氯气压缩机一键开车自动化改造

孙成芳,王智远，黄学文

(1.万华化学(宁波)氯碱有限公司，浙江 宁波 315812；2.宁波美诺华药业股份有限公司，浙江 宁波 315040)

万华化学(宁波)氯碱有限公司(以下简称“万华宁波氯碱”)目前烧碱产能为55万t/a，分3期完成。氯氢工序有3台氯气压缩机输送氯气，A、B机带1期和3期负荷，C机带2期负荷。在氯气压缩机开车过程中，由于操作频繁，如果由人工进行，失误率增大，具有安全风险，因此，万华宁波氯碱对氯气压缩机进行了一键开车自动化改造。

1 氯气压缩机的工作原理

氯气压缩机负责将干燥氯气加压、冷却后，输送至氯气液化、次氯酸钠等用氯工序；同时，通过调节氯气透平机组的工作负荷，保持其入口有一个稳定的压力，从而实现离子膜电解氯气总管的压力平稳。

本岗位采用德国西门子公司生产的离心式多级压缩机组进行氯气的压缩及输送。离心式多级压缩机组也称透平压缩机，它的工作原理与离心泵类似，通过涡轮的高速转动，产生离心力，将气体压缩。压缩后的气体压力升高，产生输送动力。

气体在压缩机内每经过一级压缩，体积缩小，压力按比例上升，温度升高。为了实现再次压缩以获得更高压力，每级压缩后的气体必须经过一个冷却器，用水冷却以降低温度。冷却过程中，气体的体积和压力不变。

氯气压缩机具有转速高、输送量大、耗能低的特点。因此，它对气体杂质含量的要求也相应较高，特别是含水量，氯气压缩机要求一级入口的氯气含水质量分数在5×10-5以下。

2 氯气压缩机手动开车存在的问题

2.1 氯气压缩机开车过程

氯气压缩机开车主要包括以下4个过程：①开车准备,②进口充氮,③氮气开车,④并网操作。

2.2 氯气压缩机手动开车存在的问题

(1)氯气压缩机充氮阀为手动阀，在开车期间需现场动作手阀，动作频次较多。开车前，向进口充氮须将压力提高至开车指标，然后启动氯气压缩机。在启动氯气压缩机的瞬间，由于抽力较大，进口压力会低至负压，现场人员须凭借操作经验根据进口压力变化来调节氮气手阀开度，难度大，失误率增大。

(2)氯气压缩机进口蝶阀为手动阀，在开车期间接收氯气前，需现场人员把该阀门缓慢全开，由于阀门过大，打开时间较持久，且开阀门期间会导致压力波动，需现场与DCS操作人员配合调节氯气压缩机进口氮气及出口开度等，以稳定压力。该操作难度大，易出现失误，存在安全风险。

综上手动开车过程中存在的问题，万华宁波氯碱决定对氯气压缩机进行一键开车自动化改造。

3 氯气压缩机自动化开车改造

3.1 改造思路

在氯气压缩机进口增加调节阀，由顺控程序控制阀门，从而达到无人操作水平。

3.2 顺控开车程序

氯气压缩机开车选择：原始开车“First”或并网开车“Combine”。

控制程序有以下4个功能：程序开始“Start”，程序紧停“Stop”，程序手动“Reset”，程序暂停“Suspend”。

故障监测：当前故障显示CURRENT FAIL，上一次故障显示LAST FAIL。

程序保护：当开车过程中触发联锁条件时，顺控程序停止运行，联锁氯气压缩机停车。

3.3 氯气压缩机顺控开车改造难点及解决方法

(1)氯气压缩机开车过程须控制氯气总管压力在一定范围，由于氯气压缩机进口导叶及回流控制方式采用PIC，在DCS中无法直接控制氯气总管压力。进口导叶控制回路为进口压力，而回流调节阀须控制阀门开度，给控制造成困难。

对于该困难点，利用程序控制逻辑性的优点，增加氯气总管压力限制区间，设定上限及下限。在开车升电流过程中，随着氯气量的不断增加，氯气总管压力逐渐呈现上升趋势，给定进口导叶开大的速率及回流调节阀关小速率来控制压力。

下面以进口导叶动作为例进行说明：当氯气总管压力高于上限，进口导叶按照一定速率逐渐开大；当氯气总管压力低于下限，进口导叶按照一定速率逐渐关小。当氯气总管压力在控制范围时，进口导叶暂停动作，从而达到控制氯气总管压力在控制范围。根据压力控制要求，该范围在DCS上设定。

(2)启动氯气压缩机的瞬间由于抽力过大导致进口压力为负压，需要进口氮气立即进行补充，防止大负压导致氯气压缩机停车。对于该操作，增加程序自动控制，当程序监测到氯气压缩机运行信号变为“ON”时，给定氮气调节阀开度，当监测到进口压力上升大于一定数值后给定氮气调节阀一个设定值，随后根据进口压力调节氮气阀开度，将进口压力控制在要求范围之内。

(3)氯气压缩机回流控制循环流量，由于开车初期，氯气纯度较低，循环流量较低，回流无法动作，在开车期间增加循环流量实时监测。待循环流量达到一定量，且回流调节阀反馈达到阀门设定开度时，证明回流可动作；程序判定以上两个条件均满足后，再给定回流调节关小速率。

3.4 氯气压缩机顺控开车流程

(1)现场准备确认：现场操作人员进行现场准备，准备完成后反馈给DCS控制人员。

(2)开车条件确认：DCS操作人员确认压缩机开车条件均满足，压缩机自检完成后按下确认按钮。

(3)进口充氮：自动调节氮气阀门开度，进行充氮。

(4)现场启动：进口压力达到启动条件，现场启动压缩机，程序监测运行信号。

(5)氮气开车：自动调节氮气开度，稳定进口压力。

(6)开车分支选择：DCS操作人员选择首次开车或并网开车。

(7)并入氯气：根据开车分支选择进行自动调节及氯气并网操作。

4 结语

随着智能化的提升，万华宁波氯碱先后完成了氯气压缩机在线切换及一键开车顺控的投用，不但提高了产能，减少了人工操作，降低了人工误操作的风险，更是提升了氯气压缩机自动化程度，推进了智能工厂的建设。