天然气处理装置消防系统控制逻辑的优化

2020-01-17张涛

探索科学(学术版) 2019年8期

张涛

中原油田分公司天然气处理厂河南濮阳 457162

此装置主工艺区由加拿大某公司承担设计和建造,公用工程由国内某设计院承担设计。而天然气处理装置的消防系统却不是由一个公司提供的整体解决方案,而是由多家单位共同完成,由于双方在设计建设时设计理念的差异和沟通协调存在一定程度的出入,导致消防系统控制逻辑出现问题,存在较大的安全隐患。

1 消防系统控制逻辑现状

消防泵组选用国产柴油消防泵作为主消防泵,性能参数为：流量682 m3/h,扬程107 m,功率254k W;稳压泵为三相异步电动机驱动,性能参数为：流量30 m3/h,扬程96 m,功率15k W。每一台柴油消防泵配备一个现场控制柜,两台稳压泵共用一个控制柜。

消防泵组控制逻辑由加拿大设计公司根据国内设计院要求编写。设计要求为：稳压泵工作压力区间为8.5-9.5bar,管网压力低至8.0bar时,1＃消防泵启动;管网压力继续下降至7.5bar时,2＃消防泵启动;3＃消防泵作为备用泵,在1＃泵和2＃泵任意泵出现故障无法启动时启动。管网压力由一个水力控制阀进行控制,该阀设定工作压力为11bar。

这种消防系统控制逻辑在实际操作中存在问题：根据安全要求[1],主消防泵启动后必须由操作人员到现场手动停泵,但在手动停主消防泵后,备用消防泵会立刻启动;如果手动停掉备用消防泵,刚刚停掉的主消防泵又会自动启动。

操作人员只有先将三台消防泵在现场都转到手动控制模式,再停掉运行的主消防泵,等待稳压泵启动将消防管网压力提升至正常压力,再去把主消防泵投自动方可解决问题。在操作过程中整个消防系统完全处于手动控制状态,不仅达不到设计的要求,也给工厂的安全带来了很大的隐患。

2 存在的问题原因分析

针对消防系统存在的问题,对消防系统进行了多次测试,并对测试时的管网压力趋势进行深入统计分析。

根据现场测试观察并对趋势图分析,得出当消防系统使用完毕,停运主消防泵P-7301 A/B后,稳压泵虽然及时启动,但是管网压力仍然继续下降,压力最低降至6.5bar,低于主消防泵P-7301 A/B的启动压力设定值。造成稳压泵启动,管网压力仍然下降的原因是管网水力控制阀PCV-73012关闭速度缓慢,经过现场多次测试,控制阀完全关闭需要10s左右。在水力控制阀关闭以前,稳压泵不能对管网有效补压。

3 消防系统控制逻辑的优化

根据压力趋势图及分析结果,制定了消防系统控制逻辑的优化方案。一是把稳压泵的控制逻辑与主消防泵的控制逻辑完全分离,使用压力控制稳压泵的自动启停。二是更改主消防泵的控制逻辑,并在主消防泵组的启动逻辑上加入延时功能,以消除水力控制阀的影响。

(1)稳压泵的控制逻辑与主消防泵的控制逻辑完全分离。原消防系统的控制逻辑中,稳压泵控制逻辑属于消防泵控制逻辑的子逻辑,逻辑判断和比较时不够简单明了。将稳压泵控制逻辑和主消防泵控制逻辑完全分离,互不干扰,稳压泵的控制逻辑只由管网压力信号进行控制,采用了2选1信号控制泵组启停来增强抗干扰能力。管网压力上升达到稳压泵停泵条件,可自动停止稳压泵。同时使用2个管网压力信号进行对比选择,只要有一个压力信号低于设定值,系统就会启动,主泵故障时可自动切换至备用泵运行,以保证整个消防系统的安全稳定性。

(2)更改主消防泵的控制逻辑。对于主消防泵组的控制逻辑的编制,主要的问题是水力控制阀关闭动作缓慢,致使主消防泵停泵后管网压力快速下降,在原逻辑中造成了稳压泵和消防泵组的互相作用导致频繁启停,为了很好地消除消防管网水力控制阀对系统的影响,在主消防泵的启动逻辑中加入延时功能。根据现场多次试验的结果,在主消防泵组停运后,水力控制阀完全关闭需要10s,阀门关闭后稳压泵需要7s的时间使管网压力稳定在8.0bar以上,决定将主消防泵的启动延时设置为20s,即管网压力达到8.0bar后计时器开始计时,20s之后管网压力大于8.0bar 1＃主消防泵不启动,等于小于8.0bar 1＃主消防泵启动,同理2＃泵在管网压力达到7.5bar是计时器开始计时。以保证稳压泵有充足时间将管网压力恢复正常。同时使用4选1模块增强系统可靠性。图一是主消防泵P-7301 A的控制逻辑图。