 PLC故障

液控蝶阀主要的功能都是靠PLC程序实现, PLC在蝶阀整个控制过程中处于核心地位。为了便于故障及时解决, 首先要区分故障是全局性还是局部性的, 找出故障点的大方向, 再逐渐细化, 以找出具体故障, 可从以下几方面进行分析。

(1) 根据显示盘的报警信息查找故障。PLC自身具有很强的自诊断能力, 当PLC自身故障或外围设备故障, 都可用PLC上具有的诊断指示功能的LED指示灯来诊断, 可迅速、准确地查明原因并确定故障部位, 是维修人员排除故障的基本手段和方法。

(2) 根据动作顺序诊断故障。对于自动控制, 其动作都是按照一定顺序完成的, 通过观察系统的运动过程, 比较故障和正常时的情况, 即可发现疑点, 诊断出故障原因。如蝶阀和水泵的联动顺序。

(3) 根据PLC输入输出状态诊断故障。在PLC控制系统中, 输入输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现, 因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来, 这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障, 可不必查看程序和有关电路图, 通过查询PLC的I/O接口状态, 即可找出故障原因。因此要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。

(4) 通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因;有些虽然在屏幕上有报警信息, 但并没有直接反映出报警的原因;还有些故障不产生报警信息, 只是有些动作不执行。遇到后两种情况, 跟踪PLC程序的运行是确诊故障的有效方法。对于简单故障可根据程序通过PLC的状态显示信息, 监视相关输入、输出及标志位的状态, 跟踪程序的运行, 而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序运行。

3 结语

液控缓闭蝶阀作为循环水泵出口的控制设备, 以其流阻系数小, 阀门开关灵活、可靠, 可以防止事故断电后引起的水倒流、水锤冲击和高速逆转, 保证水泵和管路的安全运行, 是压力供水管路安全防护必不可少的设备, 在多数电厂得到广泛地应用。液控蝶阀故障因素虽然复杂, 但如果调试前熟悉液控蝶阀的工作原理和运行过程, 掌握常用分析方法, 善于总结机、电、液系统的故障类型特点, 则不难分析出液控蝶阀的故障原因并提出相应的处理对策。

摘要：电厂新建机组循环水系统配备的液控蝶阀的结构特点和工作原理, 分析液控蝶阀调试和运行过程中常见故障及其产生原因, 提出相应预防和处理对策, 提高液控蝶阀运行的稳定性和可靠性。

关键词：液控蝶阀,常见故障,处理

参考文献

[1]陈培兴, 俞海平.自动保压重锤式液控蝶阀故障分析[J].机床与液压, 2012, 40 (18) :134-136.

工作液循环 篇5

关键词：小口径,深孔钻探,冲洗循环阻力,测算

0 引言

近年来, 小口径深孔钻探冲技术广泛应用于地矿勘探中, 然而小口径深孔钻探冲技术由于自身的独特特点, 钻孔冲洗液在进行循环流动时的循环减阻能力相对较差, 在进行小口径深钻探过程中通常遇到憋泵等技术难题。在进行小口径深孔钻探时应当适当降低泵量和粘度, 同时科学添加润滑剂, 减少小口径深孔钻探过程中冲洗液所受的循环阻力, 有效提升小口径深孔钻探效率和钻探深度。

1 钻探冲洗循环阻力概述

近年来, 科技的不断发展, 推动了我国地矿勘探技术的不断发展, 各种钻探技术不断应用于地质勘探中, 尤其是小口径深孔钻探冲技广泛应用于地矿勘探中。钻孔冲洗液在进行循环流动时, 在流过管路、钻杆、孔底钻具以及钻头和环状间隙过程中, 会出现一定的压力损失, 这种现象便是压力损失或是压降。钻孔冲洗液在正常循环时, 泵的压力会克服钻孔冲洗液在流过管路、钻杆、孔底钻具以及钻头和环状间隙过程中的压力损失, 使得钻孔冲洗液进行流动, 泵上压力表显示的压力即是钻孔冲洗液流动过程中所损失的压力总和。然而, 泵受到的受到的压力并非一成不变, 其所受压力会随着循环负载的变化而不断发生变化, 泵铭牌上的额定压力便是泵在正常运行工程中能够承受的最大压力。通常情况下, 导致钻孔冲洗液在循环流动时产生的压力损失现象主要包括以下因素:第一, 钻孔冲洗液循环通道长度。钻孔的深度直接决定了钻孔冲洗液循环通道的长度, 钻孔深度越深, 钻孔冲洗液在循环流动过程中所产生的压力损失便会越大。第二, 钻孔冲洗循环液的流变性。钻孔冲洗液在流动时, 钻孔冲洗液粘性越大, 钻孔冲洗液在流动过程中产生的压力损失越大。第三, 泵流速或泵量。钻孔冲洗液在流动过程中, 泵流速或泵量越大所产生的压力损失越大。第四, 过流断面横截面积大小。在钻杆直径保持一定时, 钻孔口径越大, 钻孔冲洗液在流动过程中产生的压力损失越大。钻孔冲洗液在流动过程中产生的压力损失可以用以下公式表示:

其中, P1表示钻孔冲洗液在流动过程中流经地面管路过程中产生的阻力损失, P2表示钻孔冲洗液在流动过程中流经钻杆过程中产生的阻力损失, P3表示钻孔冲洗液在流动过程中流经孔底钻具过程中产生的阻力损失, P4表示钻孔冲洗液在流动过程中流经环状间隙过程中产生的阻力损失。

2 小口径深孔钻探钻杆内压力损失计算

不同流型的剪切速度可以表示为半径的函数, 以牛顿流体方程为例, 其流变方程可以表示为:τ=ηγ (2)

其中, τ表示剪切应力, η表示牛顿粘度, 即是动力粘度, γ为剪切速率。同时,

将公式 (6) 中的z进行积分处理, 从管内一点y积分到管壁处z=1, 可以得出:

其中, 公式 (8) 中表示钻孔内冲洗液的平均流动速度, 可以得出以下公式:Q=v·2πry·rdy (9)

将公式 (7) 在管壁处半径比y=1到管中心半径比y=0进行积分可以得到总流层积分, 即总流量:

将公式 (7) 带入到公式 (10) 得:

将公式 (11) 带入到公式 (8) 中得到:

将公式 (8) 带入到公式 (12) 可以得出:

同理, 利用其他流体的本构方程能够有效推算出其他流型的小口径深孔钻探钻杆内压力损失。

3 小口径深孔钻探冲洗液循环阻力测算实例

在开展小口径深孔钻工作时, 其钻孔深度 (L) 、钻孔直径 (R) 、钻杆内经 (R1) 以及钻杆外径 (R2) 已经预先定好, 在实际开展小口径深孔钻工作过程中, 为了有效控制钻杆内部和环空的循环阻力, 应当有效控制变剪切应力、粘度、平均流速、稠度系数等泥浆性能参数以及泵量、泵压等钻探参数。下面以实例来对钻井液粘度、泵量与循环减阻的关系进行研究。

某小口径深孔钻探施工现场实际施工数据如下:终孔孔深 (l) 为991m, 钻孔上部下入直径 (r2) 为91mm, 套管深 (l1) 为449m, 采用的直径为 (r2') 为75mm绳索进行绳索取心钻井, 钻杆外径 (r1) 为69mm, 钻杆内径 (R) 为69mm, 出于对泵量影响的考虑绝对粘度去5m Pa·s, 出于对粘度影响的考虑绝对泵量取71L/min。通过以上数据计算出泥浆在钻孔中的循环流动阻力与泵量的关系, 绘制出图1所示的绝对粘度和泵量对循环阻力的关系曲线。

通过对绝对粘度和泵量对循环阻力的关系曲线的分析, 可以得出当钻孔直径、深度以及钻杆内、外直径已知时, 小口深孔钻探冲洗循环液的循环阻力即是粘度与泵量乘积的正比函数。当绝对粘度不变时, 小口深孔钻探冲洗循环液的循环阻力与泵量的关系为正比关系;当泵量不变时, 小口深孔钻探冲洗循环液的循环阻力与粘度的关系同样为正比关系。为了有效降低小口深孔钻探现场冲洗循环液的循环阻力, 可以采用适当降低泵量和粘度相结合的方法。同时, 在小口深孔钻探冲过程中, 冲洗循环液的润滑性能直接受到冲洗液配方和润滑剂的添加的影响。大量小口径深孔钻探工程实例证明:高分子聚合物如植物胶等既能够有效提高小口径深孔钻探冲洗液的粘度, 又能够有效减少小口径深孔钻探冲洗液的循环阻力、增加井壁与钻具间的润滑性, 通过降低冲洗液与钻杆内壁、井壁的摩擦阻力来实现降低钻孔冲洗液在进行循环流动时受到的循环阻力。因此, 为了有效降低小口深孔钻探现场冲洗循环液的循环阻力, 也可以通过科学添加润滑剂来实现。

4 结束语

目前, 小口径深孔钻探冲技广泛应用于地矿勘探中, 然而小口径深孔钻探技术的钻孔冲洗液在进行循环流动时的循环减阻能力相对较差, 在进行小口径深钻探过程中通常遇到憋泵等技术难题。在进行小口径深孔钻探过程中, 泵量和粘度直接影响着小口径深孔钻探钻孔冲洗液在进行循环流动时所受的循环阻力。因此, 在进行小口径深孔钻探时, 应当合理、适当降低泵量和粘度, 同时科学添加润滑剂, 减少小口径深孔钻探过程中冲洗液所受的循环阻力, 有效提升小口径深孔钻探效率和钻探深度。

参考文献

[1]段鸿海, 宋金亭, 赵洪.小口径深孔钻探冲洗液循环阻力测算[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2012, 05:4-7.

[2]李志强, 黄忠高.地质深孔钻探技术与管理探讨[J].西部探矿工程, 2011, 04:211-214.

[3]冉恒谦, 张金昌, 谢文卫, 张永勤, 宋志彬, 向军文, 刘凡柏, 冯起赠, 鄢泰宁, 贾美玲, 陶士先, 胡继良.地质钻探技术与应用研究[J].地质学报, 2011, 11:1806-1822.

[4]张心剑, 司百堂.金属矿床深孔钻探技术探讨[J].西部探矿工程, 2010, 11:131-134.

[5]陈永忠.复杂地层深孔钻探泥浆护壁技术探讨与实践[J].科技创新与应用, 2014, 07:278.

工作液循环 篇6

国华沧东发电有限公司#3汽轮机是哈尔滨汽轮机厂生产的超临界CLN660-25.4/566/566型一次中间再热三缸四排汽凝汽式汽轮机, 机组于2009年3月正式投入生产运营。

#3机循环水液控碟阀液压站由美国高勃程序控制有限公司提供, 从设备及附件铭牌看, 该设备为组装生产, 设计为一组液压站带两台阀门的运行方式, 采用集中控制的方式进行阀门控制。蝶阀开关靠液压驱动, 开阀时由油泵电机提供动力, 关阀时由蓄能装置内提供能量驱动阀门关闭, 关阀时不需要驱动电源。蝶阀开关均靠液压驱动, 开阀时由电动油泵提供动力, 开阀电磁阀带电, 高压油路增压, 驱动执行机构活塞缸左移使阀门打开;同时油压通过氮气蓄能罐底部附带的常开阀门进入蓄能罐, 罐内高压氮气囊被压缩, 完成蓄能。正常关阀时, 开阀电磁阀失电, 关阀电磁阀带电, 油路自动切换使活塞缸右侧的高压油排放至油箱, 同时关阀电路接通, 高压油路在油泵作用下推动活塞缸右移使阀门关闭。关阀过程中, 通过执行机构上的机械式限位开关, 可以实现先快关, 后慢关的转换, 且两段时间均可通过液压站的流量控制阀进行调节。

控制装置KSB AMRI的液控蝶阀控制采用就地控制设备实现, 并能接受远方控制信号。在控制箱上装有就地/远方切换开关。就地控制通过与其配套的现场控制盒控制, (开/关) 由安装在控制盒上的小灯和限位开关来控制, 遥控信号 (位置指示) 由现场控制盒上的无源触点来实现。

2 问题概述

国内目前几种常见型式:液压重锤式、液压弹簧式、纯液压式等, 我公司在#1、#2机组中采用液压重锤式, #3、#4机组采用纯液压式运行。

沧东公司其中一台循环水泵出口液控蝶阀运行中开反馈信号陆续消失多次, 主要原因为油压不稳定而造成。该系统油站采用一托二的形式, 机组正常运行时出现油管道接头漏油及油压降低、电磁阀卡涩等缺陷, 无法在线进行电磁阀修复和更换, 必须停运整台液压系统才可以进行检修, 即#3机组必须停运才能进行检修 (设立独立的液压油站可以消除这种隐患) 。如果出现这种情况将给公司带来巨大的经济损失。经过专业讨论进行改进, 原设计液压站一托二, 可靠性较低 (现改为一托一运行方式, 每个液控蝶阀设置独立的液压油站, 增加了设备运行的稳定性) 。改进后, 原液压站继续使用, 并用来带动一台水泵出口碟阀运行, 新增加的液压站将控制另一台水泵出口碟阀运行, 这样的控制方式能保证在一台水泵出口碟阀或其中一台液压站出现故障时, 另一台水泵出口碟阀能正常运行, 增加了设备运行的可靠性。

借鉴兄弟电厂问题:国华其他电厂循环水液压站也采用同类型设备, 设计原理也相同, 运行中也出现过接头漏油及油压降低, 同时也出现电磁阀卡涩无法在线更换等缺陷, 处理及时未给机组运行带来较大的影响, 通过对我公司#3机组循环水泵出口液控蝶阀控制油路及原理分析, 专业技术人员分析循环水泵出口液控蝶阀开反馈消失是由于循环水流作用于阀门挡板所致, 同时因油泵联启不及时所造成。

3 问题处理过程

沧东公司技术人员自主设计电气、热控、液压系统, 其中一台循环水泵由新安装的液压站独立控制, 另一台循环水泵由原有液压站控制。设备部、运行发电部进行讨论后, 先后去宁海、台山调研液压站使用情况, 针对沧东公司的具体情况, 同时对原有改造方案进行了改进修正。不在原来的液控蝶阀液压站上增加备用电动油泵及系统逻辑修改, 而是在每个液控蝶阀设置独立的液压油站, 新加独立的PLC控制系统, 增强了设备运行的稳定性, 同时也避免了PLC信号误发带来的影响, 保障了机组的正常运行。液压及电控原理基本参照原液压站设计, 并在此基础上有所补充和完善。本液压站控制部分采用PLC, PLC有以下优点:用户使用方便, 功能性强;可靠性高, 抗干扰能力强;系统的设计、安装、调试工作量少;维修工作量少, 维修方便;体积小, 能耗低。

(1) 该加油站及其附属设备设计的结构、形式与原有油站相一致, 便于安装、维护及检修, 压力等级与现有油站匹配。

(2) 新加油站设计工作压力:16.5~18.5 MPa;油箱容积:250 L;防护等级:IP65;泵流量:10 L/min;开启流量:15.27 L/min。

开泵控制方式:蝶阀开启15%时, 循环水泵启动。

(3) 控制回路两路电源采用施耐德自动切换开关, 开关容量满足要求。

(4) 新加油站液压油设计品质与原有油站相同。

(5) 循泵液控蝶阀备用油站改造后, 设计工况满足具备现有运行油站的全部控制功能。包括对蝶阀的控制, 油压控制, 油温控制, 油站控制系统故障报警, 控制系统运行正常信号, 液压油站380 V电源有效报警, 220 V电源故障报警, 220 V电源切换失效报警等。

(6) 电磁阀线圈 (型号:913800154 24 VDC, FIUTEC) , 实现就地油站独立控制, 同时送出综合故障信号 (油位低, PLC故障信号, 油压低于9 MPa, 油压高于20.5 MPa) 等给DCS。当系统压力降到13 MPa, 电机启动进行充压, 当系统压力升到14.5 MPa时, 电机停运, 如此循环始终保持压力在13~14.5 MPa之间 (就地油站实现独立控制, 同时有充足的信号接口供远方操作和监视) 。

(7) 油站接收1路380VAC电源和2路220VAC电源。380VAC电源用于油泵的动力回路及二次控制回路。2路220 VAC经开关电源分别转换为直流24 V电源, 然后经解耦二极管或专用冗余电源模件后, 用于控制回路、仪表电源、电磁阀电源。

(8) 使用PLC进行组态, 需选择国际知名品牌, 同时需提供编程软件和组态工具。

(9) 380 VAC回路和220 VAC及24 V直流回路在布置上完全分开, 比如分别安装于2个控制箱/柜中, 或者是1个控制柜的上下2个部分。

(10) 新加油站实现完全自动控制, 无人值守。

(11) 新加油站所处环境空气中盐分较高, 控制柜采用316 L不锈钢材质, 结实、牢固, 安装方式便于检修维护, 柜门连接处要牢固, 控制柜的质量要求或高于现有油站控制柜的水平。

4 治理后的结果

2010年10月26日#3机组大修中进行了安装施工, 安装好的设备调试后使用良好, 正常运行下, 液控止回蝶阀开启方式:前15°快开, 快开时间3~20 s (可调) 。蝶阀打开到15°时, 同时联锁启动循环水泵;后75°慢开, 时间为6~120 s之间 (可调) 。关阀时先快关、后慢关, 快关角度90°~15°对应时间3~10 s可调, 慢关角度15°~0°对应时间8~60 s可调, 同时联锁关闭循环水泵。另配有不同开度的行程开关, 提供蝶阀关闭时间调整装置。以上开、关时间均按出厂设定要求调试, 蝶阀的最终启、闭时间完全达到了设计要求。

5 结语

经过2010年的辛勤工作, 沧电设备部汽机、热控、发电3个专业组成的液压系统研发项目小组自行设计研发, 组织实施完成了电气设备、汽机设备、热控设备的设备安装。实现了原液压站继续使用, 带动一台循环水泵出口碟阀运行, 新增加的液压站将控制另一台水泵出口碟阀运行, 这样的控制方式能保证在一台水泵出口碟阀或其中一台液压站出现故障时, 另一台水泵出口碟阀能正常运行, 增加了设备运行的可靠性。

摘要：详细介绍了沧东电厂循环水泵出口液控蝶阀液压站控制系统的基本原理, 并从实用的角度分析了该系统存在的缺陷。在各专业技术人员的努力下, 重新设计新的独立液压系统, 并在运行调试后取得成功, 提高了机组运行的稳定性。

关键词：循环水,液压站,设计,改进

参考文献

[1]CLN600-24.2/566/566型汽轮机循环水液压站润滑油系统说明书

工作液循环 篇7

潮州电厂 #3、4机组循环水泵液控蝶阀采用的是 :蓄能罐式液控止回蝶阀2400Dx7pk41X-6NC,该阀是我国新一代的液控蝶阀,它兼有闸阀和止回阀的功能,是一种能按预先调定好的程序,分两阶段开启和关闭动作来消除水锤对管网破坏的理想控制设备。

该产品主要由蝶阀本体,传动装置,液压和电气控制部分等组成。既可就地操作,也可远程控制。其核心电气控制系统采用PLC(Modicon Micro TSX3710)系统,控制蝶阀的开关及液压油泵的启停,实现蝶阀的正常动作。并且,PLC模块收集相关联锁保护报警信息,经程序处理输出D0反馈至DCS与就地控制柜面板上。

液压系统 :(1)阀门开启 :YV2电磁阀得电,蓄能罐内的压力油经高压胶管进入摆动油缸的无杆腔室以使蝶阀旋转,回油从油缸的有杆腔室排出,经调速阀和电磁换向阀流回油箱。(2)阀门关闭 :YV1电磁阀得电,蓄能罐内的压力油进入油缸的有杆腔室,推动活塞杆退回,液压油流回油箱。(3)阀门停止 :蝶阀在开启或关闭过程中,切断油缸的回路,YV1,YV2电磁阀失电,蝶阀即可停止在任意位置。

2 #3、4 机组循环水泵液控蝶阀存在的问题和隐患

2.1 液控蝶阀采用 PLC 控制,不方便逻辑监视和事故记录分析

液控蝶阀 的PLC模块接受DCS或就地控制面板的开、关蝶阀指令,其开阀、关阀操作,液压油泵的联锁启停均需通过PLC实现,DCS无法监视逻辑,一旦PLC发生故障,蝶阀便失去控制。另外,液控蝶阀的相关联锁、报警信息(例如 :蝶阀全开位,蝶阀全关位,阀未全开故障,阀未全关故障,液压油泵运行信号,液压故障等)均由PLC模块判断后输出,如果PLC模块发生异常,也不便于事故的及时记录与分析。

2.2 液控蝶阀 XHB 控制器分配不当

目前,#3、4机同台机组的三台液控蝶阀的控制,均通过DCS的XHB控制器实现远控,一旦XHB机柜的CPU控制器出现故障,或该机柜的供电电源失去,将导致同台机组三台液控蝶阀失去监视和控制,危及机组安全运行,存在安全隐患。

2.3 缺少液控蝶阀液压油压力远传测点

#3、4机组的液控蝶阀无论在全开位或全关位,均需要液压油压力保持在14.5MPa上,现液压油泵的启停由油压低、高开关量信号实现联锁,运行人员监视不到液压油的实际压力值,当开关动作值漂移时,易造成液控蝶阀的误动和拒动,安全存在隐患。且压力开关安装在液压装置柜内,空间狭小,不方便压力开关的维护。

2.4 液控蝶阀就地控制柜防雨效果差

现 #3、4机组液控蝶阀就地控制柜虽有专用的控制箱,但就地操作面板上的操作旋钮与指示灯并无专门的防雨罩保护,雨水渗入控制面板容易导致控制线路短路,影响液控蝶阀的安全运行。

3 技术方案内容

3.1 取消液控蝶阀就地 PLC 控制模块,采用 DCS 实现控制

取消就地控制柜的PLC控制回路,采用DCS实现对液控蝶阀及液压油泵的所有控制,控制方式基本不变,就地电气回路设计如下(见图一):

3.1.1 就地(控制箱操作面板上的按钮操作)

将控制柜操作面板上的操作方式“转换开关”置于“就地”模式,指示灯HL2亮,即可操作控制柜上的开、关、停按钮,改变YV1,YV2电磁阀的带电状态,控制液控蝶阀动作。

3.1.2 远程(DCS 操作)

将控制柜面板上的操作方式“转换开关”置于“远程”模式,指示灯HL1亮,控制柜接收DCS系统发出的开、关、停指令,实现蝶阀与水泵的连锁启停。

开阀 :DCS系统发出开阀信号,YV2电磁阀得电后自保持,至全开位后,指示灯HL6亮。开向15°作为程控启信号。

关阀 :DCS系统发出关阀信号,YV1电磁阀得电后自保持,至全关位后,指示灯HL7亮。开向15°作为程控停信号。

停止 :DCS系统发出蝶阀停止指令,YV1,YV2电磁阀失电,切断油路,蝶阀停止动作。

3.1.3 自动补油回路

液压油泵的启停主要由DCS控制(就地仍设有“事故停”按钮)。当液压油压力低于设定值下限时,液压油泵联锁启动,KM1接触器吸合。当系统压力达到设定值上限时,液压油泵保护停止,KM1接触器断开。自动补油保证液压系统的压力始终在一定范围内,为开关蝶阀提供能量保证。

3.1.4 电源的使用

两路380V电源一主一从,不仅是液压油泵电机的动力电源,也是电气回路的控制电源来源。当有一路掉电时,能实现无扰的自动切换。交流电源正常时,指示灯HL4亮。

控制电源经220V/24V电源转换器为YV1,YV2电磁阀供电,再并出一路220V控制电源经变压器转换成24V直流电作为YV1,YV2的备用电源,主、备两路能实现自动切换,用单向二极管防止回流,保证液压回路电磁阀工作正常。

3.1.5阀门的状态等信号均以无源接点形式引入DCS :全开位,全关位,开向15°,远方位,就地位,油泵运行反馈,交流电源监视,直流电源监视。

3.1.6 保护

电气控制柜应设有短路保护。

液压油泵补油,连续运行大于10分钟,油泵保护停触发,并发出液压故障报警信号(DCS实现)

蝶阀未全开故障,蝶阀未全关故障(DCS实现)。

3.2 修改液控蝶阀逻辑,消除安全隐患

将同台机组三台液控蝶阀的控制逻辑从XHB控制器中 删除,将A循环水泵液控蝶阀及液压油泵控制逻辑增加至TSCS1控制器,将B循环水泵液控蝶阀及液压油泵控制逻辑增加至TSCS2控制器,将C循环水泵液控蝶阀及液压油泵控制逻辑增加至TSCS3控制器,拆分后实现单一控制,消除安全隐患。

3.3 每个液压油站增加一个液压油压力远传测点

从液控蝶阀液压油站,引出1根不锈钢管(￠14×20Cr18Ni19)至就地液压油泵控制箱内,将增加的压力变送器及原有的压力低,压力高开关信号均安装在仪表保护柜内,实现压力高、低开关的分离,上传至DCS。原有的压力开关作为液压油泵的联锁启停信号,油压模拟量信号在画面上作为压力显示点,便于运行人员监视。

3.4 整改液控蝶阀就地控制柜,改善防雨措施。

重新做防雨防潮液控蝶阀就地控制柜,控制面板加装可打开的透明防雨保护罩盖,既方便运行人员就地操作与监视,也防止雨水经控制面板渗入,影响电气回路控制,消除安全隐患。

4 方案实施后效果