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(guó)內(nèi)隔膜堿燒堿產(chǎn)能的不斷升級(jí)，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(wèn)題

　　2.1油箱油溫低，引起油管路異常振動(dòng)并造成異響

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

　　在開車前，我們要觀察油箱油溫是否超過(guò)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(shí)在自動(dòng)情況下，油溫低于25℃時(shí)，可能會(huì)觸發(fā)油溫加熱器啟動(dòng)并同時(shí)強(qiáng)制啟動(dòng)輔助油泵。如果發(fā)現(xiàn)油加熱器在加熱而油泵未啟動(dòng)應(yīng)立即手動(dòng)停止油加熱器，并請(qǐng)專業(yè)人員檢查錯(cuò)誤的程序邏輯。

　　當(dāng)循環(huán)的油溫觸點(diǎn)檢測(cè)到溫度達(dá)到25℃時(shí)，加熱器停止同時(shí)輔助油泵停止。這里存在一個(gè)問(wèn)題，即測(cè)量的油溫可能是一股暖流經(jīng)過(guò)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(dòng)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(bào)警的原因，從邏輯圖來(lái)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(gè)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(dòng)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(duì)于氯氣壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，在PLC中是有控制要求的。對(duì)于一定的進(jìn)口壓力和出口溫度來(lái)說(shuō)，其流量和壓力有相應(yīng)的防喘控制對(duì)應(yīng)關(guān)系，其壓力變化速率達(dá)到其防喘控制值會(huì)觸發(fā)喘振報(bào)警，當(dāng)一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，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(cè)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(wú)法調(diào)節(jié)進(jìn)口負(fù)壓，造成壓力劇烈波動(dòng)

　　氯氣透平壓縮機(jī)初開車時(shí)，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(shí)，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(shí)以氮?dú)鉃闅怏w源，氯氣一到四級(jí)各級(jí)的壓縮壓力呈現(xiàn)一級(jí)相較于氯氣運(yùn)行時(shí)偏高而四級(jí)偏低的情況，同時(shí)電機(jī)的電流相較于氯氣而言，運(yùn)行時(shí)電流明顯偏低，造成初開車時(shí)，旁路防喘控制閥在氮?dú)膺\(yùn)行時(shí)，始終處于防喘全開狀態(tài)。

　　此時(shí)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(gè)時(shí)候由于電解來(lái)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(gè)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(dòng)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(dòng)頻繁啟動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)油加熱器與輔助油泵的自動(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)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(shí)通過(guò)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(dòng)呈現(xiàn)紊流非均態(tài)。這就造成了油加熱器在自動(dòng)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(dòng)/停止/手動(dòng)”按鈕，同時(shí)設(shè)置當(dāng)油加熱器強(qiáng)制啟動(dòng)時(shí)，油泵無(wú)論處于手動(dòng)、自動(dòng)還是停止?fàn)顟B(tài)，輔助油泵必須強(qiáng)制啟動(dòng)，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(jí)負(fù)荷，確保無(wú)論何種情況下其都能正常運(yùn)行，同時(shí)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(shí)間間隔的合理性。在這四個(gè)參數(shù)中，進(jìn)口壓力的波動(dòng)范圍為-50KPa～50KPa，這個(gè)參數(shù)在控制時(shí)，不具有決定性作用。出口溫度往往被系統(tǒng)強(qiáng)制定一個(gè)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(shí)壓力取樣的時(shí)間間隔往往較小，比如PLC中原始設(shè)定的50ms取樣一次，并對(duì)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(wú)法正常運(yùn)行。后經(jīng)過(guò)溝通，對(duì)取樣間隔時(shí)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(guò)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(dòng)，觸發(fā)防喘報(bào)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(shí)，由于氯氣壓縮機(jī)機(jī)組的保護(hù)特性，從原始沒(méi)有保護(hù)跳停的納氏泵過(guò)渡到氯氣透平壓縮機(jī)，心理上沒(méi)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(shí)，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(huì)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(wú)法調(diào)節(jié)進(jìn)口負(fù)壓，造成壓力劇烈波動(dòng)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(gè)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(shí)，防喘控制閥會(huì)強(qiáng)制打開至PLC計(jì)算出的所需流量對(duì)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(shí)，才允許操作員對(duì)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(wú)法順利吸入電解來(lái)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(dòng)力來(lái)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)庵鸩脚欧拧＿@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(gè)過(guò)程顯示出的典型特征是，氣體變純氯氣的過(guò)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(shí)，可以適當(dāng)關(guān)小5%開度，比如控制90%，實(shí)際顯示95%，就說(shuō)明PLC計(jì)算出的防喘流量防喘控制閥必須開95%才夠。這時(shí)候設(shè)定90%開度，什么時(shí)候發(fā)現(xiàn)開度趨向于設(shè)定的值直至一致的時(shí)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(gè)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(lái)中國(guó)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(guò)程中難免遇到很多控制的問(wèn)題，謹(jǐn)以此文與各位共享，不到之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。