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調(diào)節(jié)閥特性的優(yōu)化和閥內(nèi)件改造的探析
摘 要: 對(duì)于汽提塔調(diào)節(jié)閥在工藝低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定、調(diào)節(jié)性能差的問題，分析液位控制系統(tǒng)，通過運(yùn)行參數(shù)跟蹤、調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)計(jì)算、流通面積復(fù)核，根據(jù)液位變化特性和控制規(guī)律，優(yōu)化調(diào)節(jié)閥的流量特性，從線性流量特性改造為近似等百分比流量特性，以達(dá)到液位自控穩(wěn)定的效果。
青海云天化國(guó)際化肥有限公司一期尿素裝置于 2010 年投產(chǎn)，采用二氧化碳汽提法工藝，汽提塔液位調(diào)節(jié)閥為 Fisher 高壓角閥。整套尿素生產(chǎn)工藝對(duì)該調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能要求很高，汽提塔液位是否能順利投入自控模式也是重要的工藝指標(biāo)。
該汽提塔液位調(diào)節(jié)閥(LV-2202)原設(shè)計(jì)為線性流量特性，且流通能力過大，造成實(shí)際使用開度較小(18% ～22． 4%)。自尿素裝置投產(chǎn)以來，該閥長(zhǎng)期處于手動(dòng)控制狀態(tài)，操作頻繁、難以控制，影響尿素裝置穩(wěn)定運(yùn)行。為此，在 2018 年大修期間對(duì)該閥流通能力進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)閥芯進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和加工。優(yōu)化后，該閥的調(diào)節(jié)性能有了明顯的改善，在裝置高負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，汽提塔液位調(diào)節(jié)可以投入自控模式。
1 工藝流程
合成塔的液相從出液閥(HV-2201)進(jìn)入汽提塔頂部，經(jīng)汽提塔內(nèi)的液體分配器將尿液均勻地分配到每根列管中，并以液膜狀態(tài)沿壁往下降，防止 CO 2 氣體竄流到循環(huán)系統(tǒng)中。如果液位波動(dòng)劇烈，超過低限，會(huì)出現(xiàn)竄氣現(xiàn)象，導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)超壓;如果液位過高，易造成出液溫度高，使產(chǎn)品縮二脲含量升高。因此，汽提塔液位一般控制在30% ～ 60%，由汽提塔液位調(diào)節(jié)閥(LV-2202)自動(dòng)控制完成。汽提塔液位調(diào)節(jié)工藝流程圖見圖 1。
汽提塔液位調(diào)節(jié)工藝流程圖
2 控制原理
使用同位素銫 137 配上海伯托 LB 4700T 探測(cè)器來測(cè)量汽提塔液位 1(LT-2201)，汽提塔有效液位高度為 62 cm，液位有效直徑為 60 cm。在高壓差下，有效液位變化很快，對(duì)調(diào)節(jié)閥的控制要求很高。在正常生產(chǎn)過程中，汽提塔的液位要求在自動(dòng)控制模式運(yùn)行［1］ 。在生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的情況下，汽提塔的進(jìn)出近似平衡狀態(tài)，當(dāng)汽提塔液位 2(LT-2202)測(cè)量值低于設(shè)定值時(shí)，經(jīng)集散控制系統(tǒng)(DCS)判斷、比較，輸出信號(hào)減小 LV-2202 開度;當(dāng) LT-2202 測(cè)量值與設(shè)定值相符時(shí)，LV-2202
開度保持不變;當(dāng) LT-2202 測(cè)量值大于設(shè)定值時(shí)，輸出信號(hào)增大 LV-2202 開度，
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