CN114874812B - 乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法 - Google Patents

乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，涉及氯碱化工技术领域。本方法实现了对气动排渣阀的自动控制，同时满足发生器液位高于液位限值、加料器处于非工作状态和加水阀处于打开状态三个条件时才允许排渣，否则不允许操作气动排渣阀，避免了物料或乙炔泄漏、发生器液位过低等问题的发生。对气源管和储气罐的压力进行监控和判断，当压力出现异常情况时能够自动关闭气动排渣阀，使气动排渣阀处于安全状态，同时发出报警信号警示操作人员。对两台气动排渣阀的开关状态进行监测，避免两台气动排渣阀同时打开时间过长引发安全事故。在出现异常时，能够自动控制紧急关阀单元关闭气动排渣阀，保证气动排渣阀处于安全状态。

Description

乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法
技术领域
本发明涉及氯碱化工技术领域，尤其涉及一种乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法。
背景技术
传统湿法乙炔发生器采用两台串联的气动双作用气缸刀闸阀进行排渣，采用分散控制系统（Distributed Control System，DCS）远程控制或在阀门附近安装电气开关控制阀门打开或关闭。阀门的开关是通过控制气动排渣阀气源通断来实现的，气动排渣阀的气源控制采用防爆二位五通电磁阀，DCS输出接点闭合或气动排渣阀附近安装的开关闭合时，防爆二位五通电磁阀线圈得电，接通阀门气源，此时排渣阀打开；DCS输出接点断开或气动排渣阀附近安装的开关断开时，防爆二位五通电磁阀线圈失电，关闭阀门气源，此时排渣阀关闭。两台气动排渣阀相互独立工作，没有联锁控制，发生器排渣操作是操作人员在现场通过对讲机联系中控室操作人员，根据中控室操作人员的指示手动进行排渣。
现有技术中存在以下问题：一、气源中断时气动排渣阀无法开关，处于不可控状态； 二、DCS远程操作气动排渣阀的动作滞后时间较长，出现阀门无法关闭的问题时不能及时发现和处理；三、通过气动排渣阀附近安装的电气开关打开或关闭阀门时需要用到防爆二位五通电磁阀，需要对防爆二位五通电磁阀远程供电，电源中断时无法操作；四、DCS故障或由与DCS连接的电缆短路或断路时不能够正常操作气动排渣阀；五、同一台发生器串联的两台气动排渣阀同时打开时间过长，可能会导致发生器内的物料或乙炔泄露；六、排渣阀的工作状态与发生器的工作状态之间没有联锁，在发生器加料时进行排渣、发生器状态异常、现场操作失误等情况下可能会引起物料或乙炔泄漏、发生器液位过低等问题。上述问题可能会导致发生器安全事故，存在安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，以解决上述问题。
基于上述目的，本发明提供了一种乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，按以下步骤进行：
S1、获取第一低限报警值、第二低限报警值、液位限值以及时长限值；
S2、获取发生器液位值、加料器开关状态以及加水阀开关状态；
当发生器液位值大于等于液位限值、加料器为断开状态且加水阀为闭合状态时，启动手动控制单元；
当发生器液位值小于液位限值时，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀；
S3、获取工厂仪表气压力值、储气罐压力值、气动排渣阀开关状态以及串联安装在乙炔发生器上的串联气动排渣阀的开关状态；
当气动排渣阀和串联气动排渣阀同时处于打开状态时，获取气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长；
S4、当工厂仪表气压力值大于第一低限报警值、储气罐压力值大于第二低限报警值且气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长小于等于时长限值时，关闭紧急关阀单元，启动手动控制单元；
S5、当工厂仪表气压力值小于等于第一低限报警值时，控制声光报警器发出第一声光报警信号；
S6、当储气罐压力值小于等于第二低限报警值时，控制声光报警器发出第二声光报警信号，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀；
S7、当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于时长限值时，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：当同时满足发生器液位高于液位限值、加料器处于非工作状态和加水阀处于打开状态三个条件时才允许排渣，否则不允许操作气动排渣阀，并且发生器液位低于液位限值时关闭气动排渣阀并禁用，避免了物料或乙炔泄漏、发生器液位过低等问题的发生。对气源管和储气罐的压力进行监控，当压力出现异常情况时能够自动关闭气动排渣阀，使气动排渣阀处于安全状态，同时发出报警信号警示操作人员。对两台气动排渣阀的开关状态进行监测，确保发生器处于安全状态，避免两台气动排渣阀同时打开时间过长引发安全事故。通过对多项数据的实时监测，及时发现异常，并能够在出现异常时，自动控制紧急关阀单元关闭气动排渣阀，保证气动排渣阀处于安全状态。
进一步地，S7的具体步骤包括：时长限值包括第一时长、第二时长以及第三时长；当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第一时长时，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀；当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第二时长时，打开加水阀，关闭加料器；当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第三时长时，打开充氮阀。避免两台气动排渣阀同时打开时间过长，没有及时关闭而造成安全事故，通过控制加水阀和充氮阀，进一步保证气动排渣阀的安全。
进一步地，关闭紧急关阀单元，启动手动控制单元的具体步骤包括：控制切换单元断开与紧急关阀单元之间的第一气路，控制切换单元接通与手动控制单元之间的第二气路。控制切换单元接通或断开第一气路以及第二气路，从而切换紧急关阀单元和手动控制单元对气动排渣阀的控制。
进一步地，S2中的发生器液位值、加料器开关状态、加水阀开关状态由分散控制系统获取并运算；分散控制系统将运算结果传输至防爆控制箱。
附图说明
图1为本发明实施例提供的乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法的示意图；
图2为本发明实施例提供的乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法的系统示意图；
图3为本发明实施例提供的乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法的防爆控制箱内部布置及接线图；
图4为本发明实施例提供的乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法的电气控制原理图。
附图说明图中标记为：1、气源管；2、储气罐；3、气动排渣阀；4、紧急关阀单元；5、防爆开限位开关；6、防爆关限位开关；7、第一压力表；8、第二压力表；9、手动控制单元；10、球阀；11、减压阀；12、单向阀；13、第一气源球阀；14、安全阀；15、排污阀；16、第二气源球阀；17、防爆一进二出三通电磁阀；18、第一防爆二通电磁阀；19、第二防爆二通电磁阀；20、防爆控制箱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明提出的一种乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，按以下步骤进行：
S1、在第一压力表7上设置第一低限报警值，在第二压力表8上设置第二低限报警值，在防爆控制箱20中设置第一时长，在DCS设置液位限值、第二时长以及第三时长。例如将第一低限报警值设置为0.45MPa，第二低限报警值设置为0.35MPa，第一时长设置为3s，第二时长设置为5s，第三时长设置为8s。
S2、分散控制系统监测发生器液位值、加料器开关状态以及加水阀开关状态，进行运算后将运算结果传输至防爆控制箱20。当发生器液位值大于等于液位限值、加料器为断开状态且加水阀为闭合状态时，DCS向防爆控制箱20发出信号，防爆控制箱20控制切换单元启动手动控制单元9，工作人员能够通过手动控制单元9控制气动排渣阀3的打开和关闭。当发生器液位值小于液位限值时，DCS向防爆控制箱20发出信号，防爆控制箱20控制切换单元关闭手动控制单元9，启动紧急关阀单元4关闭气动排渣阀3。
S3、防爆控制箱20获取工厂仪表气压力值、储气罐2压力值、气动排渣阀3开关状态以及串联安装在乙炔发生器上的串联气动排渣阀的开关状态。当气动排渣阀3和串联气动排渣阀同时处于打开状态时，获取气动排渣阀3和串联气动排渣阀的同时打开时长。
S4、当工厂仪表气压力值大于第一低限报警值、储气罐2压力值大于第二低限报警值且气动排渣阀3和串联气动排渣阀的同时打开时长小于等于时长限值时，防爆控制箱20发出信号，关闭紧急关阀单元4，启动手动控制单元9。
S5、当工厂仪表气压力值小于等于第一低限报警值时，防爆控制箱20控制声光报警器发出第一声光报警信号。
S6、当储气罐2压力值小于等于第二低限报警值时，防爆控制箱20控制声光报警器发出第二声光报警信号，并控制切换单元关闭手动控制单元9，启动紧急关阀单元4关闭气动排渣阀3。
S7、当气动排渣阀3和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第一时长时，关闭手动控制单元9，启动紧急关阀单元4关闭气动排渣阀3。当气动排渣阀3和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第二时长时，DCS控制加水阀打开，加料器关闭。当气动排渣阀3和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第三时长时，DCS控制充氮阀打开。
对于基于本方法的系统的连接，如图2所示，气源管1上依次连接有球阀10、第一压力表7、减压阀11和单向阀12，气源管1为不锈钢管，通过气源管1通入工厂仪表气，为气动排渣阀3提供控制和动力气源。球阀10选用气源球阀，第一压力表7选用防爆电接点压力表，用于监测气源管1内通入的工厂仪表气的压力，减压阀11选用空气过滤减压阀。与单向阀12相邻的气源管1的端部连接有第一支管和第二支管，将工厂仪表气分为两路。第一支管上安装有第一气源球阀13，第一支管与储气罐2连接，储气罐2上连接有第二压力表8，第二压力表8选用防爆电接点压力表，用于监测储气罐2内的压力，储气罐2顶部安装有安全阀14，储气罐2底部安装有排污阀15。
第二支管上安装有第二气源球阀16，第二支管与切换单元连接，切换单元由防爆一进二出三通电磁阀17、第一防爆二通电磁阀18和第二防爆二通电磁阀19组成，第二支管与防爆一进二出三通电磁阀17的进口端连接，防爆一进二出三通电磁阀17的第一出口端与紧急关阀单元4的一端连接，紧急关阀单元4使用防爆二位五通电磁阀，紧急关阀单元4的两个出口端分别连接有第一防爆二通电磁阀18，气动排渣阀3包含气缸，气缸有上下两个通气口。连接在紧急关阀单元4上方的第一防爆二通电磁电磁阀的另一端与上通气口连接，连接在紧急关阀单元4下方的第一防爆二通电磁电磁阀的另一端与下通气口连接。通过紧急关阀单元4控制气动排渣阀3时，与上通气口相连的管道向气缸上部通气，气缸下部的气体经与下通气口相连的管道排出。
气动排渣阀3上连接有防爆限位开关，用于监测气动排渣阀3阀门的开关状态，防爆限位开关由防爆开限位开关5和防爆关限位开关6组成，防爆开限位开关5用于监测气动排渣阀3是否开到位，防爆关限位开关6用于监测气动排渣阀3是否关到位。因此，气动排渣阀3和串联气动排渣阀的同时打开时长即为两台气动排渣阀3上的防爆关限位开关6的同时断开时长。防爆一进二出三通电磁阀17的第二出口端与手动控制单元9的一端连接，手动控制单元9使用二位五通机械按钮阀，按下二位五通机械按钮阀的按钮打开气动排渣阀3，松开按钮关闭气动排渣阀3。手动控制单元9的两个出口端分别连接有第二防爆二通电磁阀19，连接在手动控制单元9上方的第二防爆二通电磁阀19的另一端与气动排渣阀3气缸的上通气口连接，连接在手动控制单元9下方的第二防爆二通电磁阀19的另一端与气动排渣阀3气缸的下通气口连接。断电时防爆一进二出三通电磁阀17的第一出口端打开，第二出口端关闭，向防爆二位五通电磁阀供气，通过防爆二位五通电磁阀控制气动排渣阀3；通电时防爆一进二出三通电磁阀17的第一出口端关闭，第二出口端打开，向二位五通机械按钮阀供气，通过二位五通机械按钮阀控制气动排渣阀3。因此，电源故障时，能够自动切换为紧急关阀单元4，关闭气动排渣阀3。
切换单元用于接收控制单元发出的切换信号，实现手动控制单元9与紧急关阀单元4之间的切换。在正常工作状态下，切换单元向手动控制单元9供气，并接通手动控制单元9与气动排渣阀3之间的气路，同时切断紧急关阀单元4与气动排渣阀3之间的气路。在储气罐2压力报警或两台串联的气动排渣阀3同时打开时间超过设定的时间时，向紧急关阀单元4供气，并接通紧急关阀单元4与气动排渣阀3之间的气路，同时切断手动控制单元9与气动排渣阀3之间的气路。
控制单元由防爆控制箱20和分散控制系统组成，防爆控制箱20上连接有声光报警器。防爆限位开关、第一压力表7、第二压力表8、切换单元和紧急关阀单元4均由ZR-KVVRP-2x1.5电缆连接到防爆控制箱20。同时，防爆控制箱20通过ZR-KVVRP-2x1.5电缆向DCS输出工厂仪表气压力低报警、储气罐2压力低报警、气动排渣阀3开关状态等信号，并向串联安装在同一台发生器上的另一台气动排渣阀3发送本气动排渣阀3的开关状态信号。防爆控制箱20作为独立的控制系统，在DCS或现场操作开关出现故障时能够及时自动关闭气动排渣阀3，避免发生安全事故。
DCS安装在中控室，其他装置安装在现场，安装在现场的装置防爆认证为ExdIICT4，防护等级为IP65。乙炔发生器上安装有远传液位计、震荡加料器、加水阀和充氮阀，DCS 实时监控发生器液位、振荡加料器运行干接点是否闭合、加水阀开限位开关是否闭合、发生器的两个气动排渣阀3防爆关限位开关6是否同时闭合等数据，根据程序的逻辑运算结果，向现场的装置发出信号，控制是否允许操作气动排渣阀3和打开加水阀、振荡加料器、充氮阀等。
接线时，向防爆控制箱20提供24V，10A的直流不间断电源，防爆控制箱20内安装有时间继电器和中间继电器，防爆控制箱20外安装有黄色防爆旋转声光报警器、红色防爆旋转声光报警器和绿色防爆指示灯。如图3所示，时间继电器的位号为KT1，时间继电器为延时时间可调的断电延时型，延时时间可根据使用情况进行调节，将正常工作时的延时时间设置在3s，时间继电器线圈的工作电压为24VDC，带两对断电延时断开常开触点，触点容量为24VDC/5A。中间继电器位号分别为J1、J2、J3和J4，线圈工作电压为24VDC，带四对触点，触点容量为24VDC/5A。黄色防爆旋转声光报警器和红色防爆旋转声光报警器的工作电压为24VDC，警报声为110dB（A）。黄色防爆旋转声光报警器的位号为AL1，红色防爆旋转声光报警器的位号为AL2，绿色防爆指示灯的位号为AL3。
如图4所示，防爆一进二出三通电磁阀17的位号为KV2，工作电压为24VDC，功率为3.7W。第一防爆二通电磁阀18包括两个，位号分别为 SV11和SV12，工作电压为24VDC，功率为3.7W，断电时打开，通电时关闭。第二防爆二通电磁阀19包括两个，位号分别为SV21和SV22，工作电压为24VDC，功率为3.7W，断电时关闭，通电时打开。防爆二位五通电磁阀的位号为KV1，工作电压为24VDC，功率为3.7W，断电时关闭气动排渣阀3。二位五通机械按钮阀的位号为SBV。第一压力表7的输出为常开干接点，位号为PA01，PA01的信号通过接点J1-2发送至DCS。第二压力表8的输出为常开干接点，位号为PA02，PA02的信号通过接点J2-4发送至DCS。防爆开限位开关5的输出为常开干接点，位号为KVAO，防爆关限位开关6的输出为常开干接点，位号为KVAC，KVAC的信号通过接点J3-3发送至串联气动排渣阀的控制箱，通过接点J3-2发送至DCS。位号KVBC为同一台发生器上另一串联气动排渣阀的关限位开关信号。
当发生器液位值大于等于液位限值、加料器断开且加水阀闭合时，DCS向防爆控制箱20发出允许操作气动排渣阀3的信号，DCSyxcz接点闭合，继电器J4线圈得电，常开点J4-1闭合，此时防爆控制箱20上的绿色防爆指示灯亮起，常闭点J4-2和J4-3断开，解除气动排渣阀3的限制，工作人员可通过二位五通机械按钮阀进行发生器排渣操作。按下按钮气动排渣阀3打开，防爆开限位开关5闭合，防爆关限位开关6断开，并将信号发送给防爆控制箱20；松开按钮，气动排渣阀3关闭，防爆开限位开关5断开，防爆关限位开关6闭合，并将信号发送给防爆控制箱20。
当发生器液位值小于液位限值时，DCS向防爆控制箱20输出信号，DCSyxcz接点断开，继电器J4线圈失电，常开点J4-1断开，绿色防爆指示灯断电熄灭，常闭点J4-2和J4-3闭合，KV1、KV2、SV11、SV12、SV21、SV22等电磁阀的线圈电源接通，关闭气动排渣阀3并禁止操作。
当工厂仪表气压力值小于等于第一低限报警值时，第一压力表7的输出触点闭合，向防爆控制箱20发出信号，防爆控制箱20发出黄色声光报警信号，并将信号发送至DCS，发出DCS报警，提示操作人员应及时手动关闭气动排渣阀3，停止排渣。当工厂仪表气压力恢复至第一低限报警值以上时，黄色声光报警自动消失。
当储气罐2压力值小于等于第二低限报警值时，第二压力表8的输出触点闭合，向防爆控制箱20发出信号，防爆控制箱20发出红色声光报警信号，并将信号发送至DCS，发出DCS报警，提示操作人员。同时向切换单元发出切换信号，防爆控制箱20切断手动控制单元9的气源和它与气动排渣阀3之间的气路，向紧急关阀单元4供气并接通它和气动排渣阀3之间的气路，紧急关阀单元4关闭气动排渣阀3。储气罐2压力恢复正常后，红色声光报警自动消失，防爆控制箱20通过切换单元恢复手动控制单元9的气源并接通它与气动排渣阀3之间的气路，切断紧急关阀单元4与气动排渣阀3之间的气路，此时排渣阀能够正常操作。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，其特征在于，按以下步骤进行：
S1、获取第一低限报警值、第二低限报警值、液位限值以及时长限值；
S2、获取发生器液位值、加料器开关状态以及加水阀开关状态；
当发生器液位值大于等于液位限值、加料器为断开状态且加水阀为闭合状态时，启动手动控制单元；
当发生器液位值小于液位限值时，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀；
S3、获取工厂仪表气压力值、储气罐压力值、气动排渣阀开关状态以及串联安装在乙炔发生器上的串联气动排渣阀的开关状态；
当气动排渣阀和串联气动排渣阀同时处于打开状态时，获取气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长；
S4、当工厂仪表气压力值大于第一低限报警值、储气罐压力值大于第二低限报警值且气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长小于等于时长限值时，关闭紧急关阀单元，启动手动控制单元；
S5、当工厂仪表气压力值小于等于第一低限报警值时，控制声光报警器发出第一声光报警信号；
S6、当储气罐压力值小于等于第二低限报警值时，控制声光报警器发出第二声光报警信号，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀；
S7、当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于时长限值时，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀；
所述乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法的系统连接：气源管上依次连接有球阀、第一压力表、减压阀和单向阀，通过气源管通入工厂仪表气，为气动排渣阀提供控制和动力气源；与单向阀相邻的气源管的端部连接有第一支管和第二支管，将工厂仪表气分为第一支管和第二支管两路，第一支管上安装有第一气源球阀，第一支管与储气罐连接，储气罐上连接有第二压力表，用于监测储气罐内的压力，储气罐顶部安装有安全阀，储气罐底部安装有排污阀；
第二支管上安装有第二气源球阀，第二支管与切换单元连接，切换单元由防爆一进二出三通电磁阀、第一防爆二通电磁阀和第二防爆二通电磁阀组成，第二支管与防爆一进二出三通电磁阀的进口端连接，防爆一进二出三通电磁阀的第一出口端与紧急关阀单元的一端连接，紧急关阀单元使用防爆二位五通电磁阀，紧急关阀单元的两个出口端分别连接有第一防爆二通电磁阀，气动排渣阀包含气缸，气缸有上下两个通气口；连接在紧急关阀单元上方的第一防爆二通电磁阀的另一端与上通气口连接，连接在紧急关阀单元下方的第一防爆二通电磁阀的另一端与下通气口连接；通过紧急关阀单元控制气动排渣阀时，与上通气口相连的管道向气缸上部通气，气缸下部的气体经与下通气口相连的管道排出。
2.根据权利要求1所述的乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，其特征在于，S7的具体步骤包括：时长限值包括第一时长、第二时长以及第三时长；
当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第一时长时，关闭手动控制单元，启动紧急关阀单元关闭气动排渣阀；
当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第二时长时，打开加水阀，关闭加料器；
当气动排渣阀和串联气动排渣阀的同时打开时长大于第三时长时，打开充氮阀。
3.根据权利要求1所述的乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，其特征在于，关闭紧急关阀单元，启动手动控制单元的具体步骤包括：控制切换单元断开与紧急关阀单元之间的第一气路，控制切换单元接通与手动控制单元之间的第二气路。
4.根据权利要求1所述的乙炔发生器气动排渣阀的安全控制方法，其特征在于，S2中的发生器液位值、加料器开关状态、加水阀开关状态由分散控制系统获取并运算。
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