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熔體增壓泵頻繁停機的原因分析及對策

 　　通過對中國石化某分公司長絲裝置熔體增壓泵頻繁停機的原因進行分析，提出了改進對策。運行實踐證明，整改措施取得了良好的效果，保證了長絲裝置的長周期安全運行。

　1. 概況

　　中國石化某分公司長絲裝置設(shè)計產(chǎn)量為100kt/a，于2000年9月正式開工投產(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絲前紡，再由增壓泵二次加壓后進行噴絲生產(chǎn);其余少部分熔體由切粒機切粒，切片送到切片料倉進行打包處理。具體工藝流程見圖1。

　　圖1 長絲增壓泵相關(guān)工藝流程圖

　　長絲增壓泵共有三臺，工藝位號分別是1272-P01，1272-P02，1272-P03，P01泵為POY線增壓，后兩臺分別為FDY-2和FDY-1線增壓，一旦停機將造成相關(guān)生產(chǎn)線大面積停車。因此增壓泵的安全平穩(wěn)運轉(zhuǎn)對長絲裝置的生產(chǎn)至關(guān)重要。

　　但自2002年3月底至5月初短短40天時間內(nèi)，長絲裝置3臺增壓泵同時停機達4次之多，平均每10天一次，每次均造成長絲裝置全線停車，帶來了巨大的經(jīng)濟損失。因此，為了該裝置的長周期安全生產(chǎn)，必須認真分析停機原因，及早加以解決。 2. 頻繁停機的原因

　　長絲3臺增壓泵均為齒輪泵，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?？赡軐?dǎo)致其停機的因素有：

　　(1) 電氣故障，如停電或變頻器故障等; (2) 機械故障，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)泵體溫度低低報不能開機，設(shè)定值< 340℃; (b)泵后出口壓力超高停，高高報設(shè)定值≥27.5MPa;

　　(c)泵前入口壓力低低停，低低報設(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)致頻繁停機的原因。而變頻器自開工以來，未出現(xiàn)過故障現(xiàn)象，表明運行狀況良好。對于機械方面，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)鎖角度來看，溫度低低聯(lián)鎖僅是開機條件;泵后壓力高高聯(lián)鎖到目前為止未發(fā)生過。因此，查找、分析引起泵的入口壓力低低停聯(lián)鎖的原因是解決問題的關(guān)鍵。根據(jù)較近幾次停機的原因，結(jié)合儀表自保聯(lián)鎖設(shè)計情況綜合分析，頻繁停機的原因主要是：

　　(1)增壓泵測速探頭假指示。為了說明這個問題，此處簡單介紹一下CP2線與長絲之間的負荷控制回路FIC26732。其控制原理是通過調(diào)節(jié)兩臺切粒機計量泵的轉(zhuǎn)速，來平衡CP2線3臺增壓泵和2臺切粒機的總負荷變化，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圖2。

　圖2 CP2線負荷控制回路原理框圖

　　其中各設(shè)備的負荷量是由其轉(zhuǎn)速計算得出的數(shù)值。從具體的PID參數(shù)可知，F(xiàn)IC26732的K=1.5,T1=3(S)，可見其積分調(diào)節(jié)效應(yīng)是相當(dāng)強烈的。平時切粒機處于低負荷運轉(zhuǎn)，相當(dāng)于待命狀態(tài)，一旦某臺增壓泵停機，總負荷的變化要求調(diào)節(jié)器輸出迅速加大切粒機計量泵的轉(zhuǎn)速，相當(dāng)于把負荷轉(zhuǎn)移至切粒機處理。假如增壓泵轉(zhuǎn)速探頭出現(xiàn)很低的假指示，必然會使切粒機急劇提升負荷，反而使增壓泵前壓力低于聯(lián)鎖值導(dǎo)致停機發(fā)生。4月11日的停機事故正是由于1272-P01轉(zhuǎn)速探頭假指示所致。當(dāng)時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故障，產(chǎn)生假信號。泵前壓力表檢測到的壓力值如果不可靠，出現(xiàn)小于低低報聯(lián)鎖值的情況，將直接導(dǎo)致停機事故的發(fā)生。增壓泵正常生產(chǎn)時其入口壓力應(yīng)在6.0MPa左右，但目前P01泵正常生產(chǎn)時的入口壓力檢測指示仍在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)暫時摘掉了其入口低低報警聯(lián)鎖自保。

　　(3)聯(lián)鎖自保設(shè)計不當(dāng)。長絲增壓泵是在聚酯開工后設(shè)計單位才在DCS增加的聯(lián)鎖自保項目，其設(shè)計存在下面兩個缺陷：

　　(a)3臺泵的入口壓力低低報聯(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)負荷控制回路起作用時，將會引起瞬時巨大壓力波動，壓力設(shè)定值偏高，很容易引起聯(lián)鎖動作，不利于保持連續(xù)性的生產(chǎn)。這一點已在4月份的第2次停機中得到了驗證。

　　(b)低低報聯(lián)鎖停機信號沒有時延。這是造成增壓泵頻繁停機的較終原因之一。對泵的入口壓力低聯(lián)鎖進行延時判斷，是自動控制中對泵的常規(guī)做法。目的是盡可能減少由于短時間壓力波動造成停機的發(fā)生，保證生產(chǎn)的連續(xù)進行。另外低低報聯(lián)鎖的目的在于避免設(shè)備空轉(zhuǎn)，保護設(shè)備。而在聚酯熔體泵出現(xiàn)大的壓力降甚至停機后的3—5分鐘內(nèi)，管道內(nèi)仍有大量的熔體存在，不會出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。因此，壓力低低報警瞬時停機在此處顯得十分不和理。 3.改進對策

　　從較近幾次事故原因分析可知，每次停機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事故再次發(fā)生。

　　(1)更換P01增壓泵轉(zhuǎn)速檢測儀表和泵的入口壓力探頭，避免假信號的干擾。加強對關(guān)鍵部位儀表的巡檢、維護力度,對類似切粒機、增壓泵等關(guān)鍵設(shè)備的溫度、壓力、信號的檢測，要保證其現(xiàn)場儀表高度可靠、完好。要求在每次停工檢修時及時校驗或更換，避免出現(xiàn)假指示。

　　(2)增加壓力低低報聯(lián)鎖時延。目前，在3臺增壓泵的聯(lián)鎖邏輯中均加入了3分鐘的時間延遲，只有低低報警超過3分鐘才會出現(xiàn)停機。這樣，即使聚酯裝置的熔體泵2271-P01出現(xiàn)短暫的停機也不會影響長絲增壓泵的運行，較大可能保證長絲生產(chǎn)的連續(xù)進行。 (3)修改聯(lián)鎖設(shè)定值，使3臺泵一致。因為從物理參數(shù)來看，長絲前紡的3臺增壓泵完全一樣，沒必要設(shè)定不同的入口壓力低低報警聯(lián)鎖值，為減少停機發(fā)生的幾率，現(xiàn)將3臺泵的低低報聯(lián)鎖值全部設(shè)定為≤1.0MPa。 4.結(jié)束語

　　上述幾項整改措施除除了P01泵前壓力探頭無法更換外，其他改進措施已于2002年5月付諸實施，在2003年5月的大檢修中使用新Dynisco壓力探頭換掉了P01泵入口壓力檢測表。從實施后的運行效果看，自2002年5月至今，沒有因為上述原因再次出現(xiàn)意外停機事故，表明上述改進已經(jīng)取得了較好的效果，保證了長絲裝置長周期安全運行。

 

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