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熔體增壓泵頻繁停機(jī)的原因分析及對(duì)策

 　　通過(guò)對(duì)中國(guó)石化某分公司長(zhǎng)絲裝置熔體增壓泵頻繁停機(jī)的原因進(jìn)行分析，提出了改進(jìn)對(duì)策。運(yùn)行實(shí)踐證明，整改措施取得了良好的效果，保證了長(zhǎng)絲裝置的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

　1. 概況

　　中國(guó)石化某分公司長(zhǎng)絲裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)量為100kt/a，于2000年9月正式開(kāi)工投產(chǎn)。原料采用聚酯裝置CP2線的聚酯熔體，“熔融法直紡”工藝，即聚酯CP2線終聚釜生產(chǎn)出的聚酯熔體經(jīng)加壓后直接作為原料送到長(zhǎng)絲前紡，再由增壓泵二次加壓后進(jìn)行噴絲生產(chǎn);其余少部分熔體由切粒機(jī)切粒，切片送到切片料倉(cāng)進(jìn)行打包處理。具體工藝流程見(jiàn)圖1。

　　圖1 長(zhǎng)絲增壓泵相關(guān)工藝流程圖

　　長(zhǎng)絲增壓泵共有三臺(tái)，工藝位號(hào)分別是1272-P01，1272-P02，1272-P03，P01泵為POY線增壓，后兩臺(tái)分別為FDY-2和FDY-1線增壓，一旦停機(jī)將造成相關(guān)生產(chǎn)線大面積停車。因此增壓泵的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)長(zhǎng)絲裝置的生產(chǎn)至關(guān)重要。

　　但自2002年3月底至5月初短短40天時(shí)間內(nèi)，長(zhǎng)絲裝置3臺(tái)增壓泵同時(shí)停機(jī)達(dá)4次之多，平均每10天一次，每次均造成長(zhǎng)絲裝置全線停車，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了該裝置的長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)，必須認(rèn)真分析停機(jī)原因，及早加以解決。 2. 頻繁停機(jī)的原因

　　長(zhǎng)絲3臺(tái)增壓泵均為齒輪泵，為了節(jié)能，轉(zhuǎn)速控制采用變頻調(diào)速技術(shù)，泵的工作原理與聚酯熔體泵1271/2271-P01相同。可能導(dǎo)致其停機(jī)的因素有：

　　(1) 電氣故障，如停電或變頻器故障等; (2) 機(jī)械故障，如齒輪斷裂或泵體損傷等; (3) 儀表自保聯(lián)鎖，主要聯(lián)鎖條件為：

　　(a)泵體溫度低低報(bào)不能開(kāi)機(jī)，設(shè)定值< 340℃; (b)泵后出口壓力超高停，高高報(bào)設(shè)定值≥27.5MPa;

　　(c)泵前入口壓力低低停，低低報(bào)設(shè)定值≤1.0MPa,其中P02為≤3.0MPa。

　　在上述因素中，電源斷電的情況極少發(fā)生，顯然不是導(dǎo)致頻繁停機(jī)的原因。而變頻器自開(kāi)工以來(lái)，未出現(xiàn)過(guò)故障現(xiàn)象，表明運(yùn)行狀況良好。對(duì)于機(jī)械方面，考慮到增壓泵為新設(shè)備，尚未有損壞現(xiàn)象，也可以排除。從儀表聯(lián)鎖角度來(lái)看，溫度低低聯(lián)鎖僅是開(kāi)機(jī)條件;泵后壓力高高聯(lián)鎖到目前為止未發(fā)生過(guò)。因此，查找、分析引起泵的入口壓力低低停聯(lián)鎖的原因是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。根據(jù)較近幾次停機(jī)的原因，結(jié)合儀表自保聯(lián)鎖設(shè)計(jì)情況綜合分析，頻繁停機(jī)的原因主要是：

　　(1)增壓泵測(cè)速探頭假指示。為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，此處簡(jiǎn)單介紹一下CP2線與長(zhǎng)絲之間的負(fù)荷控制回路FIC26732。其控制原理是通過(guò)調(diào)節(jié)兩臺(tái)切粒機(jī)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速，來(lái)平衡CP2線3臺(tái)增壓泵和2臺(tái)切粒機(jī)的總負(fù)荷變化，目的是盡可能減少熔體放流現(xiàn)象的發(fā)生。具體控制原理框圖見(jiàn)圖2。

　圖2 CP2線負(fù)荷控制回路原理框圖

　　其中各設(shè)備的負(fù)荷量是由其轉(zhuǎn)速計(jì)算得出的數(shù)值。從具體的PID參數(shù)可知，F(xiàn)IC26732的K=1.5,T1=3(S)，可見(jiàn)其積分調(diào)節(jié)效應(yīng)是相當(dāng)強(qiáng)烈的。平時(shí)切粒機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，相當(dāng)于待命狀態(tài)，一旦某臺(tái)增壓泵停機(jī)，總負(fù)荷的變化要求調(diào)節(jié)器輸出迅速加大切粒機(jī)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速，相當(dāng)于把負(fù)荷轉(zhuǎn)移至切粒機(jī)處理。假如增壓泵轉(zhuǎn)速探頭出現(xiàn)很低的假指示，必然會(huì)使切粒機(jī)急劇提升負(fù)荷，反而使增壓泵前壓力低于聯(lián)鎖值導(dǎo)致停機(jī)發(fā)生。4月11日的停機(jī)事故正是由于1272-P01轉(zhuǎn)速探頭假指示所致。當(dāng)時(shí)P01的轉(zhuǎn)速指示突然由正常的25r/m降到5r/m左右。

　　(2)增壓泵入口壓力表檢測(cè)故障，產(chǎn)生假信號(hào)。泵前壓力表檢測(cè)到的壓力值如果不可靠，出現(xiàn)小于低低報(bào)聯(lián)鎖值的情況，將直接導(dǎo)致停機(jī)事故的發(fā)生。增壓泵正常生產(chǎn)時(shí)其入口壓力應(yīng)在6.0MPa左右，但目前P01泵正常生產(chǎn)時(shí)的入口壓力檢測(cè)指示仍在1.4Mpa(其余P02、P03泵入口壓力均在6.0Mpa左右),表明前段時(shí)期內(nèi)，其指示并不可靠。由于熔體管道高溫高壓，連續(xù)生產(chǎn)情況下，壓力探頭無(wú)法取出維修和更換，經(jīng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)，現(xiàn)暫時(shí)摘掉了其入口低低報(bào)警聯(lián)鎖自保。

　　(3)聯(lián)鎖自保設(shè)計(jì)不當(dāng)。長(zhǎng)絲增壓泵是在聚酯開(kāi)工后設(shè)計(jì)單位才在DCS增加的聯(lián)鎖自保項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)存在下面兩個(gè)缺陷：

　　(a)3臺(tái)泵的入口壓力低低報(bào)聯(lián)鎖設(shè)定值不一樣。P01、P03為≤1.0MPa,而P02為≤3.0MPa。P02的聯(lián)鎖設(shè)定值明顯偏高，當(dāng)負(fù)荷控制回路起作用時(shí)，將會(huì)引起瞬時(shí)巨大壓力波動(dòng)，壓力設(shè)定值偏高，很容易引起聯(lián)鎖動(dòng)作，不利于保持連續(xù)性的生產(chǎn)。這一點(diǎn)已在4月份的第2次停機(jī)中得到了驗(yàn)證。

　　(b)低低報(bào)聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)沒(méi)有時(shí)延。這是造成增壓泵頻繁停機(jī)的較終原因之一。對(duì)泵的入口壓力低聯(lián)鎖進(jìn)行延時(shí)判斷，是自動(dòng)控制中對(duì)泵的常規(guī)做法。目的是盡可能減少由于短時(shí)間壓力波動(dòng)造成停機(jī)的發(fā)生，保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。另外低低報(bào)聯(lián)鎖的目的在于避免設(shè)備空轉(zhuǎn)，保護(hù)設(shè)備。而在聚酯熔體泵出現(xiàn)大的壓力降甚至停機(jī)后的3—5分鐘內(nèi)，管道內(nèi)仍有大量的熔體存在，不會(huì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。因此，壓力低低報(bào)警瞬時(shí)停機(jī)在此處顯得十分不和理。 3.改進(jìn)對(duì)策

　　從較近幾次事故原因分析可知，每次停機(jī)往往是上述因素綜合作用的結(jié)果，因此也應(yīng)采取綜合性的整改措施，避免增壓泵意外停機(jī)事故再次發(fā)生。

　　(1)更換P01增壓泵轉(zhuǎn)速檢測(cè)儀表和泵的入口壓力探頭，避免假信號(hào)的干擾。加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵部位儀表的巡檢、維護(hù)力度,對(duì)類似切粒機(jī)、增壓泵等關(guān)鍵設(shè)備的溫度、壓力、信號(hào)的檢測(cè)，要保證其現(xiàn)場(chǎng)儀表高度可靠、完好。要求在每次停工檢修時(shí)及時(shí)校驗(yàn)或更換，避免出現(xiàn)假指示。

　　(2)增加壓力低低報(bào)聯(lián)鎖時(shí)延。目前，在3臺(tái)增壓泵的聯(lián)鎖邏輯中均加入了3分鐘的時(shí)間延遲，只有低低報(bào)警超過(guò)3分鐘才會(huì)出現(xiàn)停機(jī)。這樣，即使聚酯裝置的熔體泵2271-P01出現(xiàn)短暫的停機(jī)也不會(huì)影響長(zhǎng)絲增壓泵的運(yùn)行，較大可能保證長(zhǎng)絲生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。 (3)修改聯(lián)鎖設(shè)定值，使3臺(tái)泵一致。因?yàn)閺奈锢韰?shù)來(lái)看，長(zhǎng)絲前紡的3臺(tái)增壓泵完全一樣，沒(méi)必要設(shè)定不同的入口壓力低低報(bào)警聯(lián)鎖值，為減少停機(jī)發(fā)生的幾率，現(xiàn)將3臺(tái)泵的低低報(bào)聯(lián)鎖值全部設(shè)定為≤1.0MPa。 4.結(jié)束語(yǔ)

　　上述幾項(xiàng)整改措施除除了P01泵前壓力探頭無(wú)法更換外，其他改進(jìn)措施已于2002年5月付諸實(shí)施，在2003年5月的大檢修中使用新Dynisco壓力探頭換掉了P01泵入口壓力檢測(cè)表。從實(shí)施后的運(yùn)行效果看，自2002年5月至今，沒(méi)有因?yàn)樯鲜鲈蛟俅纬霈F(xiàn)意外停機(jī)事故，表明上述改進(jìn)已經(jīng)取得了較好的效果，保證了長(zhǎng)絲裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

 

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