1、引言

　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】氯氣透平壓縮機(jī)作為氯堿生產(chǎn)核心設(shè)備，其在隔膜堿系統(tǒng)及離子膜燒堿系統(tǒng)均得到廣泛應(yīng)用。隨著國內(nèi)隔膜堿燒堿產(chǎn)能的不斷升級，新上替代的離子膜燒堿均淘汰了落后的納氏泵，使用氯氣透平壓縮機(jī)作為氯氣壓縮和輸送的設(shè)備。

　　2、氯氣透平壓縮機(jī)初開車可能遇到的問題

　　2.1油箱油溫低，引起油管路異常振動并造成異響

　　氯氣透平壓縮機(jī)在初開車時，油溫不能過低。在冬季長時間停車后開車時，油溫過低會導(dǎo)致油品因黏度過大，輔助油泵抽出的油在經(jīng)過油冷卻器后的過濾器時阻力過大，使得油過濾器油壓差泛紅顯示油過濾器堵塞的癥狀，這種情況實(shí)際上并非油過濾器堵塞，而是油溫過低導(dǎo)致。

　　在開車前，我們要觀察油箱油溫是否超過25℃，如果低于25℃，可以使用油箱自帶的電加熱器進(jìn)行加熱。此時在自動情況下，油溫低于25℃時，可能會觸發(fā)油溫加熱器啟動并同時強(qiáng)制啟動輔助油泵。如果發(fā)現(xiàn)油加熱器在加熱而油泵未啟動應(yīng)立即手動停止油加熱器，并請專業(yè)人員檢查錯誤的程序邏輯。

　　當(dāng)循環(huán)的油溫觸點(diǎn)檢測到溫度達(dá)到25℃時，加熱器停止同時輔助油泵停止。這里存在一個問題，即測量的油溫可能是一股暖流經(jīng)過了觸點(diǎn)，而非油箱整體油溫已經(jīng)普遍25℃，從而導(dǎo)致油加熱器和輔助油泵在正式開機(jī)前加熱油的階段頻繁自動啟停。

　　2.2氯氣壓縮機(jī)PLC控制器頻繁顯示喘振觸發(fā)停車

　　引起氯氣壓縮機(jī)初開車PLC頻繁顯示喘振報警的原因，從邏輯圖來看，氯氣壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力、出口壓力、出口流量、出口溫度四個參數(shù)決定，在PLC控制邏輯中進(jìn)行運(yùn)算，由PLC作出氯氣壓縮機(jī)是否喘振并作出是否自動停車并打開防喘控制閥，或者立即停車，全開防喘控制閥及排空閥的決定。

　　其中出口壓力的變化速率，對于氯氣壓縮機(jī)來說，在PLC中是有控制要求的。對于一定的進(jìn)口壓力和出口溫度來說，其流量和壓力有相應(yīng)的防喘控制對應(yīng)關(guān)系，其壓力變化速率達(dá)到其防喘控制值會觸發(fā)喘振報警，當(dāng)一定的時間內(nèi)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時，氯氣壓縮機(jī)停車。下圖為防喘控制四參數(shù)關(guān)系圖：

　　2.3初開車聯(lián)鎖值關(guān)注度不夠，觸發(fā)停車

　　氯氣透平壓縮機(jī)系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的納氏泵而言，觸發(fā)系統(tǒng)停車的參數(shù)更多，尤其油站系統(tǒng)、電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、壓縮機(jī)運(yùn)行安全監(jiān)測系統(tǒng)觸發(fā)停車的參數(shù)很多。下表是一些其通常觸發(fā)停車可供參考的參數(shù)點(diǎn)：

　　2.4氯氣壓縮機(jī)無法調(diào)節(jié)進(jìn)口負(fù)壓，造成壓力劇烈波動

　　氯氣透平壓縮機(jī)初開車時，使用氮?dú)庾鳛殚_車的氣體源，而氯氣透平壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)時，是以氯氣為設(shè)計(jì)條件的。氯氣的摩爾質(zhì)量為71g/mol，而氮?dú)鉃?8g/mol，氯氣的摩爾質(zhì)量是氮?dú)獾?.5倍，這就決定了開車時以氮?dú)鉃闅怏w源，氯氣一到四級各級的壓縮壓力呈現(xiàn)一級相較于氯氣運(yùn)行時偏高而四級偏低的情況，同時電機(jī)的電流相較于氯氣而言，運(yùn)行時電流明顯偏低，造成初開車時，旁路防喘控制閥在氮?dú)膺\(yùn)行時，始終處于防喘全開狀態(tài)。

　　此時氯氣壓縮機(jī)在PLC的邏輯判斷中，出口壓力和流量都偏低，導(dǎo)致防喘控制閥強(qiáng)制全開。這個時候由于電解來的氯氣與氯氣壓縮機(jī)之間存在著管線和設(shè)備的阻力，這些設(shè)備和管線之中又存在著大量的空氣或者空氣和氯氣的混合氣體，分子量偏低，且這些氣體不可液化，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的氣體不能順利地被抽進(jìn)壓縮機(jī)組并輸送至液化工序進(jìn)行液化，造成液化系統(tǒng)壓力升高，氯氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力波動劇烈。

　　3、控制方案研究與解決

　　3.1油箱油溫低，油加熱器自動頻繁啟動的解決方案

　　原因分析：在原始程序設(shè)計(jì)中，根據(jù)油溫來實(shí)現(xiàn)油加熱器與輔助油泵的自動聯(lián)鎖啟停，在油箱中被加熱的油與泵之間存在折流板與過濾板，油在油箱一側(cè)的底部被加熱，在油箱另一側(cè)底部被抽出，上層油呈現(xiàn)冷態(tài)，下層油呈現(xiàn)熱態(tài)。油由于被加熱密度降低，上層冷油由于密度大，向下與冷油滲透式融合，此過程油在紊流非均態(tài)情況下，流體本身呈現(xiàn)與管道流不一樣的特性。油箱液位在油加熱的過程中是維持不變的，熱油被回流至油箱頂部進(jìn)入油箱，這時通過油泵的循環(huán)作用，將底層的熱油強(qiáng)制抽出從油箱頂部進(jìn)入循環(huán)，觸使部分熱油從頂部沖擊方式進(jìn)入冷油，從而使油在油箱中的流動呈現(xiàn)紊流非均態(tài)。這就造成了油加熱器在自動運(yùn)行情況下，油加熱器與輔助油泵被迫頻繁強(qiáng)制啟停。

　　解決的方案是，油泵和油加熱器均設(shè)置“自動/停止/手動”按鈕，同時設(shè)置當(dāng)油加熱器強(qiáng)制啟動時，油泵無論處于手動、自動還是停止?fàn)顟B(tài)，輔助油泵必須強(qiáng)制啟動，以防止局部加熱不能循環(huán)的情況發(fā)生。鑒于油泵可能在特殊情況下失電，輔助油泵需接入一級負(fù)荷，確保無論何種情況下其都能正常運(yùn)行，同時也是確保氯氣壓縮機(jī)異常失電情況下安全的必要保障。

　　3.2氯氣壓縮機(jī)PLC控制器頻繁顯示喘振觸發(fā)停車的解決方法

　　檢查參數(shù)取樣時間間隔的合理性。在這四個參數(shù)中，進(jìn)口壓力的波動范圍為-50KPa～50KPa，這個參數(shù)在控制時，不具有決定性作用。出口溫度往往被系統(tǒng)強(qiáng)制定一個值，可能為32℃；那么決定喘振的因素就在出口壓力和流量上，而初開車時壓力取樣的時間間隔往往較小，比如PLC中原始設(shè)定的50ms取樣一次，并對該區(qū)間壓力的變化進(jìn)行壓力變化速率的計(jì)算，導(dǎo)致氯氣壓縮機(jī)無法正常運(yùn)行。后經(jīng)過溝通，對取樣間隔時間進(jìn)行修改，將50ms取樣間隔修改為80ms，氯氣壓縮機(jī)運(yùn)行正常。

　　另外，操作的平滑和穩(wěn)定性是保障氯氣壓縮機(jī)安穩(wěn)度過防喘控制區(qū)的保證，還要杜絕進(jìn)口導(dǎo)葉閥的大開大合，造成流量的劇烈波動，觸發(fā)防喘報警導(dǎo)致跳停。

　　3.3初開車聯(lián)鎖值關(guān)注度不夠，觸發(fā)停車解決方法

　　初開車時，由于氯氣壓縮機(jī)機(jī)組的保護(hù)特性，從原始沒有保護(hù)跳停的納氏泵過渡到氯氣透平壓縮機(jī)，心理上沒有適應(yīng)這種具有參數(shù)強(qiáng)化保護(hù)機(jī)組的模式，在操作時，容易造成操作失誤導(dǎo)致頻繁停機(jī)。

　　這就要求操作員要熟悉氯氣透平壓縮機(jī)機(jī)組所有的參數(shù)，特別是會觸發(fā)停車的參數(shù)。要求加強(qiáng)人員技能培訓(xùn)，轉(zhuǎn)變操作觀念，培養(yǎng)精細(xì)化操作的習(xí)慣。

　　3.4氯氣壓縮機(jī)無法調(diào)節(jié)進(jìn)口負(fù)壓，造成壓力劇烈波動的解決方案

　　這里提供兩種方案，一是增加防喘控制閥旁路閥，大小與防喘控制閥一致，用途在于增大回流，增大流量，從而實(shí)現(xiàn)防喘控制閥的可控。防喘控制閥自身有一個特性，當(dāng)PLC計(jì)算后認(rèn)為流量低于防喘控制所需流量時，防喘控制閥會強(qiáng)制打開至PLC計(jì)算出的所需流量對應(yīng)的閥開度，不受人為控制。只有當(dāng)流量高于該壓力下防喘控制流量時，才允許操作員對其進(jìn)行關(guān)小。當(dāng)防喘控制閥不受控制，意味著氮?dú)庠跈C(jī)組循環(huán)，進(jìn)口無法順利吸入電解來氯氣，增加防喘控制閥旁路可以使得回流量增加，并可代替其在不可控情況下的操作。

　　二是在氮?dú)庾鳛闅庠撮_車的階段，當(dāng)電解送電流后，電解槽出口壓力升高，形成向氯氣壓縮機(jī)進(jìn)口輸送的動力來源，從氯氣壓縮機(jī)出口廢氣閥將氯氣壓縮機(jī)內(nèi)的氮?dú)庵鸩脚欧?。這樣逐步將氯氣壓縮機(jī)機(jī)組內(nèi)部的氮?dú)庥玫然旌蠚獯嬷敝镣耆宦葰獯?，這個過程顯示出的典型特征是，氣體變純氯氣的過程，由于混合氣體分子量的增加，氯氣壓縮機(jī)開始帶量，電機(jī)電流上升，出口壓力與流量開始上升，逐步進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)，防喘控制閥開度變得可控。在控制時，可以適當(dāng)關(guān)小5%開度，比如控制90%，實(shí)際顯示95%，就說明PLC計(jì)算出的防喘流量防喘控制閥必須開95%才夠。這時候設(shè)定90%開度，什么時候發(fā)現(xiàn)開度趨向于設(shè)定的值直至一致的時候，繼續(xù)關(guān)小該閥，這樣就可以一邊關(guān)小回流一邊將電解的氯氣引入氯氣壓縮機(jī)了，從而實(shí)現(xiàn)氯氣透平壓縮機(jī)的穩(wěn)態(tài)操作。

　　4、結(jié)論

　　氯氣透平壓縮機(jī)系統(tǒng)作為一個具有多重保護(hù)控制系統(tǒng)的成熟技術(shù)，其應(yīng)用已有多年。未來中國也將逐步淘汰納氏泵作為氯氣壓縮的主流設(shè)備，用節(jié)能的氯氣透平壓縮機(jī)代替，各公司在初次應(yīng)用的過程中難免遇到很多控制的問題，謹(jǐn)以此文與各位共享，不到之處敬請批評指正。

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