尿素高压泵油加热器控制软件的修改

谭晓龙，刘宁娟，孟将将，宋　磊

(盐湖股份有限公司化工分公司化肥厂一车间，青海 格尔木　816000)



尿素高压泵油加热器控制软件的修改

谭晓龙，刘宁娟，孟将将，宋磊

(盐湖股份有限公司化工分公司化肥厂一车间，青海 格尔木816000)

摘要：简述了尿素高压泵的设置情况及油温对设备运行的影响，通过对设备运行中出现的问题进行分析，提出了油加热器控制思路改进方案，确保高压泵能为工艺的稳定运行夯实基础。

关键词：油温；润滑油；控制；逻辑图；梯形图；信号

0引言

青海盐湖股份有限公司化工分公司化肥厂尿素装置生产工艺使用的是Stamicarbon传统的二氧化塔汽提法工艺技术，原设计高压氨泵一开一备，共2台；高压甲铵泵一开一备，共2台。该4台泵控制原理完全相同，均是由上海大隆机器有限公司提供卧式三缸单作用往复泵，泵设计成连续运转型。

1概述

高压泵运行过程中，轴瓦与曲轴之间采用润滑油进行润滑，且轴瓦采用的是巴氏合金，该材质对润滑油温度要求较高，一般不能超过100℃。同时润滑油温度高低对泵的运动部件使用寿命尤为重要。油温过高，油粘度降低，油膜较薄，达不到润滑作用。油温过低，油粘度过高，油膜也不易形成，同样不能起到良好的润滑作用，因此，必须保证润滑油油温在一定的范围(10～30℃)，才能有效保护泵运动部件的安全运行。该泵在泵体上设置有油加热器，油温通过油池底部的温度测量变送器输出4～20mA信号，送至高压泵PLC控制器中进行控制，当油温过低时，可以手动启动PLC控制器操作台上的油加热器按钮进行加热，当加热到所需温度时，手动停止油加热器。为了保护泵的安全运行，在设计中，将油温高低作为泵是否具备启动条件之一，并与泵启动挂联锁，温度过低或过高，泵均不允许启动。

2运行过程中出现的问题

原设计高压泵油加热器在油泵启动情况下，现场手动/自动开关打到自动状态下，且油温低于5℃的条件下，油加热器只有通过手动才能启动。当加热到需要温度时，通过PLC控制面板上的HMI停止按钮手动停止油加热器(但是为了保护设备及能均匀加热润滑油，当油加热器运行时，无论是油泵故障停止或手动停止，油加热器也会停止加热)。该控制原理(修改前的逻辑图如图一所示)中由于对油温没有设置高线，由于油加热器为手动启停，这无形中增加了操作人员的劳动强度，当操作人员责任心不强，及容易容易使油温超温，甚至还可能导致润滑油碳化。

2012年试车以来，在操作时曾多次将油池中的润滑油温度加热过高，超过100℃，这对设备的轴瓦安全、长周期运行造成严峻的考验。2013年5月，对高压泵进行检修时，发现3台泵轴瓦都有损坏。试车一年多，多次将油温加热到100多度，致使润滑油碳化变质，引起油管路上的过滤器堵塞。自试车至2013年10月，曾因润滑油碳化变质，引起了油管路上的过滤器堵塞，造成高压泵因过滤器出口压力低低(≤0.15MPa)而连锁跳车3次，严重影响生产及设备的稳定运行。经过分析和车间讨论，决定将尿素高压泵油加热器程序进行修改。

3修改前的情况

3.1　PLC工作过程

尿素高压泵使用的PLC硬件系统选用的是S7-300，编程软件选用的是西门子STEP7.0，梯形图中的网格是以纵向扫描，即信号流向是从左到右，从上到下进行。

修改前的逻辑图以高压氨泵B泵(即2#液氨泵)为例进行说明(修改前的逻辑图如图一所示)。

图1　油加热器修改前的逻辑图

现场手动/自动开关打到自动状态下，输出信号“1”，放到手动状态下，输出信号“0”；油泵启动时，输出信号为“1”，油泵停止时，输出信号为“0”；油温低于5℃时，输出信号为“1”，油温高于5℃时，输出信号为“0”；当所有输出信号均为“1”时，AND输出全为“1”，PLC控制器操作台上油加热器开关开时，输出信号为“1”。只有所有条件同时输出“1”时，油加热器开关才能起作用。当其中一个信号输出为“0”，油加热器均不能启动。

3.2　2#液氨泵油加热器启动说明

修改前油加热器的启动程序梯形图如图二所示，现场手动/自动开关在自动状态下，常闭触点是闭合的，M1.0位存储器输出“1”；油泵启动时，常开触点是闭合的，M2.0位存储器输出“1”；油温低于5℃时，常开触点是闭合的，M50.0位存储器输出“1”；PLC控制器操作面板上油加热器开关HMI启动时，常闭触点是闭合的，M8.0位存储器输出“1”。只有所有条件同时输出“1”时，给Q6.5一个脉冲“1”信号，同时I/O卡件输出“1”数字量，同时保持输出“1信号”，油加热器启动，一直加热。

3.3　2#液氨泵油加热器停止说明

修改前油加热器的停止程序梯形图如图2所示，现场开关放到现场手动时，常闭触点是断开的，M1.0位存储器输出“0”；油泵不启动或故障停止时，常开触点是断开的，M2.0位存储器输出“0”；PLC控制器操作台上油加热器开关HMII处于停止时，常开触点是断开的，M8.0位存储器输出“0”。当其中任何一个条件输出为“0”时，给Q6.5一个脉冲“0”信号，同时I/O卡件输出“0”数字量，(R)置位，油加热器停止加热。

图2　修改前的梯形图

4修改后的情况

在工艺操作台画面上增加油加热器软开关操作按钮，并将PLC控制器操作台上的油加热器控制开关通讯到DCS工程师站上，同时对油加热器的原设计程序进行更改，其控制原理同样以高压氨泵B泵(06J0104B)为例进行说明(其修改后的控制逻辑图如图三所示)，修改后在DCS操作台上增加手动/自动启停油加热器软开关，当油泵启动情况下，现场手动/自动开关无论打到什么位置，当软开关放在自动时，在油泵启动状态下，只要温度小于10℃，油加热器均可自动启动，当温度高于15℃时，油加热器自动停止。油加热器在手动启停状态时，现场手动/自动开关无论放到什么位置，在油泵启动状态下，只要温度小于10℃，油加热器均能手动启停，当温度高于10℃后，人为可以手动停止加热器，也可不停止加热器，当不停止油加热器时，加热到30℃后自动停止加热。

图3　油加热器修改后的控制逻辑图

4.1　2#液氨泵中控软开关处于自动状态时的说明

修改后软开关处于自动状态的梯形图如4所示，当PLC控制面板上的HMI按钮处于启动状态时，常开触点闭合，M8.0位存储器输出“1”；2#液氨泵中控软开关取得自动控制权时，常开触点闭合，M1.7位存储器输出“1”；油泵启动时，常开触点是闭合的，M2.0位存储器输出“1”；油温低于10℃时，常开触点是闭合的，M50.0位存储器输出“1”，此时所有条件同时输出“1”时，给Q6.5一个脉冲“1”信号，同时I/O卡件输出“1”数字量，同时保持输出“1信号”，油加热器启动，一直加热。同样，当PLC控制面板上的HMI按钮处于停止状态时，常闭触点闭合，M8.0位存储器输出“1”，只要其他条件满足，油加热器也可自动启动。

当PLC控制面板上的HMI按钮处于启动时，常开触点闭合，M8.0位存储器输出“1”；2#液氨泵中控软开关取得自动控制权时，常开触点闭合，M1.7位存储器输出“1”；油泵故障或手动停

止时，常开触点是断开的，M2.0位存储器输出“0”；此时，油加热器将输入一个“0”的脉冲信号，油加热器自动停止。当油温高于15℃时，常开触点是断开的，M50.0位存储器输出“0”，此时，油加热器输入一个“0”的脉冲信号，油加热器也可自动停止。同样当HMI按钮处于停止状态时，常闭触点闭合，输出“1”，但是当油温高于15℃或油泵停止时，也可以实现油加热器停止。

图4　修改后中控软开关处于自动状态的梯形图

4.2　2#液氨泵中控软开关处于手动状态时的说明

修改后软开关处于手动状态的梯形图如5所示，当PLC控制面板上的HMI按钮处于启动状态时，常开触点闭合，M8.0位存储器输出“1”；2#液氨泵中控软开关取得手动启动控制权时，常开触点闭合，M1.8位存储器输出“1”；油泵启动时，常开触点是闭合的，M2.0位存储器输出“1”；油温低于10℃时，常开触点是闭合的，M50.0位存储器输出“1”，此时，油加热器自动启动。同样，当PLC控制面板上的HMI按钮处于停止状态时，常闭触点闭合，M8.0位存储器输出“1”，只要其他条件满足，油加热器也可自动启动。

当PLC控制面板上的HMI按钮处于启动时，常开触点闭合，M8.0位存储器输出“1”；HMI按钮处于停止状态时，常闭触点闭合，输出“1”。当温度高于10℃，后，可以对2#液氨泵中控软开

关手动停止控制权进行控制，当停止油加热器时，常开触点断开，M1.7位存储器输出“0”，此时，油加热器输入一个“0”的脉冲信号，油加热器停止。如果不手动停止油加热器，当油温高于30℃时，常开触点是断开的，M50.0位存储器输出“0”，此时，油加热器输入一个“0”的脉冲信号，油加热器也将自动停止。

油泵在运行过程中，当故障或人为手动停止时，常开触点是断开的，M2.0位存储器输出“0”；此时，油加热器输入一个“0”的脉冲信号，油加热器自动停止。

5取得的效果

2013年10月通过对控制程序进行改造后，通过一年多的运行，再没有出现过因温度被加热高于100℃的情况发生，通过2014年设备检修，泵轴瓦全部完好。同时也没有因润滑油碳化致使高压泵跳车的情况发生。本次对油加热器程序的修改后，取得了良好的效果，实现了设备的安全运行，同时也为工艺的稳定运行夯实基础。

图5　修改后中控软开关处于手动状态的梯形图

6结束语

通过程序的修改，增加了油温高限的设置，实现了油加热器的自动化操作，减轻了操作人员的劳动强度，避免操作事故的发生，同时也为实现工艺的稳定运行提供了保证。

Modification on Control Software of Oil Heater of Urea High-pressure Pump

TANXiao-long，LIUNing-juan，MENGJiang-jiang，SONGLei

(The Chemical Branch Company of Qinghai Salt Lake Industry

Co. Ltd. Golmud City，Qinghai Province 816000)

Abstract：This article expounds the setting of urea high pressure pump and the oil temperature influence on equipment operation，through the analysis of problems in the operation of the equipment，the oil heater control process improvement scheme，to ensure the stable operation of the high-pressure pump for technology foundation.

Key words：the oil temperature；oil；control；logic diagram；ladder diagram；signal

中图分类号：T441.41

文献标志码：B

文章编号：1003-6490(2015)01-0027-03

作者简介：谭晓龙(1983-)，男，贵州大方人，全国注册安全工程师，助理工程师，任职于青海盐湖工业股份有限公司化工分公司化肥厂一车间副主任。

收稿日期：2014-12-29