王学东，许琼武，宋如飞，周 春

（昆明云能化工有限公司，云南 昆明650000）

1 生产现状

昆明云能化工有限公司10 万t/a PVC 装置2004 年设计，2006 年3 月投产运行， 目前装置自动化程度较低，绝大部分为人工操作。乙炔生产采用的是湿式发生器，该反应器为半混流液固反应器，过程复杂，影响因素较多，需要确定并控制好若干操作指标。

乙炔发生器产生的电石渣浆自溢流管流出，经渣浆回收乙炔装置回收乙炔后，汇集至渣浆圆池；发生器底部沉积的电石渣自排渣管排出， 汇集至排渣缓冲池，经沉淀后，上层渣浆汇入渣浆圆池，乙炔区域其他废水也汇入渣浆圆池， 形成的电石渣浆固量7.5%，电石渣浆量约为250 t/h，经渣浆输送单元用水隔泵输送至5 km 以外的渣场压滤处理。

电石渣浆输送单元（水隔泵）属于树脂分厂，岗位在装置区内单独设置，工作环境差，装置自动化程度低，全为手动操作，岗位设置8 人，水隔泵启动、停止、生产负荷调整需现场操作完成，操作频繁，劳动强度大。

2 电石渣浆单元

从发生器溢流的电石渣浆进入电石渣浆缓冲罐，在电石渣浆缓冲罐内经过初步沉降分离，除去大块杂质固体，然后通过渣浆泵输送至脱气塔，脱气塔主要通过抽真空的方式使渣浆内溶解的乙炔气脱出，脱气塔内的真空控制在-71～-61 kPa。 从脱气塔出来的乙炔气进入1# 乙炔冷却器冷却降温至45 ℃左右，再经2#乙炔冷却器进一步降温，通过水环真空泵送入3# 乙炔冷却器冷却至25 ℃左右， 经捕沫器过滤送至乙炔发生单元回收。

从脱气塔底部出来的渣浆由下部进入渣浆排放罐，再通过渣浆管输送至原渣浆池，渣浆排放罐具有液封作用，确保脱气塔保持真空状态。

1#、2# 乙炔冷却器的冷凝水接入渣浆缓冲罐，通过渣浆缓冲罐中渣浆形成的液封可以确保真空状态的1#、2# 乙炔冷却器的渣浆排放管路不吸入空气。3#乙炔冷却器和捕沫器的冷凝水经水封管溢流进入渣浆排放罐，确保正压状态的两台设备不漏气。

3 存在问题

（1）渣浆池液位为现场监测，未设置远程监控，人员2 h 巡检一次，在生产过程中，可能存在因巡检不及时导致满溢的情况，从职业健康角度来说，对操作人员健康不利，严重时还可能造成环境事故。

（2）水隔泵组原设计采用人工切换，阀门现场手动开关，渣浆泵现场启动。 装置投入运行过程中，由于岗位员工操作强度大，可能存在开关、启动不及时造成满溢的风险。

（3）清水池液位、泵出口压力现场监测，手动阀模糊控制。 主要靠操作人员2 h 巡检一次进行监测，不能做到实时监测，劳动强度大。

（4）清水池泵出口压力采用回流控制的方式进行调整，回流量较大，流量与功率不匹配，能耗较高。

（5）未满足云南省危险化学品生产储存企业四区分离技术指导要求。

根据《云南省安全生产专项整治三年行动计划》（云安〔2020〕4 号）[1]，在云南省范围内开展危险化学品生产、储存企业行政办公区、后勤保障区、集中控制区和生产作业区四区分离整治工作。 云能化工根据《化工企业总图运输设计规范》（GB50489-2009）、《控制室设计规范》（HG/T20508-2014）等规范，对四区规范性进行自查，存在布局不合理，内外部安全防护距离不足、工艺技术及控制水平落后等问题，需进一步提升装置的本质安全水平。

4 方案研究

为提升水隔泵工序自动化水平， 实现水隔泵自动控制，远程监控，提高装置的本质安全。 研究方案如下。

（1）渣浆圆池液位远程监控，圆池出口切断阀远程控制，渣浆泵远程控制，圆池液位、切断阀、渣浆泵运行选择根据程式化自动运行。

（2）渣浆高位槽新增设远传液位计，液位实现实时监测， 逻辑控制中液位与水隔泵启动控制形成回路。

（3）3 套水隔泵组实现远程切换。

（4）清水池液位监测与进口阀门形成液位调节回路。

（5）清水泵变频控制，清水泵出口总管压力检测，清水泵变频器与渣浆高位槽液位形成调节回路。

（6）视频远程监控，替代大部分人工现场巡检。

（7）增加PLC 控制系统控制新增测量控制设备，3 套水隔泵信号引入PLC 集控系统， 实现联控，操作站引入中控室。

（8）满足地方法规要求。

5 提升方案实施

（1）A#/B# 渣浆圆池增加雷达液位计，引入PLC系统，A#/B# 渣浆圆池出口分别新增切断阀远程控制（DN250），渣浆泵新增软启动器，引入PLC 系统（见图1），圆池液位、切断阀、渣浆泵选择根据程式化自动运行，逻辑控制图见图2。

图1 工艺流程图

图2 逻辑控制图

（2）渣浆高位槽新增雷达液位计，引入PLC 系统实时监测， 液位低停水隔泵， 液位达到控制区域（≥60%）水隔泵可启动，水隔泵启动参考人工判断条件开放设置。

（3）A#/B#/C# 水隔泵组渣浆进出口切断阀（DN250），清水进出口切断阀（DN250），保留现有手动阀， 当水隔泵组需要切换时人工现场启闭阀门操作。

（4）清水池新增差压液位变送器，清水池进口新增切断阀（DN125），通过液位与进口切断阀对清水池液位进行区间控制（80%～90%）。

（5）1#/3#清水泵新增1 台变频控制器（132 kW），1（变频器）拖2（清水泵）形式，2#/4#清水泵新增1台变频控制器（225 kW），1（变频器）拖2（清水泵），清水泵变频器随动渣浆高位槽液位给定调节；1#/2#/3#/4#清水泵出口新增多功能阀，发挥缓启缓停及止逆作用。

（6）新增两路视频监控，覆盖水隔泵设备总貌及清水泵现场情况。

（7）新增PLC 控制系统，新增测量控制设备引入PLC 系统，3 套水隔泵相应信号引入PLC 集控系统，PLC 集控系统对水隔泵工序实现顺序控制及联锁动作，引入中控室实现远程自动控制。

6 操作方案的优化

6.1 自动控制操作

电石渣浆输送自动控制操作主要是指系统上位

机的人工/自动操作。上位机可实现的主要功能包括监控设备运行状态、设备运行参数、远程控制单台设备启停和系统一键启停等功能。 远程控制设备启停现场设备完好， 操作人员只需在上位机单击相应的启停按钮即可完成操作。

上位组态程序运行后，系统将进入“主画面”，在“主画面”上将直观的显示系统设备的状态及运行参数。

设备名称或位号显示颜色为橙色， 说明该设备处在远程状态，可以在上位机上进行远控操作。显示颜色为蓝色，说明该设备处在就地状态，只能进行现场操作，不能进行远控操作。

设备标识为绿色，说明设备处在运行状态。设备标识为红色，说明设备处在停止状态。

设备远控操作画面指示图见图3。 单击设备标识，选择需要操作的设备，弹出相应的操作对话框，则可以进行远控操作。

图3 设备操作画面指示图

6.2 水隔泵操作

单击水隔泵标识，弹出水隔泵监控画面，单击启停操作按钮，弹出操作框，可以进行启停操作，水隔泵操作画面见图4。

图4 水隔泵操作画面图

当设备在远控状态下， 操作员登录后可以在上位机进行设备的单机控制。 现场操作人员也可以将选择开关选择至“手动”模式，进行现场启停控制。

6.3 程控操作

在受控设备操作模式处于“远程”模式处，程控操作液位参数满足设置要求可以对需要启动的设备进行程控操作，主要参数要求设置如下。

渣浆泵的启动参数要求圆池实时液位大于设定值，高位槽实时液位小于启动渣浆泵液位设定值。

水隔泵的启动参数要求高位槽实时液位大于启动水隔泵液位设定值。

启动清水泵的参数要求清水池实时液位大于液位设定值。

在勾选框选择需要启动的设备，当设备勾选后，如关联参数满足要求，则组态画面将出现设备名称，并用绿色底色进行显示，如不满足，则会出现红色闪烁画面。

在程控模式下，设备的启动顺序为：打开渣浆泵进水管切断阀→启动渣浆泵→启动水隔泵油泵→启动水隔泵程序→启动清水泵。 停机顺序相反。

在远控模式下， 可以在闭环选择栏选择清水泵进行自动恒压调频，勾选的设备参与恒定压力调节。

在参数设置界面， 可以设置清水池进水管切断阀门的打开及关闭水位设定。 当清水池液位低于3.5 m 时，系统自动打开切断阀补水。 当清水池液位高于3.7 m 时，系统自动关闭切断阀。

6.4 紧急停车及故障处置

如上位系统出现故障时， 切换到现场控制模式进行现场操作，操作人员可将设备停机，停机过程严防清水泵“憋压”，按照顺序先停清水泵，再依次停水隔泵、渣浆泵。

7 经济效益分析

电石渣浆输送单元自动化提升后，渣浆输送单元（水隔泵）不再设置岗位，根据危险化工生产工艺“双人双岗”减员8 人，目前企业实际人工成本按10 万元/人·a，可增效80 万元/a；清水泵变频器随渣浆高位槽液位给定调节， 变频调节量40%～100%（取70%功率），132 kW 清水泵电机可节电20.6 万kW·h/a；节约费用8.3 万元/a。

实施自动提升后产生经济效益88.3 万元/a。

8 结语

电石渣浆输送单元自动化提升实施，利用PVC装置大检修时机，进行了设备、管道及变频器柜的安装调试工作。 整个项目改造未影响PVC 装置的运行。 电石渣浆输送单元实现DCS 远程一键启停控制，视频监控代替人工巡检，根据渣浆输送量变频调节清水泵电机的实际运行降低功率电耗。 有效推进了减员增效的试点工作，为PVC 装置实现减员增效的目标奠定基础.装置自动化控制水平得以提升。