陈海庭，王许
（中海石油化学股份有限公司，海南 东方572600）
［摘 要］中海石油化学股份有限公司1 000 t/d合成氨装置于1996年10月建成投产，其氨冰机一直是单机运行模式，近年来氨冰机在成功启动后短时间内多次出现跳车事故，严重影响了上下游系统的开车运行。结合最近两次氨冰机跳车事故，分析与排查氨冰机跳车原因，认为其主要问题是油气差压调节器失调、电磁阀动作异常。2020年5月，进行调节器更新（将旧式气动调节回路整体更新为智能电动回路）、电磁阀更新后，机组各项运行数据良好，氨冰机再未出现过因自身故障导致的跳车。此种技改投资小、实施易、效果好，可为业内提供一些参考与借鉴。
［关键词］合成氨装置；氨冰机；跳车事故；原因分析；解决方案；可行性分析；技改措施；技改效果
［中图分类号］TQ113.25+1.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）01-0019-03
0 引 言
中海石油化学股份有限公司富岛一期1 000 t/d合成氨装置于1996年10月建成投产，主生产系统包括天然气转化、变换、脱碳、甲烷化、氨合成等系统。其中，氨冰机作为氨合成系统的重要设备，一直是单机运行模式，设计转速为9 900 r/min、实际运行转速为9 540 r/min，其作用主要是为氨合成系统提供冷量，并按一定的温度、流量输送成品液氨，氨冰机能否正常稳定运行关乎整套合成氨装置的效能。氨冰机驱动透平为三菱公司制造的抽汽背压式蒸汽透平，压缩机为日立公司制造的水平剖分三段离心式压缩机，低压缸为压缩机一段，高压缸为压缩机二段、三段；压缩机轴封型式为机械油密封，低压缸采用平衡盘平衡轴向推力，高压缸采用背靠背设计；机组径向轴承采用可倾瓦式，推力轴承采用金斯伯雷式；机组控制系统现为康吉森公司的TS3000系统，工艺系统联锁集成在合成氨装置安全仪表系统（SIS），本机联锁和调速系统则集成在TS3000系统，防喘振控制系统集成在DCS。自1996年投运以来，氨冰机总体运行稳定。2005年，原料空气压缩机低压缸（02K001）一段入口增设冷却系统，使用液氨作为冷却介质，空冷系统氨冷却器（02E006）来的气氨进入氨气压缩机低压缸（09K001）二段入口；2008年，原控制系统WOODWARD的515调速器升级为TRICONEX公司的TRICON系统。近年来，氨冰机在成功启动后短时间内多次出现跳车事故，严重影响了上下游系统的开车运行，找到氨冰机跳车原因并予以彻底解决尤为重要。以下对有关情况作一介绍。
1 最近两次氨冰机跳车事故简介
（1）2018年6月13日07:00，氨冰机启动过程中升速至3 000 r/min时发生密封油气压差低联锁跳车（油气压差指标为180 kPa，联锁设定值为50 kPa）。经分析与排查，确认本次事故是气动调节器（PDIC09055）控制失稳造成油气压差失控所致，后经调整PI参数，PDIC09055控制恢复稳定。
（2）2018年6月13日08:30，氨冰机重启过程中快达到最小控制转速8 492 r/min时，气动调节器（PDIC09055）控制失稳跳车，用夹具限制密封油回油调节阀（PV09059）不能下关后，在线更换气动调节器，重新整定PI参数，控制恢复稳定；氨冰机再次开车后，升速过程中开气氨阀时工况出现较大波动，触发密封油泵双泵运行（正常生产时密封油泵一开一备），将PDIC09055打为手动模式稳定差压，再次投自动后其差压波动仍较大，联系工艺人员缓慢关小前截止阀后密封油回油调节阀（PV09059）、增大油气差压调节阀开度，PDIC09055输出稳定，油气差压也恢复稳定。
2 氨冰机跳车原因分析与排查
2017年以前氨冰机油气压差一直比较稳定，但2017年以来正常生产中氨冰机油气压差易出现异常波动，当油气压差在175～190 kPa区间时，密封油回油调节阀（PV09059）阀位约50%，气动调节器（PDIC09055）处于稳定调节区间，但一旦油气差压超出175～190 kPa区间，PDIC09055输出压力就易波动，造成调节阀失调，从而引起油气差压联锁动作。现场使用的控制回路中，差压变送器、就地调节器等均为老式气动型产品，而气动器件在控制过程中存在一定的传递滞后与测量精度不高等问题。工艺设计中，PDIC09055的给定值为180 kPa，现场变送器测量值波动范围在150～220 kPa之间，这对于PDIC09055的给定范围来说过于巨大，导致调节器内部的P、I调节无法做到稳定被调参数与消除余差。据工艺人员反映与现场观察得知，氨冰机油气压差波动较为频繁，要想稳定油压则需PV09059动作不能有较大的滞后性，这就要求阀门定位器应具有较快的动作速度以及调节精度，而现场使用的老式气动定位器并不能满足工艺控制要求。
统计数据显示，2015年、2016年、2017年、2018年、2019年、2020年氨冰机控制油电磁阀（SV09073）线圈电阻值（一年测1次）分别为211.5 Ω、214.3 Ω、224.2 Ω、240.3 Ω、255.7 Ω、268.2 Ω。可以看到，电磁阀线圈电阻值在2016年后开始出现异常增大现象，询问工艺操作人员后得知SV09073在近些年发生过若干次电磁阀不带电情况下复位手柄未能成功复位的事故。经分析与讨论，得出结论，SV09073常年工作在高温环境下，内部线圈电阻已出现异常增大现象，而线圈电阻增大则极有可能会导致电磁阀动作异常，通过更换电磁阀是能够有效解决电磁阀动作异常问题的。近年来氨冰机跳车可能原因与排查情况梳理见表1。
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