摘要: 離心泵的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行是生產(chǎn)裝置高效平穩(wěn)運(yùn)行的根本保障。中原油氣高新股份有限公司第二氣體處理廠利用DCS系統(tǒng)解決閃電停運(yùn)離心泵的瞬間恢復(fù)啟動(dòng)問題，極大地降低了閃電對輕烴裝置連續(xù)生產(chǎn)造成的影響。 關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng) 閃電 離心泵 恢復(fù)啟動(dòng) 0 引言 中原油氣高新股份有限公司第二氣體處理廠25000噸／年輕烴深加工裝置為典型的連續(xù)精餾操作單元，生產(chǎn)過程中對各種工藝參數(shù)的變化范圍要求嚴(yán)格， 參數(shù)波動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響輕烴產(chǎn)品質(zhì)量。中原油田供電網(wǎng)絡(luò)處于豫北電網(wǎng)的末端， 電壓波動(dòng)較大，閃電現(xiàn)象頻繁， 閃電經(jīng)常造成離心泵等用電設(shè)備停運(yùn)。停運(yùn)設(shè)備的恢復(fù)啟動(dòng)由人工操作完成。由于運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備偏多，恢復(fù)啟動(dòng)操作所需時(shí)間較長， 系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)，較長時(shí)間波動(dòng)偏離正常值，嚴(yán)重影響了輕烴裝置生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整正常一般需要8～1 2h，每次調(diào)整期大約消耗輕烴原料40～60m ，天燃?xì)?000～6000m ，經(jīng)濟(jì)損失較大。 閃電時(shí)引起離心泵停運(yùn)， 若在較短的時(shí)間（如1～2 S）內(nèi)恢復(fù)啟動(dòng)離心泵， 則閃電幾乎不會(huì)影響輕烴裝置的連續(xù)運(yùn)行。這由人工操作已無法實(shí)現(xiàn)，但利用先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)則可在瞬間完成。 第二氣體處理廠25000噸／年輕烴深加工裝置自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用YOKOGAWA 公司的DCS（CS3000）控制系統(tǒng)， 閃電時(shí)DCS系統(tǒng)可迅速檢測到離心泵停運(yùn)。通過對離心泵啟動(dòng)控制電路進(jìn)行技改， 使它遇到閃電時(shí)，DCS系統(tǒng)瞬間發(fā)出一個(gè)時(shí)間為2 S的啟動(dòng)信號， 并自動(dòng)完成停運(yùn)離心泵的恢復(fù)啟動(dòng)操作， 極大程度地消除了閃電對輕烴裝置的影響。 1 閃電現(xiàn)象產(chǎn)生原因 由于高壓架空配電線路均安裝有自動(dòng)重合閘系統(tǒng)， 因此線路一旦發(fā)生故障跳閘， 系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行一次重合閘， 若此時(shí)故障消除，則高壓配電系統(tǒng)供電恢復(fù)正常（表現(xiàn)為： 系統(tǒng)電壓瞬間下降，又瞬間恢復(fù)正常，時(shí)間最長不超過1．25 S）。若線路跳閘的故障依然存在，則重合閘后加速開關(guān)跳閘切斷高壓配電線路。一次成功的重合閘對下游用戶的表現(xiàn)就是供電系統(tǒng)發(fā)生一次閃電，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)2003年中原油田供電公司高壓架空線路故障約80％ 為瞬時(shí)性故障， 即系統(tǒng)重合閘約有8 0％ 的成功率。 2 離心泵直接恢復(fù)啟動(dòng)的可行性 離心泵正常啟動(dòng)前要關(guān)閉出口閥， 原因是：降低離心泵的啟動(dòng)負(fù)荷， 以減小電機(jī)的啟動(dòng)電流，使其在功率最小的條件下啟動(dòng)。遇到閃電離心泵停運(yùn)時(shí)， 能否不關(guān)閉出口閥直接啟泵成為解決問題的關(guān)鍵。 當(dāng)離心泵停運(yùn)時(shí)， 慣性電機(jī)沒有立即停下， 有一個(gè)逐漸減速然后到靜止的過程。電機(jī)的啟動(dòng)電流與電機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率等因素有關(guān)， 即轉(zhuǎn)差率越大， 啟動(dòng)電流也就越大。電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止啟動(dòng)時(shí)， 轉(zhuǎn)差率最大； 在其較高轉(zhuǎn)速下啟動(dòng)，轉(zhuǎn)差率較小。因此遇到閃電時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子靠慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期， 轉(zhuǎn)差率比電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下要小， 此時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速尚未完全降低到零時(shí)對其恢復(fù)啟動(dòng)，其啟動(dòng)電流應(yīng)該比靜止?fàn)顟B(tài)下的啟動(dòng)電流小。 對此我們選擇1臺(tái)離心泵，對其電機(jī)停運(yùn)后的瞬間恢復(fù)啟動(dòng)電流進(jìn)行了測試（電機(jī)的額定電流為1 5A）。經(jīng)試驗(yàn)測定，其關(guān)閉出口閥正常啟動(dòng)時(shí)最大啟動(dòng)電流為90A，在未關(guān)閉出口閥條件下，針對不同時(shí)間間隔的電機(jī)恢復(fù)啟動(dòng)電流統(tǒng)計(jì)見表1。 由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知， 閃停在3 S以內(nèi)時(shí)， 電機(jī)恢復(fù)啟動(dòng)電流均低于電機(jī)正常啟動(dòng)電流值。而供電系統(tǒng)閃電的時(shí)間一般不會(huì)超過1．2 5 S，此刻在未關(guān)閉出口閥條件下電機(jī)的恢復(fù)啟動(dòng)電流要小于電機(jī)正常啟動(dòng)的電流， 因此離心泵閃停3 S內(nèi)對電機(jī)進(jìn)行恢復(fù)啟動(dòng)可行。 3 解決方案 利用Dc s系統(tǒng)可以監(jiān)測供電系統(tǒng)是否發(fā)生閃電，一旦閃電引起離心泵停運(yùn)，則由DCS系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)時(shí)間為2 S的啟動(dòng)信號瞬間對停運(yùn)離心泵進(jìn)行恢復(fù)啟動(dòng)操作。若閃電后供電系統(tǒng)能在2 S內(nèi)恢復(fù)，則離心泵恢復(fù)啟動(dòng)可以成功完成，反之，恢復(fù)啟動(dòng)操作中止， 待供電系統(tǒng)正常后， 由人工手動(dòng)操作完成 其恢復(fù)啟動(dòng)操作過程的具體實(shí)現(xiàn)由閃電停運(yùn)檢測電路、恢復(fù)啟動(dòng)控制電路和Dcs系統(tǒng)組態(tài)3部分協(xié)作完成。 3．1 閃電停運(yùn)檢測電路 閃電停運(yùn)檢測電路圖如圖1。元器件的選型及要求：由于閃電時(shí)間很短， 為給DcS系統(tǒng)足夠的反應(yīng)時(shí)間，K1可選用一停電瞬時(shí)斷開、來電延時(shí)閉合時(shí)間繼電器， 其時(shí)間整定值為5 S， 以確?；謴?fù)啟動(dòng)信號動(dòng)作準(zhǔn)確；K1同時(shí)又要做電源檢測元件， 因此要求K1的返回系數(shù)要高， 不能低于0．6， 否則， 其動(dòng)作靈敏性偏低， 可能發(fā)生閃電離心泵停運(yùn)后， K1還沒有動(dòng)作。一般控制用交流接觸器的返回系數(shù)為為0．4，K1的返回系數(shù)為0．6以上時(shí)，可以杜絕上述現(xiàn)象的發(fā)生。 檢修開關(guān)1、2可以做到更換K 1時(shí)不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)K 1發(fā)生故障需要更換時(shí)， 可以把檢修開關(guān)2合上，確保DCS系統(tǒng)不會(huì)接收到錯(cuò)誤的停運(yùn)信號，再把檢修開關(guān)1斷開更換K 1，在K 1更換完畢后，合上檢修開關(guān)1，再斷開檢修開關(guān)2，此刻系統(tǒng)恢復(fù)正常。接線： 電源檢測元件的線圈接于總電源開關(guān)的 輸出端，其來電延時(shí)閉合觸點(diǎn)接到DCS系統(tǒng)的開關(guān)量輸入端口。 3．2恢復(fù)啟動(dòng)控制電路 恢復(fù)啟動(dòng)控制電路如圖2。 3．3 DCS系統(tǒng)組態(tài) 第二氣體處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用DCS（CS3000）控制系統(tǒng)， 具體組態(tài)過程為： （1）建立4個(gè)I／O點(diǎn)：①供電指示輸入點(diǎn)K1-DI；②泵運(yùn)行指示輸入點(diǎn)K2-DI； ③控制啟泵輸出點(diǎn)K3-DO； ④ 內(nèi)部開關(guān)K4。 （2）采用LC64[Logic chart]模塊對離心泵運(yùn)行與供電指示狀態(tài)及恢復(fù)啟泵控制輸出進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)， 其邏輯關(guān)系見表2。 由表2可知其邏輯關(guān)系為： 只有當(dāng)閃電離心泵停運(yùn)與系統(tǒng)停電兩者同時(shí)發(fā)生時(shí)，DCS系統(tǒng)恢復(fù)啟泵控制輸出才能閉合。為防止K 1故障斷開， 造成離心泵自動(dòng)恢復(fù)啟動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生， 一旦閃電離心泵停運(yùn)與系統(tǒng)停電兩者同時(shí)發(fā)生時(shí)， DCS系統(tǒng)輸出閉合，延時(shí)2 S后斷開。其DC S組態(tài)邏輯關(guān)系圖如圖3。 （3）建立供電狀態(tài)監(jiān)視光字牌。 （4）利用DCS系統(tǒng)組態(tài)報(bào)警事件，建立順控表，當(dāng)K I斷開后， 觸發(fā)供電狀態(tài)監(jiān)視光字牌， 提醒操作人員發(fā)生閃電。 3．4工作過程 （1）閃電離心泵停運(yùn)時(shí)，Kl動(dòng)作，其觸點(diǎn)發(fā)出一個(gè)開關(guān)斷開信號給DCS系統(tǒng)。 （2）DCS系統(tǒng)收到Kl的開關(guān)斷開信號后，控制其DC S系統(tǒng)開關(guān)輸出閉合2 s后斷開。 （3）如果停電超過2s，DCS系統(tǒng)開關(guān)輸出斷開，恢復(fù)啟動(dòng)過程中止， 來電以后只能人工啟泵。 （4）在DCS開關(guān)輸出閉合2s內(nèi)若電源能夠恢復(fù)，則由Lll—FU—SB l—DCS系統(tǒng)開關(guān)一KM —FR—N構(gòu)成一個(gè)回路，KM 動(dòng)作閉合，離心泵來電啟動(dòng)，2 s后DCs開關(guān)輸出斷開，恢復(fù)啟動(dòng)過程結(jié)束，泵恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)（如圖2）。 4 結(jié)束語 第二氣體處理廠2 5000噸／年輕烴深加工裝置，通過改進(jìn)離心泵啟動(dòng)控制電路，利用DCs系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對閃電停運(yùn)離心泵的恢復(fù)啟動(dòng)操作；此項(xiàng)技改的應(yīng)用，保障了閃電后輕烴裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，使閃電對輕烴裝置的影響降到了最低， 經(jīng)濟(jì)效益顯著， 同時(shí)還降低了離心泵再啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流， 有效地延長了離心泵電機(jī)的使用壽命。該技術(shù)具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。 參考文獻(xiàn) 【1】孫晉 宋永英 錢入庭．DCS控制系統(tǒng)在液化汽化、混氣站的應(yīng)用．重慶：電工技術(shù) 2004（12）：27