淺談HydroCOM 系統(tǒng)在渣油加氫新氫壓縮機(jī)的應(yīng)用論文
1 前言
中國(guó)石油四川石化公司設(shè)計(jì)加工能力為300 萬(wàn)噸/ 年渣油加氫脫硫裝置采用的是美國(guó)CLG 公司固定床加氫脫硫工藝技術(shù)，以減壓重蠟油和減壓渣油為原料，脫除硫、氮、金屬等雜質(zhì)，降低殘?zhí)亢�，為催化裂化提供原料，同時(shí)生產(chǎn)部分柴油，并副產(chǎn)少量石腦油和燃料氣。裝置于2014 年1 月份順利投產(chǎn)。該裝置反應(yīng)系統(tǒng)共配置3 臺(tái)新氫壓縮機(jī)，單臺(tái)壓縮機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能提供3800Nm3/h 氫氣，兩臺(tái)壓縮機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)給反應(yīng)系統(tǒng)提供足夠的氫氣之余，還有剩余40% 的氣量必須通過(guò)三返一控制閥返回新氫機(jī)入口。
2014 年2 月份， K4001A 增加一套HydroCOM 無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不僅解決了三返一控制閥一直保持一定開(kāi)度，浪費(fèi)能耗的問(wèn)題之外，還延長(zhǎng)了壓縮機(jī)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間，保護(hù)氣閥的調(diào)節(jié)幅度，同時(shí)優(yōu)化反應(yīng)系統(tǒng)控制方案，使反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制相對(duì)平穩(wěn)，對(duì)生產(chǎn)十分有利。
2 HydroCOM 無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制原理
HydroCOM 無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在新氫壓縮機(jī)上增加的一種無(wú)級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以將富余的氣量在壓縮前直接回流到進(jìn)氣腔，使得壓縮機(jī)只對(duì)實(shí)際需要的氣量進(jìn)行壓縮，從而最大限度的節(jié)能。HydroCOM 無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以打破通常情況下由壓縮機(jī)卸荷器從0%、50%、100%之間負(fù)荷調(diào)節(jié)控制，可以實(shí)現(xiàn)0—100%全程范圍內(nèi)壓縮機(jī)排氣量的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。采用這種調(diào)節(jié)方法，壓縮機(jī)的指示功消耗與實(shí)際容積流量成正比。
3 具體實(shí)施方案
三臺(tái)壓縮機(jī)兩開(kāi)一備，正常工況下，A 機(jī)采用HydroCOM無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，K4001B 滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。啟動(dòng)壓縮機(jī)K4001A，此時(shí)CIU 尚未投用，所有進(jìn)氣閥被HydroCOM 系統(tǒng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)和卸荷器強(qiáng)制保持在開(kāi)啟狀態(tài)，壓縮機(jī)在空載狀態(tài)下啟機(jī)。當(dāng)需要升負(fù)荷時(shí)，根據(jù)實(shí)際工況手動(dòng)提升PV8351A設(shè)定值( 只要PV8351 設(shè)定值>0%,HydroCOM 系統(tǒng)開(kāi)始投用. 設(shè)定值不能小于30% 以保護(hù)機(jī)組), 相應(yīng)提升二、三級(jí)負(fù)荷PC4005 和PC4007 輸出值，維持各級(jí)壓縮比穩(wěn)定。逐漸增加PV8351A 的輸出值，直至與分程輸出值相等，修正PC4005 和PC4007 的SV 設(shè)定值，則可以將PID 改為自動(dòng)模式。DCS 分程模塊將緩慢減小三返一調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，直至關(guān)閉。此時(shí)分程點(diǎn)變化完成，K4001A 在HydroCOM 系統(tǒng)控制下進(jìn)入正常平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)。
4 對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)壓力的.控制
HydroCOM 系統(tǒng)控制新氫壓縮機(jī)負(fù)荷主要是通過(guò)一級(jí)負(fù)荷調(diào)節(jié)器PV8351A 的輸出值來(lái)體現(xiàn)，二、三級(jí)則根據(jù)壓縮比自動(dòng)修正。新氫壓縮機(jī)出口壓力穩(wěn)定證明壓縮機(jī)出口流量穩(wěn)定，通過(guò)調(diào)節(jié)器PC1069 調(diào)節(jié)新氫補(bǔ)充量來(lái)恒定系統(tǒng)壓力，由壓控PC1067 控制系統(tǒng)外排火炬量來(lái)保護(hù)反應(yīng)器系統(tǒng)回路不超壓。
5 HydroCOM 系統(tǒng)對(duì)裝置生產(chǎn)及工藝的影響
5.1 對(duì)機(jī)組運(yùn)行和系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性影響
裝置自2014 年2 月份投用至今，K4001A 一直運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)組各級(jí)溫度、壓力、振動(dòng)、活塞干沉降位移都相對(duì)穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)故障。根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)系統(tǒng)壓力控制PC1069 的顯示數(shù)據(jù)采集畫(huà)成曲線圖分析顯示如下：
由圖1 和圖2 可以看出, 由于HydroCOM 系統(tǒng)的投用, 使得反應(yīng)系統(tǒng)壓力波動(dòng)很小，控制相對(duì)穩(wěn)定。同時(shí)，反應(yīng)壓力的穩(wěn)定，也對(duì)高壓設(shè)備的安全運(yùn)行起到保障作用，同時(shí)對(duì)催化劑的活性起到積極作用。
5.2 節(jié)能效應(yīng)
根據(jù)HydroCOM 系統(tǒng)的工作原理可知，該系統(tǒng)僅壓縮所需的工藝氣體，吸入多余氣體在氣缸壓縮初始階段通過(guò)強(qiáng)制開(kāi)啟的進(jìn)氣閥回流到壓縮機(jī)入口緩沖罐內(nèi)，這樣可以關(guān)閉壓縮機(jī)三返一調(diào)節(jié)閥，降低壓縮機(jī)負(fù)荷，減少壓縮機(jī)電流。壓縮機(jī)負(fù)荷的變化造成主電機(jī)電流的變化，壓縮機(jī)消耗的指示功基本與運(yùn)行負(fù)荷成正比。該機(jī)增加HydroCOM 系統(tǒng)后，僅僅壓縮所需的氣體，根據(jù)新氫機(jī)K4001A 額定功率3311Kw,如果裝置一年滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為60%， 壓縮機(jī)運(yùn)行負(fù)荷為80%，按照四川石化公司公用工程電價(jià)為0.48 元，則算出年節(jié)省電費(fèi)=(3311-2497.20)×8000h/a×60%×0.48 元/(Kw·h)/10000=187.5 萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，投用HydroCOM 系統(tǒng)后對(duì)裝置的節(jié)能減排起到實(shí)質(zhì)作用。
6 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)DCS 編程組態(tài)， 可以實(shí)現(xiàn)HydroCOM 系統(tǒng)投用狀態(tài)時(shí)K4001A 手動(dòng)零負(fù)荷啟機(jī)過(guò)程，在升降負(fù)荷過(guò)程中方便簡(jiǎn)潔，直接控制一級(jí)負(fù)荷調(diào)節(jié)器即可，滿足壓縮機(jī)任意負(fù)荷調(diào)節(jié)，充分節(jié)省能耗。投自動(dòng)控制時(shí)，可以切除三返一調(diào)節(jié)閥，當(dāng)HydroCOM 系統(tǒng)自動(dòng)控制PID 偏離時(shí)，可以手動(dòng)調(diào)節(jié)三返一控制閥，使壓縮機(jī)出口壓力維持穩(wěn)定，減少對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的波動(dòng)。在兩臺(tái)壓縮機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以滿足任意機(jī)組的切入和切出，而不影響HydroCOM 系統(tǒng)的制動(dòng)控制。
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