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200 kt/a硫酸装置710 kW空气风机故障浅析及消缺改造

更新时间:2009-03-28

金堆城钼业股份有限公司(以下简称金堆城钼业)为解决钼产业链中焙烧钼精矿产生的低SO2浓度冶炼烟气达标排放问题,2009年建成一套200 kt/a 硫精矿焙烧气与低SO2浓度钼冶炼烟气配气制酸装置。该装置以金堆城钼业选矿副产硫精砂为原料,通过在沸腾炉焙烧产生φ(SO2)约8%的较高浓度SO2烟气,并根据工艺要求按照一定比例与φ(SO2)约0.1%钼冶炼烟气混合进行配气制酸,从而解决钼冶炼过程中焙烧钼精矿产生的低浓度SO2尾气污染问题,使之达标排放,满足国家环保要求[1-2]

经过多年运行,硫酸装置运行较为平稳,但关键生产设备沸腾炉前空气风机出现的几次故障,通过故障原因分析及采取针对性地消缺处理,解决了炉前空气风机故障问题。

1 空气风机及其电气设施配置

1.1 空气风机本体配置

该风机型号为AI1000-1.23/0.97型,风机转速为2 980 r/min,风机轴功率为 621 kW,电动机型号YKS500-2,额定功率为710 kW,额定电压为10 kV。

1.2 供电配置

金堆城钼业硫酸厂空气风机为设备厂家成套供货并安装调试,即包含风机本体、配套高压电机、高压进线柜、高压水电阻启动柜及低压控制柜,采用厂区10 kV高压开闭所提供高压出线电源并承担风机短路、过负荷等相关高压综自保护功能,现场高压进线柜仅为风机启停控制柜和现场低压控制信号及仪表保护信号保护动作柜。具体配置见图1。

1.3 空气风机电气保护跳闸信号

空气风机电气保护跳闸信号清单见表1。

高压综保有后台监控系统,报警和跳闸信号均可进行锁定及查阅。风机本体及附属润滑油站主要参数也可在硫酸装置DCS监控画面进行实时监控,但是在DCS控制系统中这些设备主要参数指标只是显示监控,不具备保护动作功能。风机自身关键技术指标的报警及保护功能完全由风机厂家成套供货的低压控制柜完成。后期根据硫酸系统实际运行维护保养经验,为了便于在整个硫酸系统出现核心设备及关键工艺控制点联锁跳停时能及时发现和处理故障,在DCS后台通过系统组态实现了以单台设备为单位的联锁保护首跳动作信号的锁定功能。

6)健全完善风机附属设施及电气仪表保护元器件的日常维保和定期检测更换制度,堵上设备管理漏洞。

  

图1 风机供电配置示意

 

表1 空气风机电气保护跳闸信号清单

  

  项 目跳闸信号保护整定值高压综保保护过流I段电流/A过流II段电流/A86125低压控制保护风机轴承温度/℃电机轴承温度/℃电机定子温度/℃风机油压超低限/MPa7595150005硫酸系统联锁保护SO2风机跳停干燥泵跳停烟气动力波温度A高限/℃炉气动力波温度A高限/℃9090

2 风机运行过程中出现的故障及原因

2.1 空气风机故障现象

由于环保压力和硫酸装置稳定生产的急迫需要,鉴于此次频繁跳停的深刻教训,在综合权衡故障消除时间、稳定可靠性、经济成本、维护保养、岗位操作便利性以及技术先进性等多种因素后,决定对低压控制柜进行技术改造;即将风机低压控制柜保护跳闸信号输出变为通过硫酸装置DCS控制系统逻辑组态来实现。具体实施方案如下:

兰德对电子邮件的兴趣并不限于此。在20世纪90年代中期,研究人员提出了建立一个全国性通用电子邮件系统的构想,为每个美国居民提供一个电子邮件地址,并为那些上不起网的人提供计算机公共接入和经济援助。

2.2 空气风机频繁跳停故障原因

品牌知名度是指品牌被读者知晓的程度。这里的“读者”群是图书馆界定的目标读者群,比如,大学可以把“读者”群限定在本校师生范围内,也可以限定在若干所高校内,而公共馆的“读者”群范围会比较大,但也要根据图书馆自身情况进行限定。知晓度测评可以通过常用的评估方式(如问卷、随机现场访问等)和评估模型对品牌在读者心中四个层面进行测评:

毫无疑问,风机跳停是由某个跳闸保护信号瞬间误动作引起的,这也是电气从业人员最为头疼的软故障,故障的排查非常困难。但是通过高压综保后台和DCS监控后台历史记录查阅和分析,可确定风机跳停是由低压控制保护动作导致的,也即肯定为表2中保护信号误动作导致的风机跳停。

2017年8月因雷电致使电网出现闪络,厂区内所有低压配电室进线总开关失压保护动作跳闸致使干燥泵失电跳停,进而导致空气风机联锁跳停。经电气技术人员现场排查确认无其他异常后再次送电并开启风机,机组运行正常。但是自2017年9月初开始硫酸系统出现频繁跳停,最多为6 d硫酸系统跳停7次。组织各专业技术人员现场排查均无异常情况,现场及硫酸装置DCS控制后台也无任何报警信号。硫酸系统再次开车后,各个设备运行正常,系统各工艺参数也很稳定,并无异常现象出现。经过查看硫酸生产装置DCS集散控制系统后台联锁跳闸信号锁定记录,确认系统跳停均是由炉前空气风机跳闸引起的。

低压控制柜多功能数显表保护原理见图2,低压控制柜保护动作原理见图3。

 

表2 低压控制保护信号清单

  

  跳闸信号保护整定值风机前轴承温度/℃75风机后轴承温度/℃75电机前轴承温度/℃95电机后轴承温度/℃95电机定子温度1/℃150电机定子温度2/℃150电机定子温度3/℃150风机油压超低限/MPa005

  

图2 低压控制柜多功能数显表保护原理

  

图3 低压控制柜保护动作原理

首先建立模型,计算初始应力场;然后加载砂堆。底部X、Y均约束,两侧边界只约束X方向。根据不同工况以及不同因素的影响,分析研究其对桥梁桩基的影响。

通过专业仪器对现场铂热电阻及电接点压力表进行检测和测量信号比对,铂热电阻和电接点压力表性能正常。由此可断定风机跳停误动作信号是由多功能数显表输出的。随即对低压控制柜多功能数显表进行检查,发现在通过数显表上按钮进行参数查看时,按钮按下时的力度大小不同实时数据显示变化波动很大;同时在稍微用力拍打低压控制柜柜门产生振动时,部分数显表数据也出现较大波动。到此可以断定是由数显表内置触点或表盘与底座触头接触异常导致保护信号误动作输出的。

3 故障消缺改造

空气风机自2009年投入运行后一直运行平稳,期间也出现过几次跳停故障,但经专业技术人员现场排查后,认为是现场存在故障进而导致的电气保护正确动作,故障现象与低压控制柜上多功能数显表报警信号显示一致。现场故障排除后,低压控制柜多功能数显表报警显示消除,风机再次启动后一切运行正常。

1)将现场电接点压力表改为变送器,变送器输出4~20 mA信号直接引至DCS系统后台机柜,将现场电气硬接线控制跳机回路摘除,将油泵启停联锁及油压超低限跳机联锁由DCS控制系统逻辑组态实现,这样避免了由于电接点压力表触点黏连、中间继电器故障以及辅助油泵自动启停切换异常导致的风机跳停现象。

主要分布在漫滩和一级阶地,地下水类型为孔隙潜水—弱承压水,由西北向东北承压性越强。含水层厚度11.0~58.0 m,单井涌水量 1 195~3 000 m3/d,设计降深2.80~10.46 m时推算单井涌水量1 317.6~2 400.0 m3/d。渗透系数 22.0~59.65 m/d。

2)将风机本体内各个铂热电阻输出的电阻信号首先接入“一分二”信号分离器。一路信号继续接至现场多功能数显表,但仅作为岗位操作人员现场点巡检时对比查看及报表填写使用,不再作为电气控制保护跳闸信号输出回路;另一路信号引至DCS控制系统后台机柜,将风机及电机轴承温度、定子温度高限报警、超高限跳机联锁由DCS组态实现。技术改造后,减少了电气保护中间环节,降低了故障点及故障发生几率。将硬接线保护控制回路更改为更为稳定可靠的DCS控制系统组态来完成,杜绝了硬接线控制回路因元器件老化、触点接触不良、线头松动等因素造成的保护误动作,确保了空气风机的长周期稳定运行。

3)在DCS控制系统增加风机跳闸保护动作信号锁定功能,即使出现误动作的软故障,也能准确的锁定误动作信号源,降低了故障排查时间和难度。

确认系统跳停原因是由空气风机引起的后,安排值班岗位通过DCS监控画面严密监控风机各项参数,每2 h查看参数变化趋势并到现场进行实地点巡检,遇到异常及时记录和处理。一旦出现风机跳停严禁立即复位,需待专业技术人员现场查看完成后方能复位和组织系统重新开车。同时组织电气技术人员对历次空气风机跳停DCS监控系统后台历史记录进行认真仔细查看和分析,查找风机跳停是由哪个保护信号引起的。但是后台历史记录显示与现场查看情况一样,风机各项参数运行平稳并没有发现异常情况。在随后出现的多次风机跳停故障时虽然技术人员立即进行全面排查仍旧未能发现任何异常。只是现场高压进线柜断路器处于分闸状态,10 kV开闭所出线柜综保无报警,现场低压控制柜及DCS监控后台也无任何报警信号和异常动作。硫酸系统的频繁跳停,不仅给硫酸装置正常生产组织造成了严重影响,还造成了钼冶炼烟气无法完全吸收从而产生短暂外溢的严重环保事故。必须及时使故障源得到有效处理,确保硫酸装置运行正常,钼冶炼烟气得到有效消化吸收,确保环保达标。

4)在DCS控制界面增加报警提醒功能,并且即使监控人员切换到了其他监控界面,只要有报警均在界面正中位置进行闪烁报警,提醒监控人员及时对异常情况予以持续监护运行。

5)在DCS控制系统联锁保护动作组态时,将风机本体保护跳闸增加1 s动作延时,既确保了对设备的准确保护,又避免了特殊原因导致的信号漂移致使保护误动作。

如图2和图3可见:风机轴承、电机轴承及电机定子温度由现场铂热电阻采集信号传输至现场低压控制柜上的多功能数显表,该多功能数显表插拔式且分为2个部分,即表盘和底座。表盘内设置高限报警及跳闸输出,跳闸输出信号通过表底座后的接线连接至中间继电器进而控制风机现场高压进线柜跳闸继电器。油压超低限由现场电接点压力表显示并控制输出超低限跳闸信号,该信号同样接中间继电器控制风机现场高压进线柜跳闸继电器。现场低压控制柜控制面板上安装有各跳闸信号输出点控制的报警灯及蜂鸣器,但未设计报警自锁功能。由于每次风机跳停现场继电器均无异常情况可见:低压控制保护误动作信号来源分为2个方面:①现场数据测量采集设施;②输出跳闸信号的多功能数显表。

选取2014年3月—2018年10月82例卵巢性肿瘤患者当作研究对象。所有患者均经手术病理确诊为卵巢囊性肿瘤。年龄33~71岁,平均(38.43±5.69)岁;病程1~3年,平均(1.42±0.33)年。

第五步,为信号系统风险项制定风险控制措施。根据上一步找出的信号系统隐患信息,追溯事故致因因素,并按照所处的系统全生命周期阶段,分阶段制定控制措施,以完成信号系统的风险控制。

具体保护控制系统组态逻辑详见图4~5。

  

图4 油泵自控联锁组态

  

图5 风机各类参数跳机组态

4 结语

空气风机在运行过程中出现的上述故障问题,究其原因主要为以下几点:①风机低压控制柜多功能数显表在现场安装使用多年,内置电气元件老化严重,触点存在氧化和接触不良现象;②现场使用环境存在SO2烟气及扬尘,工况较为恶劣;③多功能数显表电源电压为220 V,当电网因雷电闪络出现失压时,电流突然增大,对电子元器件的冲击较大;④日常生产运行中对设备的维保检查未跟上,管理存在漏洞。通过以上的原因分析及现场技术改造后,炉气空气风机运行平稳可靠,没有再出现误动作跳停故障。

参考文献

[1] 毛伟.硫铁矿制酸动力波洗涤器的操作要点[J].硫酸工业,2011(3):35-36.

此外,10-2处理1~5级根的内源激素含量和对应的比值较对照无显著性变化,究其原因与 10-2处理的断根距离树干较远,断根强度较弱,致使断根对切口处的刺激作用很有限有关(Jing et al.,2017)。而 6-2处理的 IAA、GA和 ZT含量及IAA/ABA、GA/ABA与ZT/ABA比值均为最低,其原因与 6-2处理的断根对杨树自身造成的伤害较大,使切口处的恢复明显滞后(Du et al.,2012),导致萌发新根的数量较少有一定关联;同时,6-2处理的 ABA含量最高亦是引起 IAA/ABA、GA/ABA与ZT/ABA比值较低的原因之一。

[2] 刘伟利.我公司配气制酸升华硫产生原因及对策[J].硫酸工业,2010(4):52.

 
王强,王英
《硫酸工业》 2018年第03期
《硫酸工业》2018年第03期文献
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