內(nèi)蒙古蘭太鈉業(yè)有限公司( 以下簡稱“公司”)利用低溫低壓法進行氯氣的液化。目前，保障螺桿氟冷液化機組安全運行的保護連鎖只有油溫高溫停機保護、排氣壓力高壓停機保護。保障螺桿氟冷液化機組高效運行的方法有: 人工適時調(diào)節(jié)冷凍溫度或液氯尾氣閥以提高液化效率; 人工適時調(diào)節(jié)機組內(nèi)制冷劑的循環(huán)量來控制機組的制冷量; 人工適時調(diào)節(jié)循環(huán)水閥控制油溫，人工適時調(diào)節(jié)油位。因此，為了加強氯氣安全生產(chǎn)管理，歸檔重要設備參數(shù)，盡量降低操作員對設備的誤操作，氯氣液化工藝的自動化改造勢在必行。
1 需要實現(xiàn)的控制功能統(tǒng)計
公司各專業(yè)人員積*參與，與*三方進行現(xiàn)場勘查和充分溝通后，確定了以下九項需要實現(xiàn)的控制功能。這些功能主要是冷凍機油溫自動控制功能、設備停機后自動回收制冷劑功能、冷凍機自動加載與卸載控制功能、冷凍機重要參數(shù)顯示、預報警、報警功能、遠程開停機功能、重要數(shù)據(jù)歸檔功能、根據(jù)壓縮機吸氣壓力自動控制儲氟罐往蒸發(fā)器供液功能、增加高壓儲氟罐液位信號遠程功能。要實現(xiàn)上述功能需增加一臺 PLC 機柜，將油溫、油壓等模擬量信號進行采集，機組現(xiàn)場控制柜上加裝觸摸屏用于現(xiàn)場控制與參數(shù)顯示，監(jiān)控室加裝上位機安裝冷凍機機組組態(tài)程序，將原手動調(diào)節(jié)閥更換為電動調(diào)節(jié)閥或電磁閥等工作。
2 功能控制描述
2．1 冷凍機油溫自動控制功能
將原油冷凝器循環(huán)水進口閥門更換為電動調(diào)節(jié)閥，在機頭部位加裝溫度探頭 T3。當設備運行后通過油溫 T3 對電動調(diào)節(jié)閥進行閉環(huán)控制，使電動調(diào)節(jié)閥能夠隨著油溫的變化自動調(diào)整開關度。此功能達到后可代替人工調(diào)節(jié)循環(huán)水閥。閉環(huán)控制性能如下: (1) 可選擇自動與手動控制; (2) 自動控制設定控制目標值; (3) 設定自動控制目標正反作用; (4)設定自動控制目標限制*小/*大開度值; (5) 手動控制根據(jù)要求選擇閥門開度對目標溫度進行調(diào)節(jié); (6) 自動調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場可以用手輪調(diào)節(jié)，安裝在進口管手動閥的出口端。
2．2 冷凍機吸氣壓力與電子膨脹閥自動控制功能
及設備停機后自動回收制冷劑功能
在儲氟罐往蒸發(fā)器供氟利昂的主管道上加裝旁通冷媒球閥，主管道上加裝電子膨脹閥，與壓縮機吸氣壓力實現(xiàn)閉環(huán)控制。當設備運行時，旁通冷媒球閥保持常閉狀態(tài)，電子膨脹閥隨著吸氣壓力的變化調(diào)節(jié)開關度，自動控制儲氟罐往蒸發(fā)器供液量的大小，實現(xiàn)目標自動調(diào)節(jié)。此功能達到后可代替人工調(diào)節(jié)機組內(nèi)制冷劑的循環(huán)量，詳情如下: (1) 可選擇自動與手動控制; (2) 自動控制設定控制目標值; (3) 設定自動控制目標正反作用; (4) 設定自動控制目標限制*小/*大開度值; (5) 手動控制根據(jù)要求選擇閥門開度對目標溫度進行調(diào)節(jié); (6) 電子膨脹閥與現(xiàn)場手動閥并聯(lián)安裝。在設備停機時可在遠程端或就地端選擇制冷劑回收，系統(tǒng)會根據(jù)特定程序?qū)鋬鰴C進行制冷劑回收程序，當回收成功后冷凍機會自動進行停機。
2．3 冷凍機自動加載與卸載控制功能
將原能量調(diào)節(jié)閥( 四通換向閥) 上的手動閥更換為電磁閥，根據(jù)壓縮機吸氣溫度 T2 對能量調(diào)節(jié)電磁閥進行自動能量調(diào)節(jié)，可在現(xiàn)場觸摸屏或后臺上位機上選擇自動加卸載或手動加卸載。此功能達到后可代替人工調(diào)節(jié)機組加卸載。
2．4 冷凍機重要參數(shù)顯示、預報警、報警功能
由于冷凍機排氣溫度、儲氟器液位、冷凍機排氣壓力、冷凍機吸氣溫度、冷凍機吸氣壓力、冷凍機油溫溫度、冷凍機油壓壓差、冷卻循環(huán)水溫度等參數(shù)已接入 DCS，可通過更換一進二出信號隔離柵或新裝探頭等措施，上傳至 PLC 模塊內(nèi)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過光纖上傳至上位機。組態(tài)內(nèi)容包含冷卻循環(huán)水壓力報警提示、報警停機。參數(shù)自動記錄、參數(shù)自動報表等功能。在控制柜內(nèi)加裝電流互感器，將信號上傳，實現(xiàn)冷凍機電流遠程顯示，編程內(nèi)增加排氣壓力高報警停車功能。
2．5 遠程開停機功能
實現(xiàn)遠程停機功能，在崗位操作臺上加裝急停按鈕( 硬件連接控制) ，以應對突發(fā)情況。
2．6 將儲氟器液位顯示實現(xiàn)遠程顯示功能
將儲氟器原玻璃管液位計更換為真空夾套磁翻板液位計，真空夾套磁翻板液位計可用于各種塔、罐、槽、球型容器和鍋爐等設備的介質(zhì)液位檢測。該系列的液位計可以做到高密封，防泄漏和適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場合。它彌補了玻璃板（管）液位計指示清晰度差、易破裂等缺陷，且全過程測量無盲區(qū)，顯示清晰、測量范圍大。將 4 mA ～ 20 mA 信 號 接 入 PLC 模 擬 量 模 塊AE08，實現(xiàn)儲氟罐液位的遠程顯示功能，代替人工現(xiàn)場巡檢工作。
2．7 所有工藝參數(shù)實現(xiàn)聲光報警功能
冷凍機原有的保護不拆除，實現(xiàn)硬件與軟件雙重保護。控制柜采用 UPS 供電，確保在全廠停電的狀態(tài)下，電動閥可關閉。
3 改造實施
從施工方案的編制評審、儀表控制線路的布設、儀表閥的安裝調(diào)試、系統(tǒng)編程到系統(tǒng)的接線調(diào)試，歷經(jīng)緊張的一個月時間，完成了改造工程的現(xiàn)場實施。主要畫面提供: 生產(chǎn)控制---冷凍機操作參數(shù)顯示，數(shù)據(jù)查詢---歷史數(shù)據(jù)曲線，操作說明---重要操作說明資料，系統(tǒng)設置---權限分配和時鐘設置，輸入輸出檢查---檢查 CPU 的工作情況、模擬量斷線、短路自我檢查，參數(shù)設置---模擬量量程、模擬量修正、報警參數(shù)設置、維護保養(yǎng)時間設置，曲線查詢---模擬量每時每刻的監(jiān)控曲線，便于查詢系統(tǒng)性能，故障查詢---傳感器斷( 短) 路、設備故障、溫度壓力預報警或報警、維護保養(yǎng)，操作權限分配---操作員、維修員、工程師、主管，以及打印系統(tǒng)參數(shù)及畫面。
4 結束語
在前期的改造實施和調(diào)試后，經(jīng)過兩個月的試運行和跟蹤驗證，氯氣液化系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項工藝指標均優(yōu)于改造前。通過氯氣液化工藝的自動化改造，克服了改造前存在的人工調(diào)節(jié)頻繁、液化機組運行效率低、運行維護成本高等缺點，為企業(yè)的減員增效和安全生產(chǎn)奠定了工藝基礎。