石油化工厂低浓度气浮项目电气设计

李吉祥

【摘 要】在此基于石油化工厂低浓度气浮项目开展电气设计分析，根据其生产过程中的各要素分析，总结了工艺特征，进而建构出了较为系统的电气化设计。通过实践方法研究总结其设计过程中的各电气设计关键部分的结构特征，为后续相关课题研究与实践打下基础。

【关键词】气浮工艺;过程分析;电气设计

中图分类号： TE65;TQ050.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）15-0059-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.029

Electrical Design of Low Concentration Air Flotation Project in Petrochemical Plant

LI Ji-xiang

（Shanghai Hydraulic Environment Engineering Co.，Ltd.Shanghai 200062，China）

【Abstract】In this paper，based on the low concentration air flotation project of petrochemical plant，electrical design analysis is carried out.According to the analysis of various factors in the production process，process characteristics are summarized，and a more systematic electrical design is constructed.This paper summarizes the structural characteristics of the key parts of electrical design in the design process through practical methods，and lays a foundation for the follow-up related research and practice.

【Key words】Air flotation process;Process analysis;Electrical design

0 引言

随着社会的不断发展，石油化工产业相关生产技术已在诸多工业生产制造领域中得以广泛的应用，石油生产作为社会经济支柱产业，而石油产品在船舶、航天、航空、轮机等方面都有着广泛的应用。在实践中保证化工生产的长期流畅与稳定也是保持整个社会正常运转的关键。在此背景下，相关石油化工生产设施往往会因为长年累月的持续作业，继而会导致相关物质的累积。在此过程中杂质的积累难免会使得相关设施在随后的生产过程中受到污染，继而在该过程中出现了污垢，影响到后期生产的稳定。在此针对石油化工厂设施出现了长期累积的污垢之后，就需要针对其污垢类型进行及时有效地污垢的清理工作。在此基于石油化工厂低浓度气浮项目开展电气设计分析，以具体化地气浮电气设计的过程，切实使得整个过程达到节能减排效果。

1 项目概况

开展工厂低浓度气浮项目电气设计的背景以中国石化某石油化工有限公司低浓度气浮项目为研究对象，开展电气设计中的常见要素分析，进而可行之有效地處理工厂中的含油污水。在此通过完善电气仪表方面的设计、对接、协调、施工管理、技术指导、安装和调试的统筹管理进而实现整个系统安全有效的运行。在该项目中根据污水的处理阶段可分为为气浮池、加药区、溶气罐区、泵站等。

针对电气部分的控制需要根据具体生产工艺进行配置，在此设置MNS配电柜两台、变频柜两台，并布置在业主原有的配电间，分别并入A、B两段。现场设备设有就地操作箱以及PAM控制箱等，在此由于现场工况环境为防爆区，所以现场电气设备均采用防爆型。通过电气设备的综合应用以而满足场地电气控制的需求。

2 电气设备选型

电气设备的选型需要根据项目的各阶段工艺及要求而展开，在此主要以该低浓度气浮处理工艺系统流程为研究对象进行对应的电气设计。

该高效气浮装置总设计规模250m3/h，设置两套，单台处理能力为250m3/h。气浮池运行方式按可两级串联、或者两套并联运行。进水采用混凝加絮凝两级处理，絮凝反应后出水进入气浮设备进行固液分离，浮渣经上部收集装置排到污泥处理系统，气浮出水到下一个处理环节。对于该工艺其所用到设备包括有变频柜、溶气罐、PAC储液罐、PAM溶药箱等，结合工艺及选型设备其对应的电气控制开关、变频柜、就地操作柱以及DCS控制系统等。

3 电气设计

3.1 气浮系统MNS开关柜设计

气浮系统MNS开关柜的设置对于整个系统的良好运行具有重要的意义，在整个系统中，MNS控制系统多个关键部件，从而使得整个系统在某些功能实现时可以被顺利高效的执行，在该系统中包含有两个MNS开关柜，但其控制方法与关键零部件的种类相同，在此其各分开关控制的分支设备，根据气浮系统开关柜各开关从左向右依次控制的设备为：混凝搅拌机、絮凝搅拌器、吸泥器、增压泵、PAC搅拌机、排渣泵以及PAM加药泵。在该系统的MNS开关柜采取单支并排的并联结构实现整个系统的控制，这样的优势可以单元地控制系统某一方面的功能实现。使用这种开关控制方式也可方便后期各分支开关的检修与维护。在此控制中对于最后排渣泵以及PAM加药泵设置变频控制，从而方便其实时对于流体大小的控制。

3.2 变频柜设计

变频柜是动力机械的重要指挥机构，其主要作业可使其由传统拖动的传动方式转化为变频拖动方式。其整个过程可以使用变频器来实现拖动动力装置。通过变频柜的综合作用可以使得其系统的启动、调速以及节能都能得以良好的处理。

在变频器的设计中根据其变频的高效节能原则，对于系统电机的功耗功率都与电机转速有着密切关系。在变频柜的大功率设置方面，变频柜可根据系统工作流程而最大限度减少大功率泵机，进而可较大程度地降低对电网的冲击，并实现有效地节电效果。由于变频器距离现场设备在200米左右，距离较远，所以在设计时做了特别处理。变频器在选型时放大一档选型，电缆也放大一档选型，变频器选择含内置滤波器的ACS510系列，并同时增加配套的输出电抗器。在该系统的变频柜采取单支并排的并联结构实现整个系统的控制，这样的优势可以单元地控制系统的某一方面功能的实现，进而也可以使得整个过程可以被实现各方面功能实现组合。使用这种方式的开关控制方式也可方便后期各分支开关的检修与维护。在此控制中对于所有装置都设置变频控制，以而方便其实时对于流体的大小的控制。根据气浮系统变频器柜各开关从左向右依次控制的设备为：一级流水泵、二级流水泵、排渣泵、PAC加药泵以及PAM加药泵。

3.3 PAM控制箱分析

在整个气浮工艺处理中，通过高分子助凝剂的添加进而可使得原有石油废液处理，在此主要是通过采用粉剂进而实现对于原液体进行投入调配，使得对于原有液体进行批量制备，进而实现成套供货。PAM控制箱的内部控制是根据PAM以及PAC加药设备的进出药口进而实现其液体的调配与控制。PAM的控制主要是对于其加药装置的出入口进行设置与控制，这是因为PAM装备是一个子系统，其内部流通的好坏都会直接性地影响到整个架构运行的有效性，所以在实践中需要特别加强对设备的控制分析，以确保系统运行的安全高效。PAM装备是基于已成熟的控制体系上对其所使用到的粉末与药品实现融合，进而实现其内部的调配，随后在完成药液的调配后实现其实时阶段性的控制。

3.4 就地操作柱控制回路设计

就地操作柱的作用是為了方便操作人员对阶段性的电气架构进行就地精确控制。就地操作柱的控制回路的实质是以单刀型多路开关实现对于各路设备的通断及时控制。通过操作柱的固定而保证其开关的位置处于适当位置，使用开关的闭合实现对系统全面运行的综合性控制。

该就地操作柱可以被视作为整个控制线路的一部分，其处于两主线连接中间位置。在此是以安全开关闭合的情况下，通过旋转转扭实现控制开关的三个档位而实现通闭，三个档位其分别为左下回路连接，中间归位以及右路通联三种状态，此三种连接方式也对应着三个指示灯，可通过指示灯的提示而适时掌握线路连接情况。就地柱的控制回路设计同时增加安装短路的自感应装置而保障整个回路在运行过程中的安全，一旦出现短路情况可立马实现电路保护，防止电路过载而威胁到整个电路的安全性。

就地操作柱在操作方面也更为便捷自动，方便线路整体的及时操作，其在非正常运行的工作状态下为将其开关选择在“归位”按钮上，此时灯现实为黄色。而在其正常运行的状态下其开关接通与右通路，表示整个机构运行正常。当其发生短路现象或者需要暂停其线路的正常工作状态，可将其开关进行与之相对应的回路保护切换，此时现实为红色。通过就地控制柱在有效保障线路正常工作的状况下也可保护搅拌机、电磁阀、药粉输送等装置。在回路保护的基础上不仅可使得线路正常有效运行，更可使得控制更为精准有效。就地控制柱的作用是复杂电气系统控制所必须的，其作为系统科学控制的一部分，是不不可少的。

3.5 DCS控制系统设计

DCS控制系统主要的功能是对于中国石化某石油化工有限公司低浓度高效气浮系统中搅拌机、泵阀门及设备启动和停止的条件及故障、报警而制定的。在此所用到的DCS控制包含较为简单。如设备有“就地”和“远控”硬件开关，需要将开关选择到“远控”，才能实现控制说明中的功能。在DCS操作画面上，参与自动控制的设备有投运和解列按钮，当切换至投运按钮，按照后面控制说明进行启停，当切换至解列按钮时，可以在上位机上通过“软手操”进行设备的启停。

计算机操作画面上应至少有以下操作按钮和功能：在阀门的控制方面包括有开关按钮，并带对应的状态指示;对于泵的控制主要设置有强制停止按钮，并带运行与停止状态指示;

在设备中的气浮池A、气浮池B设置有对应的投运与解列按钮，并带运行与停止状态指示。

3.6 工艺流程控制

石油化工厂低浓度气浮项目电气设计是根据其整个过程的工艺而进行详细的流程处理的，在此之中主要是实现对多数量的泵、阀门及设备启动和停止进行综合性的过程控制，在设备方面主要包含有气浮池A与B、混凝池搅拌机A与B、絮凝池搅拌机A与B、PAM投加泵、PAC投加泵、气浮池A与B出水调节阀、排渣泵A，B与C、吸泥机A与B、气浮产水泵、溶气回流泵、溶气罐A与B以及溶气罐A与B的进气调节阀。整个工艺流程按照其气浮处理工艺实现过程化处理，并实现对于各回路阀门实现控闭合而实现。在实践生产中，化工设施污垢的出现往往是因为原有物质的复杂性，而在后期的处理过程中需要花费的较大费用实现清洁。在现实中结合报警与系统过程仪表监测而尽早发现污垢，并及时将其清除，可最大程度地就减少污垢清洁所引起的化工生产故障。

设备运行后一切正常，达到了预期状态。该项目自动控制系统，并入业主原有DCS控制系统，由业主统一控制管理。项目正常运行之后，出水水质达到预期出水标准。

4 结论

对于现实中的石油化工厂低浓度气浮项目生产过程，开展了详细地电气控制系统总结分析。对具体实践过程的电气设计难点进行研究总结，为石油化工行业气浮实践应用提供了基础经验。在此探索分析出了常规各类电器设计技术适用性分析，实现了气浮项目过程中的高效性、低成本以及较小污染的应用前景分析。

【参考文献】

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