用DMAX和DMIN函数为氯气压缩机进气导叶阀开度设限

张志宽 司涛涛

(1.昊华宇航化工有限责任公司，河南 焦作 454000；2.河南佰利联化学股份有限公司，河南 焦作 454000)

在氯碱生产过程中，采用氯气压缩机对氯气进行加压，进气导叶阀是为氯气压缩机提供原料气的第一道关卡，其开度波动直接影响压缩机的运行和与其相连的其他系统的运行，尤其在烧碱制备中它是稳定电解槽槽头气相压力的关键控制点，电解槽的稳定连续运行与氯气压缩机进气导叶阀的开度是否在合理区间关联极大。由于氯气压缩机的加压对象特殊，而且在烧碱生产过程中对其稳定性的要求也非常高，因而成为烧碱生产过程中需要重点关注的对象。

笔者以昊华宇航化工有限责任公司年产24万t烧碱生产装置为例，阐述采用CS3000的DMAX和DMIN函数为装置的氯气压缩机进气导叶阀的开度设限的方法。

1 氯气压缩机①

烧碱生产是由电解食盐水溶液制取烧碱、氯气和氢气的工业生产过程，其反应式为：

生产过程中Cl2大量产生，而对于Cl2的妥善处理是实现连续生产的关键。湿Cl2经过洗涤和干燥后，由氯气压缩机加压，为后续工艺提供带压氯气。昊华宇航化工有限责任公司的年产24万t烧碱装置的带压氯气在后续工艺中分两路：一路为合成炉(H2在Cl2中燃烧)提供稳定的助燃剂，一路为氯气液化提供稳定原料。可见，氯气压缩机是烧碱生产中的关键设备，它能稳定电解槽槽头的气相压力，为持续稳定地生产提供保证。

氯气压缩机为叶片旋转式离心压缩机(即透平式压缩机)。由电机输出轴连接增速箱，增速箱带动压缩机叶轮高速旋转，高速旋转的叶轮给予被压缩气体离心力，并在扩压通道中给予气体扩压作用，使气体压力升高。

如图1所示，吸入侧流入压缩机的气体压力为p1、温度为T1，排出侧流出压缩机的气体压力为p2、温度为T2，流经压缩机的气体流速为Q，工作点(图2)即为在流率范围内的实际压力比值(p2/p1)。

图1 压缩机的工作过程

图2 压缩机工作点确定

2 进气导叶阀及其开度设限

进气导叶阀的结构如图3所示，可调进气导叶的剖视图如图4所示。

图3 进气导叶阀结构示意图

图4 可调进气导叶剖视图

结合图3、4，通过气动执行机构(10)带动连杆(80)将力传到齿轮(60)上，从而拨动棘轮(70)带动导叶(30)转动，导叶旋转角度通过比例尺(350)反映。

进气导叶阀开度波动较大会引起氯气压缩机发生喘振，以用电槽系统氯气压力波动，进而影响氯气和氢气的压差(氯氢压差低低限值仅为-1kPa、高高限值为9kPa，其工作范围很窄)，如果氯气和氢气的压差达到低低限值或高高限值，整个电槽系统就会停车。可见，控制进气导叶阀的开度对系统稳定非常重要。

通过对被控变量氯气压力设限，即可控制氯气压缩机进气导叶阀开度在平稳范围。笔者通过软件设置进气导叶阀的开度，以避免操作工误操作。为此，根据工艺要求补充了进气导叶阀设限程序。

在CS3000中可以使用计算块调用其函数，在计算块内部书写程序，控制某参数的输出值。

笔者决定运用DMAX和DMIN函数解决透平机进气导叶阀开度设限。此处，函数要控制的量是阀门开度，而阀门开度受进气压力控制。又因为进气压力变化范围极小，所以其受控变量使用的数据类型为double型，以下是CS3000系统对DMAX和DMIN函数的解释：

a. 最大值——DMAX(arg1,arg2,…)。DMAX是从引数的目录中返还最大值的函数。引数的个数最大是32，引数的型和结果的型都是double。

b. 最小值——DMIN(arg1,arg2,…)。DMIN是从引数的目录中返还最小值的函数。引数的个数最大是32，引数的型和结果的型是double。

昊华宇航化工有限责任公司的3#系统中，采用CS3000的Contorl Drawing Buidler编辑Drawing增加CAL-3451B计算块，并在块中编辑如图5所示语句，通过对被控变量PIC-3451B设定值的限制，进而对进气导叶阀(IGV)开度进行限制，确保了进气压力和系统的稳定。

图5 进气导叶阀的上下设限程序

调节阀门开度限值的人机界面是操作者能否实现依据生产需求进行限值调整的必要条件。笔者在如图6所示的流程画面上制作了CAL-3451B计算块的P01和P02输入窗口即为PIC-3451B的上下限输入窗口。

图7为实现PIC-3451B上限数据与CAL-3451B的P01绑定的画面。同理对PIC-3451B下限数据也做数据绑定处理。然后将画面下装生效后，即可获得PIC-3451B上下限的人机界面。操作工点击图7中右上角“???????”框，输入工艺要求的数值即可。

图6 主流程

图7 数据绑定画面

3 结束语

昊华宇航化工有限责任公司的年产24万t烧碱生产装置的3#系统自开车以来，出现过操作工误操作氯气压缩机进气导叶阀开度而导致系统全停的事故。公司组织技术人员新增程序并投运后，再没有出现过因此类停车事故，新增程序实现了系统自纠错，保障了生产的稳定运行。