合成氨装置氨气压缩机控制方案总结

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Summary for Ammonia Compressor Control Scheme in Ammonia Unit，ANG De-lin(The Chemical Branch of Qinghai Salt Lake Industry Co.，Ltd.，Golmud Qinghai 816000，China)Abstract：Based on the actual experience of test stage for ammonia compressor unit in the largeammonia plant，sum up the contro1 scheme characteristics of these machine units，such as anti-surgecontrol system.oil control system ，oil mist fan and oil heater etc.，and provide a reference to the largemachine unit test in domestic factories。

Key words：oil control system ：anti-surge control system ；compressor青海盐湖工业股份有限公司化工分公司化肥厂合成氨-期装置中合成循环气和补充气(新鲜气)经氨冷器冷却后在氨分离器分离下来的液氨，经过降压闪蒸后，进入氨冷器壳程(2 氨冷器)，出来的液 氨 即成 品氨 。从 氨冷 器壳 程 (1 氨冷器、2 氨冷器、补充气氨冷器)出来的气氨，以及从液氨贮槽闪蒸出来的气氨进入氨气压缩机，压缩到 1.65 MPa后冷却为成品液氨。流程示 意XV04405如图1。从 2 氨冷器壳程和补充气氨冷器来的气氨进氨气压缩机 1段，从 1 氨冷器壳程和液氨贮槽来的气氨进氨气压缩机 2段 即补气段 。联合压缩机参数如表 1。

氨气压缩机为离心式 ，从 2012年 9月开始试运行，到 2012年 10月正式投入使用，历时 1个月。现就压缩机控制系统的设计修改变更，结合现场实际调试运行后作出的-些控制方案总结如下。

XV04406图 1 合成 氨装置氨气压缩机工艺流程 图收稿 日期 ：2012-11-14作者简介：杨德林 (1980～)，男，青海乐都人 ，助理工程师，现为青海盐湖工业股份有限公司化工分公司尿素- 车间自控技术员。

· 38 · 化工设计通讯 第 39卷表 1 压缩机参数表l 防喘振控制系统喘振是 离心式压缩机所 固有 的特性 ，如图2。-旦发生，如不及时处理将会造成严重后果，因此 ，必须设置相应的防喘振控制系统 。

图 2 离心式压缩机特性 曲线而喘振产生的原 因要从离心式压缩 的过程特性上去找。离心式压缩机的压缩 比(压缩机出口压力 P z与入 口压力 P 之 比，Pz/P )与进 口气体体积流量 Q之间的关 系曲线如 图 3所示 。在不同转速 下，各驼峰点连线的轨键似于-条抛物线，这条线就是所谓的喘振边界线(如图 2中虚线所示)。由图 2可以看出，在某-转速下当流量减小到驼峰值以下时就会发生喘振。

为安全起见，在这条线的右侧考虑-定余地再作-条抛物线，称之为安全线，如图 3所示，将压缩机工作在安全线右侧就可避免喘振的发生。

防喘振控制方案主要有固定极限流量防喘振控制和可变极限流量防喘振控制两种方案。为了减少压缩机的能量损耗，在压缩机负荷有可能通过调速来改变的诚(因为不同转速下喘振极限流量要变化，它随转速 的下降而减小)，最合理的防喘振控制方案应是留有适当的安全裕量 ，使防喘振调节沿着喘振边界曲线右侧的安全操作线进行 。

图 3 离心式压缩机的安全线因为我装置的氨气压缩机由电机拖动，转速固定不变，根据这个情况 ，氨气压缩机采用 了固定极限流量防喘振控制。其防喘振控制方案如图4所示。采用旁路回流的方法防止压缩机喘振，其 中流量控制系统作防喘振之用 ，流量信号取 自出口管道。

氢氮气联合压缩机防喘振控制总共两段：-段 防 喘 (由 FV04402来 实 现 )，二 段 防 喘 (由FV04404来实现)。XV04405、XV04406为氨气压缩机热旁路阀，其逻辑控制动作如下 。

(1)压 缩机 启动 前 ，防喘 阀 电磁 阀失 电，FV04402、FV04404全关，热旁路阀电磁阀处于带电状态 ，XV04405、XV04406全关。

(2)压缩机允许 启动后 ，防喘 阀电磁 阀带电，回流阀 FV04402开度达到 100 ，FV04404回流阀开度 80 以下，热旁路阀电磁阀仍处于第 3期 杨德林 ：合成氨装置氨 气压缩机控制方案总结 ·39 ·带电状态 ，XV044O5、XV044O6全关。 路 阀 电磁 阀失 电，XV04405、XV04406全 开，(3)压缩机正常停车或者紧急停车后，防喘 20 rain后热旁路阀电磁阀自动带电，XV04405、阀电磁阀失电，FV04402、FV04404全关，热旁 XV04406全关。

图 4 我合成氨装置氨气压缩机防喘振控制方案我装置在压缩机喘振曲线右侧作了两条安全线，其中-条为安全操作线，另-条为快开线。

当喘振点接近安全线时，流量调节器 PID开始缓慢调节(慢慢调节打开防喘阀)；当喘振点接近快开线时，流量调节器 PID开始快速调节 (快速打开防喘阀)；当喘振点接近喘振线时，流量调节器 PID直接输出4 mA信号，使防喘阀全开。

当喘振点碰到防喘线时，系统会作-次喘振计数，相应的安全线就会向原先的安全线右侧移动 2 ，以调整喘振 曲线，达到提前调整的效果。计数器复位后 ，安全线回到最初位置。

2 压缩机油系统合成氨装置的氢氮气联合压缩机组供油系统为集中油站，主要提供压缩机润滑用油，汽轮机润滑用油 ，汽轮机调节用油 。须通过油过滤器过滤，要求过滤精度<10 m。润滑油温度为 45(十3～-2)℃；调节控制用油 43～6O℃。油系统配有 3台加热器，每台功率为 3.75 kw。油温若低 ，则应加热直到合格为止。

油系统共有 两台油泵 ，- 台为压缩机轴 拖动，为主油泵 ，另- 台为电机拖动，作为辅助油泵 。压缩机正常运行期间由机组大轴拖动油泵作为主油泵运行，另-台自动处于备用状态。当主油泵有故障或者以下原因出现时，辅油泵自动启动 。辅油泵现场只有 远程/就地”转换 开关和启动按钮，没有停止按钮。辅助油泵联锁控制如下 。

(1)辅油泵操作柱 远程/就地”转换开关在就地位置时，启动条件如下：① 当密封气压力低 于 40 kPa或者压缩机启动时就地启动按钮失效，无法在现场启动辅油泵 ；② 当密封气压力高于 40 kPa、压缩机没有启动并且油箱液位正常，就地启动按钮有效，可以实现就地启动辅油泵。

(2)在以下条件下，无论现场 远程/就地”转化开关在什么位置，辅油泵必须联锁启动。

① 当压缩机启动标志位不在(即停止运行)，并且密封气压力高于 40 kPa时，按下远程人机操作画面中的 启动”按钮，辅油泵将启动。当压缩机启动标志位在(即运行)时，密封气压力条件和人机操作 画面中的 启动”按钮均失效 。

③ 压缩机停机后辅油泵将继续运行 ，8 h后才自动停止。

④ 压缩机运 行时 ，只要 PSL04414油压低报来 ，辅油泵则启动 。

⑤ 若第 4条引起辅油泵运行 ，按实 际需要可以按下联锁画面中 停止”按钮来停止辅油泵 。

3 油雾风扇(1)只要压缩机主电机启动或者辅助油泵启动，油雾风扇立刻自动启动。

(2)当压缩机主电机停止并且辅助油泵停止后 ，油雾风扇才 自动停止。

· 4O· 化工设计通讯 第 39卷4 油加热器 6 压缩机外围设备的控制(1)在油箱液位没有低报警时，如果 3个油箱温度探头全部低报警而且对应的高报警正常，那么油加热器将 自动运行 。

(2)在油箱液位有低报警、引起加热器运行的油箱温度探头到了高报警、油温探头低报警消失，那么油加热器将自动停止。

5 负荷控制我装置的氨气压缩机负荷控制通过调节入 口导叶来实现。入 口导叶的控制为压力控制器输出外围包括各段气缸吸入口温度、压力和流量等外 围条件及压缩机主轴的轴向推力、轴向位移和振动等。这些条件都是对压缩机本体起保护作用 ，比如振动位移过大会造成压缩机的损坏等。

所 以，对于这些温度、压力和流量及压缩机主轴的轴向推力、轴向位移和振动等条件，通常都要求设置联锁报警控制系统。在这些条件中只要有- 个条件超出联锁报警值，压缩机组就会跳车，将机组保护起来。

7 结 语E1，与-个预先设定的固定值(fixed value)和固 综上所述，我公司合成氨装置氢氮气联合压定函数 Rampl(压缩机启动后在 30 S内导叶开度 缩机的控制方案中，压缩机的防喘振控制，采用从 0 0 0-1OO 的值)做低选的值 E2作函数来决 打回流的方法防止氨气压缩机喘振；压缩机的负定，即入 口导叶的开度 A-E2-k(E1-50)×2× 荷采用调节入口导叶以调节入 口压力的控制方案(100-E2)/lOO。压缩机-级入口导叶与三级入 实现。在氢氮气联合压缩机运行过程中，这些控口导叶机械定位会有-定开度 (-般为 15。)。压 制方案充分发挥 了优势 ，使压缩机能够平稳、安力控制器的输出为分程控制，当PIC输出为 O- 全地运行，并且保证了送往合成氨装置的氢氮气5O时，去参与防喘控制阀；当输出为 50-100 合格稳定，进-步为合成氨装置的连续、平稳、时，参与入口导叶函数开入口导叶。压缩机允许 安全生产提供了保障♂合实际经验作出的以上启动条件满足后 ，入 口导叶根据上面的函数关系 总结 ，可以给国内大型机组的试车运行提供-定自动进行调节来实现负荷的控制。 的借鉴。

l l◆ lll◆ l IIIllI14P-I ◆llI◆ I lIl l'O-ll1◆ I I◆lI l lI ◆ll◆ ◆ ll lll◆ r I◆ ll◆ I I El ◆ l1◆ lll◆ ◆ ll◆ ll4D-lll l4P-lI bl lt I Il 1tD-I III II l(上接 第 36页)2.4 废渣治理煤气化过程中产生的废渣主要是气化炉排放的煤渣及除尘洗涤水中深沉产的灰渣。合成氨生产 、锅炉生产 中产生的废渣量也不少 。这部分废渣不仅 占用大面积的堆存场地 ，还对周围的环境产生粉尘污染。通过对附近几