氢气压缩机电气控制优化在氯碱生产中的应用

蔡治通

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山063305）

氯碱工业中，氢气压缩机主要作用是对来自电解工序的高温湿氢气进行冷却、净化，加压输送并保持氢气系统压力稳定，保证电解槽安全、平稳运行。能否做到这一点，氢气压缩机稳定运行是关键。唐山三友氯碱有限责任公司（以下简称三友氯碱）由于氢气压缩机原电气控制回路在实际运用过程中故障率较高，常常因为控制回路故障造成停车，既而引发系统联锁停车。针对这些问题，提出了氢气压缩机原电气控制回路优化改造的解决方案并着手实施。

1 设备状况

三友氯碱一期电解工序共有3 台氢气压缩机，此3 台氢气压缩机的电力驱动主要设备均为施耐德公司生产的ATS48C 系列软启动器，控制方式为DCS 远程控制与现场操作柱就地操作2 种控制方式组成。现场操作柱就地操作控制可实现设备的启动与停止，DCS 远程控制只允许远程停止，不允许远程启动设备，这是由工艺性质决定的。在实际使用过程中，原控制回路存在一定的缺陷，导致多次停车事故，继而引发电解工序联锁停车事故，下面就原控制回路存在的问题及改进方案进行简单的介绍。

2 氢气压缩机电气控制原理

当主回路电源开关QF 处于送电状态时，控制电源L2 和N 得电后，软启动器ATS48C 控制面板显示正常状态RDY 时，说明软启动器处于正常启动准备状态。按下启动按钮SB2启动时，控制回路中中间继电器线圈KA1得电，通过中间继电器KA1中一组自保持节点KA1闭合并自保，中间继电器KA1长期得电，同时中间继电器KA1另一组辅助触点闭合，驱动主接触器线圈KM 得电，主接触器KM 主回路吸合，软启动器得电，同时通过主接触器延时辅助触点KM 接通，软启动器开始启动；当软启动电流下降至正常运行电流时，启动旁路接触器KM1，切至旁路运行，启动结束。另外通过Ma+和Ma-将电流信号传至DCS，通过主接触器辅助触点KM（线号：23、24）将电机的运行信号传至DCS。在DCS 控制系统中（工艺联锁条件之一），原DCS 采集信号为主接触器KM 辅助触点（线号：23、24）作为DCS 判定氢气压缩机是否正常运行的依据。

3 存在的问题及改进方案

3.1 针对DCS 程序误判造成停车事故的改进

2017 年2 月2 日，电解工序2#氢气压缩机C-551B 故障停机，导致烧碱一期连锁停车。事故发生后对机组开关柜进行了详细检查，发现DCS 采集信号中主接触器辅助触点KM 触点损坏，DCS 判定氢气压缩机停机，联锁一期电解系统，从而引发系统联锁停车。针对该次事故，在DCS 程序中增加了电流判据，即只有传输到DCS 程序的信号：运行电流和主接触器辅助触点KM 同时消失的时候才能判定氢气压缩机停机，此时DCS 才可以发出联锁停车指令。自改造完成至今，没有因为DCS 程序误判造成停车事故。

3.2 针对主接触器触点的改造

2018 年1 月3 日，电解工序1#氢气压缩机C-551A 出现多次正常操作后不能启动的现象。问题发生后对机组开关柜再次进行了详细检查，发现在最初的控制原理中，主接触器辅助触点KM 为动合触点，在主接触器线圈得电后，主接触器主触点及辅助触点吸合，如果主触点的动作慢于辅助触点，软启动器将会判断电源缺相而不启动，从而造成了氢气压缩机无法启动现象。针对这一点，该公司将动合触点更换成延时闭合触点，使辅助触点的动作稍慢于主触点的动作，保证在主触点完全吸合后辅助触点再动作，从而避免了类似事故的发生。

3.3 针对自保持接点、主接触器及旁路接触器线圈控制接点的改进

2018 年4 月3 日，电解工序3#氢气压缩机C-551C 故障停机，导致烧碱一期连锁停车。事故发生后对机组开关柜又一次进行了的详细检查，发现中间继电器KA1和KA2的辅助触点故障造成控制回路断线而故障停机。KA1和KA2的辅助触点采用单点控制，中间继电器KA1的一个辅助触点用于启动主接触器线圈，另一个辅助触点作为启动按钮的自保持接点；中间继电器KA2的一个辅助触点用于启动旁路接触器线圈，另一个辅助触点作为运转信号灯的控制接点。分别增加了中间继电器KA1和KA2的辅助触点，主要解决了原回路单点可靠性不够的问题。自从把单点控制改为双点控制后，保险系数增加，再也没有因为此原因发生停车事故。

3.4 针对软启动保护回路触点损坏的改进

2018 年7 月13 日，电解工序3#氢气压缩机C-551C 再次出现无明显故障和无故障记录的事故停机，导致烧碱一期连锁停车，经查后发现保护回路中软启动器内部的R1A 和R1C 保护触点损坏，断开控制回路停车，联锁一期电解系统，从而引发系统联锁停车。经查找技术资料发现软启动器保护回路中R1A 和R1C 触点容量较小、长期分合造成触点损坏，断开控制回路停车，且该触点在软启动器里面，不易检测。为优化软启动器的保护回路，做了以下调整：增加2 台保护器EOCR-3E420（该保护器经过该公司多年使用，性能可靠），这2 台保护器线圈、常闭点采用并联的方式连接，从而增加了保护触点的可靠性。通过加装双保护既解决了软启动保护回路中R1A 和R1C 触点容量小的问题，同时也增加了保护触点的可靠性，避免因软启动器保护回路故障引发联锁停车事故。

3.5 针对软启动旁路控制回路的改造

通过保护回路中软启动器内部的R1A 和R1C保护触点损坏的经验教训，软启动器旁路控制回路中R2A 和R2C 触点也存在容量较小的情况，为防止因R2A 和R2C 故障造成的停车事故，改善软启动器旁路控制回路中R2A 和R2C 的不可靠性，在旁路控制回路中增加旁路接触器KM1辅助触点，该触点与软启动器旁路回路中R2A 和R2C 触点并联连接，增加了旁路运行的可靠性，避免因软启动本身旁路继电器故障引发停机事故。

3.6 针对软启动器的报警回路的改造

通过保护回路中软启动器内部的R1A 和R1C 保护触点损坏的经验教训，软启动器报警控制回路中R3A 和R3C 触点也存在容量较小的情况，为防止因R3A 和R3C 故障造成的误报警事故，改善软启动器报警回路中R3A 和R3C 的不可靠性，在报警控制回路中增加2 台保护器EOCR-3E420 报警触点，该触点采用双保护串联的方式，只有当这2 台保护器触点全部闭合时才发出报警信号， 避免了因故障误报引发的误操作，从而避免了联锁停车事故的发生。

4 结语

氢气压缩机是氯碱生产的重要设备之一，它的稳定运行与否于该公司的安全稳定生产起到至关重要的作用。自建厂开始，部分氢气压缩机已经运行十余年之久。该公司在多年的生产、维护、检修中积累了一定的经验，并将这些经验加以完善、整理，最终制定出以上一系列的改造方案。但这并不代表氢气压缩机在以后的运行中不会出现其他的控制类故障，只能将故障率尽量降到最低，在以后出现故障时见招拆招，对控制系统进一步完善。

随着电气技术的迅速发展，控制方式将逐步被模块化代替，在各方面的应用都会越来越广泛，并不会局限于某一种方式。在未来，可能还会遇到这样或那样的问题，对未出现的问题还需进一步考证解决，这就需要技术人员掌握过硬的技术知识，在投入使用之前需反复论证才能保证工作质量，及时发现安全隐患，从而保障电力系统的安全稳定运行。