义马气化厂二期工程中费希尔DVC6000型定位器的应用

发布时间:2011-03-28  点击数:2221
    河南省煤气化二期工程是在河南省煤气(集团)有限责任公司义马气化厂厂区内建设,是对煤气化一期项目的扩建和补充。生产采用鲁齐加压气化工艺,气化生成粗煤气,与煤气生产配套的有空分装置、氨吸收制冷装置、进行改造的硫回收装置、自备热电厂、锅炉、总降、循环水系统、消防水系统、排水系统等公用设施。
一、加压气化工段工艺数据说明
    1、工艺流程简述
    气化装置运行时,煤定期地靠重力通过连接在煤仓的下部的溜煤槽进入煤锁,煤锁为压力容器,拥有顶部和底部液压锥阀,容积为12m3
    煤锁要从常压,增至气化炉压力,以使每能周期性地加入气化炉中。正常情况下全自动操作。
    鲁齐气化炉炉体可归入固定床气化炉,并配有旋转炉篦排灰装置。气化炉为双层容器,内表层为水夹套,外表面为承压壁,在正常情况下,外表面的设计压力为36kg。
    在正常操作下,中压锅炉供水冷却气化炉壁,并在夹套内自然循环后产生中压蒸汽。中压锅炉供水在夹套中维持在特定的液位上,液位低于设定停车点时气化炉将联锁停车。
    中压蒸汽、夹套蒸汽通过加入氧气作为气化剂,气化剂通过分布在旋转炉篦表面的气孔进入气化炉。炉篦的转速是通过两种可变频率控制电机来控制。
    气化炉主要反应如下:
    
    ①为主要反应,粗煤气主要包括:CO2,CO,H2,CH4,H2O离开气化炉温度为大约400℃。灰锁直接连接在气化炉的底部法兰上,连续不断地接受气化炉的排灰,与气化炉同压的情况下,气化炉排灰进入灰锁,泻压至常压后打开下阀排灰。
    2、加压气化工段的各控制点的工艺特点对仪表控制阀的技术要求
    如上所述,气化工段环境特点为:界区内环境恶劣、粉尘含量高、设备发热量大、电磁干扰较大。大型设备的特点为动设备多。生产特点为对气化炉运行的连续性要求高。
    以下各控制点对控制阀的流量特性及控制精度、可靠性要求较高:
    ①入炉开车空气流量控制;
    ②入炉中压蒸汽流量控制;
    ③入炉氧气流量控制;
    ④入炉气化剂流量控制;
    ⑤夹套液位控制。
    以上各控制点,均带有报警及停车联锁,其对控制精度及流量特性的要求极为严格,在中压蒸汽和氧气流量的控制上还有变比值控制,以便在气化炉的不同的负荷阶段自动调整气化剂的气/氧比。另外,上述各点与测量仪表构成的闭环回路的可靠性要求很高,如果上述回路出现问题,将对后续工段造成极大的被动。在我厂一期气化工段各控制点曾使用日本等多家企业的产品,效果不理想。
二、费希尔DVC6000系列数字智能调节阀控制器的原理及特点介绍
    FIELDVUE DVC6000系列数字式阀门控制器(图1)是可以通信的、基于微处理器的把电信号转换成气动信号的仪表。除了将电信号转换成气动信号这一传统功能外,DVC6000系列数字式阀门控制器可以通过用HART 通信协议,很容易地访问对过程操作至关重要的信息。这一功能可以通过在阀门附近或在现场接线盒处用375型现场通信器、或在控制室内用个人计算机或系统操作台实现。
 
图1 安装在直行程阀门执行机构上的DVC6010型

    1、技术规格
    输入信号(1):
    模拟量输入信号:4mA~20mA 直流,标准;可提供分程能力
    最小电流而不引起微处理器重新启动:3.5mA。
    最大电压:30V直流电
    输出信号(2):
    执行机构要求的气动信号,最大可达到供气压力的95%。
    最小范围:0.4bar(6psig)。
    最大范围:9.5bar(140psig)。
    作用方式:■双作用;■单作用,正作用式;■单作用,反作用式。
    2、性能诊断
    (1)磨擦力和死区趋势。
    (2)高级诊断  高级诊断包括以下动态扫描测试:
    阀门特性曲线。
    动态误差带。
    仪表驱动信号。
    DVC6000系列数字式阀门控制器具备用户可设置的警报与报警。当它与HART通信为基础的系统集成时,这些标识位提供有关阀门和仪表当前与潜在问题的实时报告。
    3、安装
    DVC6000系列数字式阀门控制器可安装于直行程式执行机构、旋转式执行机构或长行程直行程式执行机构(超过4英寸行程)、90度旋转式执行机构。
三、DVC6000系列数字阀门定位器在加压气化工段的使用情况
    经与一期工程所使用的其它型号的产品对比,该系列的定位器有以下优点。
    ①改善控制。双向数字通讯可以提供阀门当前状态的信息。可以依靠这一实时信息做出恰当的过程管理决策。通过AMS ValveLink软件分析阀门状态,可以识别需要改进的控制区域从而保持高的系统性能等级。
    ②增大安全系数。可以在远程检查仪表和阀门运行时保持过程运行的平稳和安全,可通过现场接线盒或控制板借助HART 通讯器或在安全的控制室里使用笔记本电脑或系统工作站进入系统。暴露于危险环境的机会可以减至最小,也可避免接近“难以靠近”的阀门(如高温环境或粉尘环境)。
    ③节约硬件。DVC6000系列数字式阀门控制器用于集成系统时,可使你实现硬件与安装费用的重大节约,因为用FIELDVUE数字式阀门控制器可取代过程回路中其它设备如位置变送器与限位开关
    ④克服严酷的环境。DVC6000系列数字式阀门控制器有完全封装的印刷电路板,它能抵抗振动、温度与腐蚀性环境的影响。一个分开的不透雨的现场接线盒把现场线路的连接同仪表其它区域分隔开来。
    ⑤增加运行时间。由于DVC6000系列数字式阀门控制器具备自诊断能力,可以在阀门操作合运行过程中进行阀门诊断(I/P和放大器的完整性,行程偏差和在线摩擦力死区和趋势分析),可以将现在的阀门/执行机构的特性曲线(弹簧设定范围、阀座关闭力、摩擦力等)与以前储存的特性数据相比较,以发现性能上的变化。
    ⑥加快调试。双向通信能力可以使你通过远程检查每一个仪表、校验它的标定、查看储存的维修记录以及其它信息来迅速地调试好回路。
    ⑦容易维修。DVC6000系列数字式阀门控制器是模块化的设计。单个主模块可以从仪表壳体中拆下而无需拆开现场接线、气动接管或阀杆连杆。这模块包含关键的子模块,使部件的拆卸简单快速。但也存在以下缺点:
    ①对定位器的维护和调校必须使用HART手操器,对现场维护人员的要求较高。针对与此EMERSON-FISHER公司已推出DVC2000系列,以其大屏幕显示、中文界面、面板按键操作的良好人机界面已经得到了现场维护人员的接受。
    ②对气源质量要求较高,这也是大多数智能定位器相对于机械式定位器的缺点。DVC6000要求配用能滤掉40微米直径颗粒的空气过滤器,实际应用中也曾遇到过两、三次因空气质量将I/P转换器喷嘴脏堵,导致定位器自动校验行程无法完成的现象。
    ③功能的强大也表现出其华而不实的一面,为用户提供更多的手段解决问题可能是设计者的一个初衷,但对大多数用户而言这些功能真正被应用的又有多少呢?而手操器大量功能选项常使初次接触它的人无所适从。
四、结论
    DVC6000系列阀门定位器使用于加压气化二期两台气化炉的控制回路,经一年多来的运行总体运行效果较好,经受了恶劣的运行环境的考验,发挥了精确控制的作用。他的成功使用的经验证明,技术的进步是企业经济效益的有利支撑,相对于国产的一些型号的非智能型定位器来说,该型定位器的使用是系统的运行稳定、精确,尤其避免了因控制不良导致的气化炉工况不好甚至停车的事故,虽然一次性投资较大,但事实证明其收效还是十分明显的。