煤气鼓风机仪控系统消除联锁保护误动作应用技术研究

摘. . 要：某焦化厂焦炉及化产配套回收系统投用于 2011 年，系统采用两开一备离心式煤气鼓风机，回收炼焦过程中产生的荒煤气，是焦化厂核心和关键设备。投产初期，多次发生因仪表检测信号故障所引发的联锁保护误停机故障，导致焦炉荒煤气无组织排放，引发污染环境事件，对企业产生不利的负面影响。如何通过对仪控系统风机联锁防护程序的完善与改进，降低或杜绝因仪表信号故障所引发的联锁保护误动作成为亟待解决的问题。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对煤气鼓风机仪控系统消除联锁保护误动作应用技术研究提出了一些建议，以供参考。

关键词：煤气；鼓风机仪控系统；消除联锁保护误动作；应用技术研究引言

面对目前严峻的环保形势，在快速开启鼓风机方面，设备技术改造、备用模式调整、应急处置流程模式化等均具有广泛应用，可以大大降低环保风险，具有良好的推广前景。

1、煤气鼓风机仪控系统消除联锁保护误动作技术研究的重要意义

煤气鼓风机是焦化厂的心脏，作用是把焦炉产生的煤气抽过来，送出去，关系到全厂生产的安全稳定。以前鼓风机启动程序是：先打开鼓风进口阀门，稍开出口阀门，鼓风机启动后逐步打开出口阀门调整到需要的位置。第一台鼓风机启动尚可，不会有太大问题。如果是第二台鼓风机按此方法启动，因鼓风机后管道内有压力，当进出口阀门都打开瞬间，机后管道内煤气会通过所述鼓风机回到机前，煤气部分循环造成机前吸力减少，以致焦炉集气管压力升高，造成焦炉煤气放散，污染环境；并且会造成准备启动的鼓风机倒转，此时强行启动鼓风机，会造成所述风机启动电流增大，启动涌流衰减时间较长。随着鼓风机机组大型化，保护装置越来越完善，此操作方法会造成鼓风机启动电流在保护延时动作时间内不能降下来，而致过电流跳车，想启动第二台鼓风机，只能采取延长保护动作时间措施才可勉强启动第二台鼓风机。此措施相当于带负荷启动鼓风机，对鼓风机是一大伤害。

2、鼓风机的类型及选择

目前常用的鼓风机类型有罗茨鼓风机、单机离心鼓风机、多级离心鼓风机、磁悬浮离心式鼓风机、空气悬浮离心鼓风机等。罗茨风机属容积式风机是利用两个叶形转子在气缸内做相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机；离心式鼓风机是利用旋轮产生的离心力来压缩和输送气体；磁悬浮离心式鼓风机是通过内磁悬浮轴承控制器磁轴承实现转轴的悬浮，而空气悬浮离心鼓风机轴被悬浮于主动式空气轴承上，两种风机均具有高效、节能、低噪声、运行可靠和长期无需维修保养的特点。磁悬浮离心式鼓风机及空气悬浮离心鼓风机适合连续运行，且体积小、噪声低、系统集成度高、安装方便、冷却效率高、节能、使用简单、维护简便、费用低，寿命长等诸多优点而广泛用于焦化厂生化池曝气。

3、故障原因分析

鼓风机故障频发，主要原因在于变频器故障、仪表联锁信号误动作等，导致煤气鼓风机跳车频次较高。任一回收车间若鼓风机跳车开启备用设备时，联系程序复杂，准备环节多，导致备机开启时间长，至少需 15min，主要为 :1) 润滑油路开启循环，等待高位油箱回油 ( 约 12min);2) 联系送备用机组高压电 ( 冷鼓→中控室→调度→总降→调度→中控室→冷鼓 )( 约 2min);3) 通蒸汽对备用机组进行暖机( 约 15min);4) 电气、仪表专业检查确认，这些工作环节至少需占用15min。出现跳车后，若应急处置流程不明确、工人操作不熟练，将延长开机时间。

4、煤气鼓风机仪控系统消除联锁保护误动作应用技术研究4.1 联锁保护信号预处理

仪控 PLC 控制系统程序基于扫描方式运行。各程序段按从上到下、从左到右的顺序执行。程序执行一次，依据处理器性能不同执行时间也不同，一般不会超过 100ms。

4.2 联锁保护程序完善

对温度联锁信号预处理方法，通过编程封装为功能块。功能块输入端 : 当前温度，温度变送器工程单位上、下限，温度变化限值 (偏差变化定值 ) 及替代值，输出端 : 当前温度，信号质量。信号质量作为联锁保护动作条件之一，对于联锁保护信号，触发“使能”联锁跳机信号前，通过加 2 ～ 5s 的延时滤波，进一步消减联锁信号干扰误动作的可能性。如图 1 所示。早采取措施，防止机组联锁保护误动作的发生。

5、加强措施

5.1 仪表控制系统大量采用冗余设计，提高控制可靠性，减少误动作

一是对鼓风机联锁保护系统统一进行改造，实现了控制系统供电、控制、电源 1+1 冗余。二是对鼓风机本体测温元件进行选型，本体测温元件改为单支双芯铠装热电阻，重新敷设相应信号电缆，系统联锁由单点联锁改为“二取二”或“三取二”联锁，减少测控点的误指示引起的联锁跳车。三是对鼓风机轴位移联锁回路进行优化 : 引入轴位移变送器数字量输出的“报警”、“停机”两组干接点信号送到 DCS系统检测，在 DCS 系统联锁逻辑中将该报警信号与原 AI 信号一同用于逻辑判断，可避免由轴位移变送器意外停电触发的鼓风机联锁跳车。

5.2 完善了备用机组定期盘车、泄油管吹扫、空投和试车制度在鼓风机轴上喷涂盘车标识，要求每天对备用机组盘车 3 次，泄油管吹扫 2 次。坚持每周四机组空投试验，进出口阀门做试动作试验，每月第一个周四对备用机组开启试车，在低于临界转速运行，通过正式运转对机电仪各装置进行测试，及时排查处理隐患。通过以上工作，确保备用机。

结束语

综上所述，（1）鼓风机作为焦化厂核心设备之一，对焦化厂的投资及运营管理有着重要影响，磁悬浮离心式鼓风机用于波动较大的焦化厂比较合适，空气悬浮离心鼓风机用于相对稳定的焦化厂比较合适。（2）建议在焦化厂风机配置时，根据理论计算出后，尽可能采用梯次配置，为了管理及维修方便，也可以考虑采用相同的风机。

（3）焦化厂维修，建议对已建成的进行概率统计分析，设计风机参数时，应该结合概率分析中的设计值、平均值、最低值综合考虑得出更优的风机配置提供依据。

参考文献：

［1］宋振超 , 胡中杰 . 煤化工联锁保护程序设计的分析与探讨 [J].

仪器仪表用户 ,2019,26(10):8-10+72.

［2］韩峰 , 徐宏 , 徐艳燕 , 韩惠明 , 闫朝东 . 国产转炉鼓风机控制系统的优化与应用 [J]. 工业仪表与自动化装置 ,2018(05):100-104+129.

［3］王美刚 .SMPT-1000 加热炉顺序控制及联锁保护 [J]. 自动化应用 ,2018(10):37-38.