0 前言
隨著小氮肥廠造氣爐膛由φ2.26m擴(kuò)到φ2.4m，又由φ2.4m擴(kuò)到φ2.65m或φ2.8m，中氮肥廠造氣爐由φ2.75m擴(kuò)到φ3.0m，再擴(kuò)到φ3.3m。工藝管線不斷加粗，工藝閥門(mén)數(shù)量在不斷增加，閥門(mén)通徑也在不斷加大，有相當(dāng)一部分廠家油壓系統(tǒng)配置還沿用初期設(shè)計(jì)，其主要問(wèn)題是工藝閥門(mén)啟閉速度慢，有效制氣時(shí)間短和原料氣的損失，已成為影響造氣爐發(fā)氣量的因素之一。因此，油壓控制系統(tǒng)必須不斷完善，才能滿足在造氣爐新工藝條件下運(yùn)行的要求。
經(jīng)過(guò)多年改進(jìn)，我公司的油壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮到以下幾方面優(yōu)化運(yùn)行條件：
1 油壓泵站
隨著造氣爐爐膛、工藝閥門(mén)通徑的加大及工藝閥門(mén)數(shù)量的增加，油壓系統(tǒng)需要的供油量也相應(yīng)增大。適當(dāng)增加油泵的排量，可以彌補(bǔ)液壓元件因長(zhǎng)周期運(yùn)行磨損導(dǎo)致的內(nèi)泄漏，有利于油壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。但排量過(guò)大，使油箱內(nèi)溢流量增加，油溫居高不下，從而導(dǎo)致油液粘度下降，系統(tǒng)無(wú)法正常工作。因此選擇合理排量的油泵較為重要。
油泵的選型應(yīng)采用機(jī)械效率較高、噪音小、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品：系統(tǒng)回油阻力應(yīng)盡量��；為了加強(qiáng)對(duì)油介質(zhì)的過(guò)濾，系統(tǒng)回路應(yīng)設(shè)置回油過(guò)濾器。油壓泵站應(yīng)設(shè)有壓力繼電器、油位繼電器及測(cè)溫元件，滿足泵站自動(dòng)運(yùn)行條件的要求。
為了確保高溫季節(jié)油箱油溫≤35℃，應(yīng)在泵站回路總管串聯(lián)外置冷卻器，溢流閥回油經(jīng)過(guò)外置冷卻器冷卻后回油箱：同時(shí)應(yīng)設(shè)置外置冷卻器近路閥及溢流閥回油近路閥。
五種油壓泵站主要技術(shù)參數(shù)(見(jiàn)表1)。
2 采用泵站智能控制柜，可達(dá)到泵站自動(dòng)運(yùn)行無(wú)人值守的目的，控制柜應(yīng)具有下列功能
(1)手動(dòng)／自動(dòng)控制方式的切換。
(2)自動(dòng)檢測(cè)并顯示油泵的工作狀況，上傳至DCS。
(3)具有報(bào)警功能，當(dāng)液位低時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)后延時(shí)停泵，液位高時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。壓力低于設(shè)定值1.5s后自動(dòng)啟用備用泵，壓力達(dá)到正常設(shè)定壓力10s后或達(dá)到高限值時(shí)停止備用泵。
(4)油泵因故障跳閘， 自動(dòng)啟動(dòng)備用油泵，在原油泵故障排除之前不能自動(dòng)切換到原油泵，并且始終顯示故障報(bào)警。復(fù)位后，蜂鳴器停響，燈閃爍，當(dāng)故障排除，按復(fù)位按鈕5s后，消除報(bào)警，可啟用該泵。
(5)先啟動(dòng)的泵為主泵，PLC自動(dòng)記憶。
(6)兩臺(tái)油泵輪流工作，間隔24h后自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一泵工作。
(7)具有回油過(guò)濾器超壓報(bào)警功能。
3 蓄能器配置
蓄能器的安裝應(yīng)滿足能量釋放快、阻力小，且在各閥站之間均勻分布的條件。
蓄能器作為油壓系統(tǒng)的輔助動(dòng)力源，其配置直接影響著油壓系統(tǒng)工作壓力的穩(wěn)定。據(jù)計(jì)算，每臺(tái)中2.65m造氣爐蓄能器容量應(yīng)為560L，蓄能器容量越大，越有利于系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。
4 油壓閥站
要提高工藝閥門(mén)啟閉速度，除了保證油壓泵站流量及蓄能器容量合理配置外，換向閥、管路、閥門(mén)及接頭配置也至關(guān)重要，關(guān)鍵是必須消除油壓缸回路瓶頸，使之達(dá)到加快工藝閥門(mén)速度的目的。
(1)閥站的閥位數(shù)量原則上應(yīng)比所控制的工藝閥門(mén)的數(shù)量富余出1～2個(gè)閥位，滿足系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。
(2)換向閥的配置因油壓缸而定，滿足工藝閥門(mén)啟閉速度42.5s；
(3)油壓缸控制回路可選擇差動(dòng)和直動(dòng)接法兩種形式，根據(jù)計(jì)算工藝閥門(mén)的阻力及油壓缸的推力對(duì)比后確定；
(4)壓缸回路應(yīng)設(shè)置相關(guān)工藝閥門(mén)安全聯(lián)鎖裝置，聯(lián)鎖形式及數(shù)量因工藝流程而定；
(5)下灰閥站可獨(dú)立設(shè)置，也可與油壓工藝閥站合并于一體，下灰油壓缸回路應(yīng)設(shè)置安全自鎖裝置，防止因油壓波動(dòng)造成灰門(mén)松動(dòng)；
(6)每個(gè)閥站油路的進(jìn)、出口處裝有截止閥，便于單臺(tái)爐的檢修而不影響其余爐的生產(chǎn)。
五種換向閥的應(yīng)用及配置情況配置參照見(jiàn)表2。
油壓系統(tǒng)管路配置見(jiàn)表3。
5 油壓缸
(1)目前與φ2650～φ2800造氣爐工藝閥門(mén)配置大多采用D80或D90油壓缸，其推力和拉力較D63油壓缸增加很多。個(gè)別生產(chǎn)廠家仍采用普通絲扣結(jié)構(gòu)形式，以致頻繁出現(xiàn)油壓缸法蘭盤(pán)脫絲現(xiàn)象，造成全系統(tǒng)停車(chē)事故。因此，解決法蘭盤(pán)脫絲現(xiàn)象最有效的辦法就是將法蘭盤(pán)與缸筒焊接于一體，防止上述事故發(fā)生。
(2)加快工藝閥門(mén)的動(dòng)作速度，對(duì)增加有效制氣時(shí)間、提高造氣爐的效率起到了至關(guān)重要的作用。但閥門(mén)動(dòng)作速度的加快，必然會(huì)引起油壓缸對(duì)閥板、閥座沖擊力的加大，導(dǎo)致工藝閥門(mén)的使用壽命縮短，甚至?xí)霈F(xiàn)座板閥閥板被撞壞的可能。所以，既要保證工藝閥門(mén)啟閉速度快捷，又要保護(hù)工藝閥門(mén)不受沖擊，最有效的方法就是采用緩沖結(jié)構(gòu)油壓缸，通過(guò)油壓缸的緩沖作用，使其對(duì)工藝閥門(mén)的沖擊力減小，既加快了工藝閥門(mén)的啟閉速度，又延長(zhǎng)了工藝閥門(mén)的使用壽命，還要保證緩沖部位，不得影響有效油壓缸有效行程區(qū)間的開(kāi)關(guān)速度。
(3)油壓缸密封材質(zhì)的好壞，與油壓缸正常使用周期及油壓系統(tǒng)穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系。目前，國(guó)內(nèi)同行業(yè)油壓缸生產(chǎn)廠家普遍采用了丁腈橡膠或聚氨脂作為油壓缸密封材料。由于油壓缸體制造工藝及密封件質(zhì)量的差異，導(dǎo)致了一些廠家油壓缸運(yùn)行至3～6個(gè)月時(shí)就出現(xiàn)密封件破碎、掉屑現(xiàn)象，尤其到了夏季，油溫的升高加快了密封件的老化及破損，從而引發(fā)工藝閥門(mén)不啟閉現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響了造氣爐的正常生產(chǎn)。
(4)油壓缸回油應(yīng)加裝在線檢測(cè)開(kāi)關(guān)，能夠在不停爐狀態(tài)下，對(duì)油壓缸活塞密封件的性能進(jìn)行檢測(cè)。
我公司油壓缸密封件采用高耐磨聚四氟乙烯復(fù)合材料雙密封形式，具有抗老化、不破碎、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在正常使用條件下，三年內(nèi)不拆檢油壓缸，不因密封件的損壞影響工藝閥門(mén)的啟閉。經(jīng)中冀正元、河北金源、深州化肥、景縣化肥、冀衡化肥、東光化工、永年化肥、金石化肥、辛集化工、邯鋼化肥、滄州大地、河間瀛州化工、兗礦魯南、兗礦嶧山、魯西東阿、魯西平陰、明水、寧津永興、日照富民、濟(jì)南化肥、天脊晉城化工、五臺(tái)山化工、壽陽(yáng)、文水、永濟(jì)中農(nóng)、原平化學(xué)、大川、榆社、安陽(yáng)化學(xué)、三門(mén)峽金茂、羅山金鼎、鶴壁寶馬、商都、延化化工、輝縣二化、新鄉(xiāng)燃化、心連心、世紀(jì)金源、衛(wèi)輝豫北化工、淇縣、漯河宏豐、尉氏化工、安徽三星、貴州化肥、陜西陜化、宜化楚星、湖化三寧、張掖農(nóng)友、寧夏賀蘭山、湖北潛江、云南文山、兵器工業(yè)部甘肅銀達(dá)化工等廠家使用后，效果十分理想，延長(zhǎng)了油壓缸的使用壽命，減輕了造氣維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)穩(wěn)定造氣生產(chǎn)起到了很大的作用。
比如：石家莊中冀正元化工有限公司自2004年6月份將當(dāng)時(shí)的5臺(tái)造氣爐油壓缸密封全部改造采用高耐磨聚四氟乙稀密封材料，一直運(yùn)行至2007年10月份才陸續(xù)更換，其間沒(méi)有發(fā)生過(guò)一次因油壓缸密封件損壞影響過(guò)工藝閥門(mén)啟閉事故發(fā)生。此前油壓缸密封件的使用壽命在三個(gè)月左右，最長(zhǎng)不超過(guò)六個(gè)月，改造后對(duì)穩(wěn)定造氣生產(chǎn)起到很大作用，目前已在正元集團(tuán)另外兩個(gè)公司造氣推廣使用該技術(shù)。
6 膠管總成
鋼絲編織膠管應(yīng)采用國(guó)內(nèi)名優(yōu)廠家產(chǎn)品，連接頭鋼材材質(zhì)應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加工，另外，鑒于造氣爐的灰門(mén)及爐口部位具有溫度高、易出現(xiàn)噴火等現(xiàn)象，建議采用耐高溫、防火型膠管總成。對(duì)于有條件的廠家全系統(tǒng)可采用鋼絲纏繞膠管總成，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
7 提高油壓控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性
如使油壓系統(tǒng)長(zhǎng)周期、無(wú)故障穩(wěn)定運(yùn)行，一是要求系統(tǒng)配置合理；二是液壓元件質(zhì)量必須有所保障，這兩點(diǎn)是先決條件。另外，日常維護(hù)及維修也極其重要。
在油壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障中，很大比例是由油液污染引起的，因此防止油液污染十分重要，油壓系統(tǒng)所使用的油泵、控制閥等液壓元件，在運(yùn)行過(guò)程中，零件之間都有良好的配合表面并帶有阻尼孔和縫隙式控制閥口，如果油液混入固體雜質(zhì)就會(huì)堵塞阻尼孔和縫隙，使元件不能正常工作，如果進(jìn)入元件的配合表面，其精度和粗糙度就會(huì)遭到破壞，使泄漏量增加并出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，大大縮短液壓元件的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響油壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
良好的維護(hù)和認(rèn)真管理則是防止油液污染的有效方法，可采取以下措施：
(1)油液貯存環(huán)境保持清潔，油液用具要保持干凈；
(2)油箱周?chē)h(huán)境保持清潔，油箱應(yīng)加蓋密封，并為油箱呼吸裝設(shè)空氣濾清器；
(3)油液要嚴(yán)格過(guò)濾，濾油器應(yīng)及時(shí)檢查清洗；
(4)維護(hù)油壓系統(tǒng)時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行清潔操作規(guī)程，防止雜物帶入系統(tǒng)。
引起油壓系統(tǒng)壓力波動(dòng)大的因素可歸納為以下幾個(gè)方面：
(1)電磁閥內(nèi)泄量超標(biāo)；
(2)油壓缸密封件損壞造成油壓缸串油；
(3)蓄能器內(nèi)件損壞或充氣壓力不合適；
(4)溢流閥調(diào)節(jié)性能變差；
(5)油泵實(shí)際排量比額定流量變��；
(6)系統(tǒng)油溫過(guò)高或過(guò)低；
(7)油介質(zhì)的粘度。
判斷引起壓力波動(dòng)的原因，首先是日常維修經(jīng)驗(yàn)的積累；其次是靠檢測(cè)手段檢測(cè)(比如采用電磁閥檢測(cè)校驗(yàn)裝置對(duì)電磁閥性能進(jìn)行檢測(cè)及篩選，采用油壓缸在線檢測(cè)裝置在不停爐狀態(tài)下對(duì)油壓缸密封件情況進(jìn)行檢測(cè))。對(duì)于系統(tǒng)存在的故障因素，要按先后順序逐項(xiàng)檢查，逐一排除，直到找到問(wèn)題所在。
檢查順序應(yīng)為：蓄能器→溢流閥→換向閥→油泵→油壓缸。
8 影響工藝閥門(mén)啟閉速度的因素
影響工藝閥門(mén)啟閉速度的因素歸納為以下幾點(diǎn)：
(1)換向閥流量；
(2)油壓缸回路通徑；
(3)油壓系統(tǒng)工作壓力；
(4)油壓系統(tǒng)回路備壓；
(5)油介質(zhì)的粘度及溫度；
(6)油壓缸油路的連接形式；
(7)換向閥工作電壓。
只要完善以上系統(tǒng)配置，消除油壓缸回路瓶頸，使之達(dá)到匹配合理，滿足工作條件，就一定能夠把工藝閥門(mén)的啟閉速度控制在理想的范圍之內(nèi)。
綜上所述，造氣油壓控制系統(tǒng)在造氣生產(chǎn)中占有重要地位，要保證造氣生產(chǎn)的正常運(yùn)行，首先應(yīng)滿足油壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定及工藝閥門(mén)啟閉速度快捷的兩個(gè)基本條件。油壓系統(tǒng)運(yùn)行不理想的廠家一定要下定決心，盡快改進(jìn)，盡早完善，以確保油壓系統(tǒng)早日達(dá)到穩(wěn)定、可靠、理想的運(yùn)行狀態(tài)，為企業(yè)節(jié)能增效創(chuàng)造有利條件。
