煅后焦装置中气动插板阀增加远控功能设计

张晓静，王秀宏，战智涛

（1.中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101；2.广东广大石油化工规划设计有限公司， 广东 惠州 516000；3.齐鲁工业大学（山东省科学院），山东 青岛 266101）

某炼厂煅后焦装置，煅前下料管气动插板阀目前由操作人员现场控制，存在一定的风险，针对此问题本文对此插板阀进行改造，增加远程控制功能的设计，实现在控制室内实时监测阀位，并能远程手动开/关阀门、紧急状态下联锁关阀。

1 存在的问题

在煅后焦装置工艺流程中，煅前原料经煅前下料管进入后序阶段。当煅后焦装置出现跳车或煅前堵料时，煅前下料管气动插板阀（DV-201）需要快速关闭[1]。如关闭不及时会导致高温烟气冒出，造成如下风险：

1）高温烟气里含有一氧化碳、二氧化硫、粉尘，会影响员工职业健康。

2）高温烟气喷到员工身上会造成烫伤。

3）高温烟气容易将煅前称重给料机皮带烧毁，造成装置停工，甚至引发火灾[2,3]。

煅前下料管气动插板阀目前采用现场就地控制，安装位置距离现场外操室较远，且位于煅前仓6 楼，距地面高度20m，需经多层爬梯才能到达，事故状态时操作人员无法及时到达现场，存在较大安全隐患。

表1 阀位回讯开关参数Table 1 Valve position return switch parameters

表2 现场控制箱参数Table 2 Specification of field control box

2 现场解决方案

现有气动插板阀现状：采用1 只五位三通电磁阀是否励磁来切换气缸供气，从而控制插板阀气动执行机构动作。操作人员通过现场阀旁安装的1 个两位式旋转开关来控制电磁阀的220VAC 供电，电磁阀得电则关插板阀，失电则开插板阀。

为解决上述存在的问题，本文对气动插板阀做如下改造。

2.1 增加阀位回讯开关

气动插板阀执行机构内为磁性活塞，在保证能与磁性活塞配套使用的前提下，在气缸执行机构上加装回讯开关，阀位回讯开关参数见表1。

2.2 增加现场控制箱

新增现场控制箱1 个，替代插板阀旁现有用于就地控制的两位式旋转开关。现有接入旋转开关的220VAC 电源电缆、从旋转开关接出至插板阀配套电磁阀的电缆均保留，改入现场控制箱重新接线，新增的阀位开/关回讯信号电缆也接至此箱。

图1 现场控制箱电气原理图Fig.1 Electrical schematic diagram of field control box

现场控制箱面板上设置1 个手/自动选择开关、2 个开阀/关阀按钮、3 个指示灯（电源、阀开到位、阀关到位）。手/自动选择开关对应的就地/远程状态信号、新增的阀位开/关回讯信号远传至煅后焦PLC 系统进行指示或联锁，电磁阀开/关控制信号由PLC 系统发出，至现场控制箱电气回路。现场控制箱参数见表2。

根据要实现的功能，现场控制箱内部原理图如图1 所示。

对于图1 有以下几点说明：

1）PLC_HOS、PLC_HCS：来自煅后焦PLC 系统，脉冲信号，插板阀远程开阀、关阀指令。

2）0402_HZOS、0402_HZCS：来自气动插板阀阀开回讯、阀关回讯信号。

3）0402_HSV：气动插板阀配套电磁阀，电磁阀得电关插板阀，失电开插板阀。

图2 电缆表Fig.2 Instrument cable List

图3 新增关闭插板阀逻辑图Fig.3 Logic diagram of new closing gate valve

4）手自动转换开关位于“自动”时，触点1/2 接通、3/4 断开：2.2 线中间继电器KA2 带电，4.2 线KA2 常开点闭合，4.3 线KA2 常闭点断开，同时2.1 线中间继电器KA1失电，4.1 线KA1 常开点断开，4.3 线KA1 常闭点闭合。

远程开阀指令PLC_HOS 置1 时，中间继电器KA 得电，5 线KA 常闭触点断开，电磁阀0402_HSV 失电，插板阀打开；远程关阀指令PLC_HCS 置1 时，中间继电器KA3 得电，4.1 线KA3 常闭触点断开，中间继电器KA 失电，5 线KA 常闭触点闭合，电磁阀0402_HSV 得电，插板阀关闭。

5）手自动转换开关位于“手动”时，触点1/2 断开、3/4 接通：中间继电器供电和触点的状态与自动时相反。现场开、关阀按钮动作原理与远程指令同理类推。

6）自动状态下，手动按钮不起作用；手动状态下，远程开关指令不起作用。

7）中间继电器KA1、KA4、KA5 的另一对常开触点接至煅后焦PLC 系统，分别用于就地/远程选择、阀开回讯、阀关回讯指示。

2.3 增加现场控制箱至机柜室、气动插板阀之间电缆

自现场控制箱至气动插板阀：2 根1×2×1.5 mm2电缆分别接到阀开回讯器和阀关回讯器。

自控制箱至机柜间：1 根3×2×1.5 mm2电缆用于开阀、关阀2 个DO 信号，1 根3×2×1.5 mm2电缆用于就地/远程选择、阀开回讯、阀关回讯指示3 个DI 信号。

电缆走向及规格长度如图2 所示。

3 控制系统组态

煅后焦装置控制系统现采用的是PLC 系统，本项目新增的3 个DI 点，2 个DO 点接入现有PLC 系统同类卡件备用通道，完成机柜内接线。

新增的联锁逻辑有两条，在PLC 系统中进行组态。

1）气动插板阀阀开回讯作为煅前称重给料机（WF-102）允许下料的一个条件，与原有逻辑条件关系为“与”。

2）当煅前称重给料机停机时，关闭气动插板阀，如图3 所示。

4 结束语

该项目实施后，实现了气动插板阀远程控制，大大降低了员工处理煅前堵料等故障带来的安全风险，提高了装置的安全性能，降低了操作员工职业健康风险。