防喘振调节阀在硝酸四合一机组控制系统中的应用

杜春瑞 赵素平（烟台巨力精细化工股份有限公司， 山东 莱阳 265200）

防喘振调节阀在硝酸四合一机组控制系统中的应用

杜春瑞 赵素平（烟台巨力精细化工股份有限公司， 山东 莱阳 265200）

本文介绍了硝酸四合一机组的工艺流程，PLC控制系统配置，防喘振控制，FISHER防喘振阀工作原理及在四合一机组系统中的作用。

防喘振；调节阀；硝酸机组；控制系统；应用

我公司使用间接法是先制得稀硝酸，然后在将稀硝酸在脱水剂存在的情况下进行蒸馏，制得浓硝酸。硝酸是一种有最高沸点的水溶液，其最高恒沸点为121.9 ℃，相应的浓度68.4%，欲将稀硝酸直接蒸馏浓缩不可能得到浓硝酸，只有在脱水剂的作用下才能使稀硝酸浓缩为98%以上的浓硝酸。所以根据脱水剂的不同，间接法浓硝酸生产工艺又分为硝镁法和硫酸法。硝镁法同硫酸法相比较，技术成熟、可靠、设备结构较简单，没有硫酸的强腐蚀和污染，产品质量和操作环境较好，因而从20世纪60年代以来被广泛采用，已逐步形成一条先进合理可靠的生产工艺路线；由轴流压缩机、氧化氮压缩机、尾气膨胀透平机、汽轮机、齿轮箱和联轴器组成，并配套有辅机，包括润滑调节油站，动力油站等；我公司防喘振调节阀在四合一机组控制中起到了很好地防喘振作用。

1　工艺流程

该项目有液氨储存、稀硝酸、浓硝酸、硝酸储存、液氨罐区等组成，由外管送来的大部分液氨进入1#液氨蒸发器蒸发，与来自吸收塔的上部冷却水换热。其余的液氨被冷却水在2#蒸发器中蒸发，蒸发压力维持在0.55MPa，其中的油和水在氨辅助蒸发器中被分离，由蒸发器得到的气氨，送到氨过热器中，被蒸汽过热到100℃左右，进入气氨过滤器，进一步除去油和机械杂质后，到氨-空气混合器与空气混合。

空气经三级过滤除去机械杂质后，进入空气压缩机，被加压到0.45MPa（a），温度236℃左右，被压缩的空气分为一次空气和二次空气。二次空气用于成品酸的漂白，一次空气则送入氨空气混合器，控制氨流量以保持氨浓度为9.6%左右，然后将氨空混合气送到氨氧化炉中。

空气压缩机、氧化氮压缩机、尾气透平、蒸汽透平四部分组成了“四合一”机组。

2　PLC控制系统

PLC选用美国GE公司的PAC-7i控制系统，控制器的电源、CPU、通讯均冗余配置，I/O模块选用Versamax 模件，监控软件采用IFIX4.0中文版，完成机组的数据采集、贮存、运算、过程调节、逻辑控制等全部功能。

设两台操作站，其中一台为操作员专用；另一台具有工程师、操作员两种属性，作为工程师属性时用于系统软件组态编程、在线修改、信号强制、模拟调试和系统维护。当作为操作员属性时，同样可以监视操作控制机组。操作站配置为DELL主流商用机、中文操作平台、24” LCD。设置一台A3针式打印机，做为报表打印、画面的硬拷贝及报警信息打印。报表打印将对整个机组的运行参数定时自动报出，也可以人为随机报表。PLC预留与DCS的通讯接口（冗余）。

主要监视操作控制画面：

总貌画面、流程图画面、压缩机流程、汽机蒸汽系统、汽机调节系统、尾气透平系统、润滑油系统流程、系统配置图、油泵运行监视图、空压机逆流监视画面、机组启动条件画面、运行工况特性曲线、防喘振特性曲线、趋势记录曲线画面、机组启动/停止趋势曲线、时趋势曲线、历史趋势曲线、报警监视画面、操作画面（可实现对阀门、油泵及电加热器的手动控制）。

通过以上画面，可以方便、直观的监视和控制整个机组的运行状况，既保证整个机组安全可靠，以满足工艺要求处于最佳运行工况。

3　防喘振控制

喘振是透平机械固有特性，喘振对压缩机造成的危害非常大，表现如下。

①当喘振脉动气流频率与压缩机固有频率一样时，会引起压缩机共振。②轴流压缩机进入喘振工况，若不及时排除，由于工艺系统和管网的容量很大，就会产生持续逆流。

由于出口压力高，压缩机气体不能畅通输出，则旋转机械能将其转化为热能使叶片膨胀，由于轴流压缩机动叶与静叶间隙很小，会造成动叶与静叶的相碰而损坏轴流压缩机。对轴流压缩机而言，喘振所造成的危害比其它类型的压缩机严重的多。对于硝酸装置，喘振还会严重影响进入氧化炉气体的氨空比，严重危害设备及其人身安全。因此绝对不允许发生喘振，一旦发生喘振，马上要联锁停机，放空阀全开，不需要进行防喘振调节，只是喘振保护。

4　防喘振阀工作原理及过程

硝酸现场稀硝二楼，四合一机组北侧，安装有费希尔防喘振调节阀一台，防喘振阀主要由以下三部分构成：阀门、执行机构、控制系统及附件；阀门主要作用是实现阀位精准控制，快开慢关。在故障状态下快速打开阀门《安全状态》保护风机；气源通过减压阀分为两路，一路连接放大器输入，一路连接定位器输入，定位器输出-三通电磁阀，一进一出一排气。

电磁阀输出通往放大器信号控制口，通过不同的信号压力大小，放大器输出增加流量后的气源，通往快排阀；快排阀一进一出一排气。进口压力低于出口压力时排气。正常进口压力高于出口，正常输出；快排阀有个旁路，旁路带一个针型阀，用于控制快排阀前后压差。

5　结语

实践证明，我公司防喘振调节阀在硝酸四合一机组的自动控制系统中应用效果良好，PLC控制系统配置合理，方案简单可靠，此硝酸四合一机组控制系统7年来运行平稳，防喘振调节阀有效地防止了喘振的产生，对硝酸装置的安全稳定生产起到至关重要的作用。