張曉靜，王秀宏，戰(zhàn)智濤

（1.中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101；2.廣東廣大石油化工規(guī)劃設(shè)計有限公司， 廣東 惠州 516000；3.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），山東 青島 266101）

某煉廠煅后焦裝置，煅前下料管氣動插板閥目前由操作人員現(xiàn)場控制，存在一定的風(fēng)險，針對此問題本文對此插板閥進(jìn)行改造，增加遠(yuǎn)程控制功能的設(shè)計，實現(xiàn)在控制室內(nèi)實時監(jiān)測閥位，并能遠(yuǎn)程手動開/關(guān)閥門、緊急狀態(tài)下聯(lián)鎖關(guān)閥。

1 存在的問題

在煅后焦裝置工藝流程中，煅前原料經(jīng)煅前下料管進(jìn)入后序階段。當(dāng)煅后焦裝置出現(xiàn)跳車或煅前堵料時，煅前下料管氣動插板閥（DV-201）需要快速關(guān)閉[1]。如關(guān)閉不及時會導(dǎo)致高溫?zé)煔饷俺觯斐扇缦嘛L(fēng)險：

1）高溫?zé)煔饫锖幸谎趸?、二氧化硫、粉塵，會影響員工職業(yè)健康。

2）高溫?zé)煔鈬姷絾T工身上會造成燙傷。

3）高溫?zé)煔馊菀讓㈧亚胺Q重給料機(jī)皮帶燒毀，造成裝置停工，甚至引發(fā)火災(zāi)[2,3]。

煅前下料管氣動插板閥目前采用現(xiàn)場就地控制，安裝位置距離現(xiàn)場外操室較遠(yuǎn)，且位于煅前倉6 樓，距地面高度20m，需經(jīng)多層爬梯才能到達(dá)，事故狀態(tài)時操作人員無法及時到達(dá)現(xiàn)場，存在較大安全隱患。

表1 閥位回訊開關(guān)參數(shù)Table 1 Valve position return switch parameters

表2 現(xiàn)場控制箱參數(shù)Table 2 Specification of field control box

2 現(xiàn)場解決方案

現(xiàn)有氣動插板閥現(xiàn)狀：采用1 只五位三通電磁閥是否勵磁來切換氣缸供氣，從而控制插板閥氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。操作人員通過現(xiàn)場閥旁安裝的1 個兩位式旋轉(zhuǎn)開關(guān)來控制電磁閥的220VAC 供電，電磁閥得電則關(guān)插板閥，失電則開插板閥。

為解決上述存在的問題，本文對氣動插板閥做如下改造。

2.1 增加閥位回訊開關(guān)

氣動插板閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)為磁性活塞，在保證能與磁性活塞配套使用的前提下，在氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)上加裝回訊開關(guān)，閥位回訊開關(guān)參數(shù)見表1。

2.2 增加現(xiàn)場控制箱

新增現(xiàn)場控制箱1 個，替代插板閥旁現(xiàn)有用于就地控制的兩位式旋轉(zhuǎn)開關(guān)?，F(xiàn)有接入旋轉(zhuǎn)開關(guān)的220VAC 電源電纜、從旋轉(zhuǎn)開關(guān)接出至插板閥配套電磁閥的電纜均保留，改入現(xiàn)場控制箱重新接線，新增的閥位開/關(guān)回訊信號電纜也接至此箱。

圖1 現(xiàn)場控制箱電氣原理圖Fig.1 Electrical schematic diagram of field control box

現(xiàn)場控制箱面板上設(shè)置1 個手/自動選擇開關(guān)、2 個開閥/關(guān)閥按鈕、3 個指示燈（電源、閥開到位、閥關(guān)到位）。手/自動選擇開關(guān)對應(yīng)的就地/遠(yuǎn)程狀態(tài)信號、新增的閥位開/關(guān)回訊信號遠(yuǎn)傳至煅后焦PLC 系統(tǒng)進(jìn)行指示或聯(lián)鎖，電磁閥開/關(guān)控制信號由PLC 系統(tǒng)發(fā)出，至現(xiàn)場控制箱電氣回路?，F(xiàn)場控制箱參數(shù)見表2。

根據(jù)要實現(xiàn)的功能，現(xiàn)場控制箱內(nèi)部原理圖如圖1 所示。

對于圖1 有以下幾點說明：

1）PLC_HOS、PLC_HCS：來自煅后焦PLC 系統(tǒng)，脈沖信號，插板閥遠(yuǎn)程開閥、關(guān)閥指令。

2）0402_HZOS、0402_HZCS：來自氣動插板閥閥開回訊、閥關(guān)回訊信號。

3）0402_HSV：氣動插板閥配套電磁閥，電磁閥得電關(guān)插板閥，失電開插板閥。

圖2 電纜表Fig.2 Instrument cable List

圖3 新增關(guān)閉插板閥邏輯圖Fig.3 Logic diagram of new closing gate valve

4）手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)位于“自動”時，觸點1/2 接通、3/4 斷開：2.2 線中間繼電器KA2 帶電，4.2 線KA2 常開點閉合，4.3 線KA2 常閉點斷開，同時2.1 線中間繼電器KA1失電，4.1 線KA1 常開點斷開，4.3 線KA1 常閉點閉合。

遠(yuǎn)程開閥指令PLC_HOS 置1 時，中間繼電器KA 得電，5 線KA 常閉觸點斷開，電磁閥0402_HSV 失電，插板閥打開；遠(yuǎn)程關(guān)閥指令PLC_HCS 置1 時，中間繼電器KA3 得電，4.1 線KA3 常閉觸點斷開，中間繼電器KA 失電，5 線KA 常閉觸點閉合，電磁閥0402_HSV 得電，插板閥關(guān)閉。

5）手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)位于“手動”時，觸點1/2 斷開、3/4 接通：中間繼電器供電和觸點的狀態(tài)與自動時相反?，F(xiàn)場開、關(guān)閥按鈕動作原理與遠(yuǎn)程指令同理類推。

6）自動狀態(tài)下，手動按鈕不起作用；手動狀態(tài)下，遠(yuǎn)程開關(guān)指令不起作用。

7）中間繼電器KA1、KA4、KA5 的另一對常開觸點接至煅后焦PLC 系統(tǒng)，分別用于就地/遠(yuǎn)程選擇、閥開回訊、閥關(guān)回訊指示。

2.3 增加現(xiàn)場控制箱至機(jī)柜室、氣動插板閥之間電纜

自現(xiàn)場控制箱至氣動插板閥：2 根1×2×1.5 mm2電纜分別接到閥開回訊器和閥關(guān)回訊器。

自控制箱至機(jī)柜間：1 根3×2×1.5 mm2電纜用于開閥、關(guān)閥2 個DO 信號，1 根3×2×1.5 mm2電纜用于就地/遠(yuǎn)程選擇、閥開回訊、閥關(guān)回訊指示3 個DI 信號。

電纜走向及規(guī)格長度如圖2 所示。

3 控制系統(tǒng)組態(tài)

煅后焦裝置控制系統(tǒng)現(xiàn)采用的是PLC 系統(tǒng)，本項目新增的3 個DI 點，2 個DO 點接入現(xiàn)有PLC 系統(tǒng)同類卡件備用通道，完成機(jī)柜內(nèi)接線。

新增的聯(lián)鎖邏輯有兩條，在PLC 系統(tǒng)中進(jìn)行組態(tài)。

1）氣動插板閥閥開回訊作為煅前稱重給料機(jī)（WF-102）允許下料的一個條件，與原有邏輯條件關(guān)系為“與”。

2）當(dāng)煅前稱重給料機(jī)停機(jī)時，關(guān)閉氣動插板閥，如圖3 所示。

4 結(jié)束語

該項目實施后，實現(xiàn)了氣動插板閥遠(yuǎn)程控制，大大降低了員工處理煅前堵料等故障帶來的安全風(fēng)險，提高了裝置的安全性能，降低了操作員工職業(yè)健康風(fēng)險。