CN104932561B - 一种合成气洗涤塔液位控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种合成气洗涤塔液位控制系统，包括液位变送器、液位运算模块、液位指示模块、第一液位调节阀、第一液位控制器、第二液位调节阀、第二液位控制器。本发明还涉及一种合成气洗涤塔液位控制系统的控制方法，在不同的压力工况下，实现第一液位调节阀和第二液位调节阀的联锁切换，从而大大减小了第一液位调节阀的工作压差，消除了工作过程中出现的气蚀现象。同时该合成气洗涤塔液位控制系统的液位自动控制投用率高，有效提高洗涤塔液位控制的稳定性和可靠性、减少装置非计划停车、操作便捷、运行成本低、维护工作量小。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成气洗涤塔液位控制系统，本发明还涉及一种合成气洗涤塔液位的控制方法。
背景技术
洗涤塔是一种用于脱除粗合成气中夹带的固体颗粒的工艺装置，通常气化炉产出的粗合成气送至洗涤塔中经洗涤后送至下游的工艺装置，而自洗涤塔侧面排出的洗涤水则经激冷水泵加压后送至气化炉的激冷室中作为激冷水，自洗涤塔塔底排出的黑水则送至闪蒸罐中进一步处理回用。在洗涤塔的运行过程中，通过不断的补入工艺水来维持洗涤塔液位的稳定。如果出现洗涤塔液位过低的情况，将导致激冷水泵无法运行，进而触发气化炉跳车，影响装置正常生产运行。情况严重时，甚至可能导致合成气进入闪蒸罐中，造成严重的安全隐患和环境危害。如果出现洗涤塔液位过高的情况，将影响合成气洗涤效果，影响下游工艺装置的平稳运行。因此，洗涤塔的液位控制对煤气化装置的安全、稳定运行至关重要。
现有工艺技术中，在工艺水管线上设有一台洗涤塔液位调节阀用于洗涤塔的液位控制。在正常生产运行状态下，洗涤塔压力为设计操作压力。而在煤气化装置开车过程中，洗涤塔压力是从常压逐渐升压至设计操作压力。如此，该液位调节阀在开车过程中需要承受的压差逐渐由大减小。通常该开车过程需要持续约40～80分钟，故有较长的一段时间液位调节阀需要承受较大的压差，如此调节阀很容易产生气蚀。现有工艺技术通常选用Globe阀(截止阀)、偏芯旋转阀(凸轮挠曲阀)、V型球阀作为洗涤塔液位调节阀，这些种类的阀门很容易因为气蚀现象而损坏，也无法承受工艺水介质中固体颗粒的长期冲刷和磨蚀。调节阀一旦损坏，势必影响洗涤塔的液位控制，导致煤气化装置停车，影响下游装置运行。调节阀损坏后，需要拆卸阀门、更换阀内件，还将增加装置运行成本和维护工作量。
授权公告号为CN202548656U(申请号为201220058110.X)的中国实用新型专利《洗涤塔液位检测控制装置》，其中公开的洗涤塔液位检测控制装置采用PLC控制器与煤气压力传感器、液位变送器分别相连，从而实现了对洗涤塔液位的检测控制。但是该控制装置并不能解决压差问题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能有效避免液位调节阀损坏的合成气洗涤塔液位控制系统。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够有效提高洗涤塔液位控制的稳定性和可靠性、减少装置非计划停车、操作便捷、运行成本低、维护工作量小的合成气洗涤塔液位的控制方法。
本发明解决上述第一个问题所采用的技术方案为：一种合成气洗涤塔液位控制系统，包括连接在洗涤塔上的液位变送器、与所述液位变送器相连接的液位运算模块，其特征在于：还包括有在高压工况下工作的第一液位调节阀、在低压工况下工作的第二液位调节阀、第一液位控制器和第二液位控制器；
所述第一液位调节阀和第二液位调节阀并联连接在工艺水注入洗涤塔的管道上，用于调节工艺水的流量；
所述第一液位控制器分别与第一液位调节阀和液位运算模块相连接，用于控制第一液位调节阀的开度；
所述第二液位控制器分别与第二液位调节阀和液位运算模块相连接，用于控制第二液位调节阀的开度。
为了方便监控洗涤塔内的液位情况，该合成气洗涤塔液位控制系统还包括与上位监控机通讯连接的液位指示模块，所述液位指示模块与液位运算模块相连接。
为了方便监控洗涤塔内的压力状态，该合成气洗涤塔液位控制系统还包括连接在洗涤塔上的压力变送器，与所述压力变送器相连接的压力指示模块，所述压力指示模块与上位监控机通讯连接。
为了实现洗涤塔内液位的精确控制，所述第一液位控制器和第二液位控制器均为PID控制器。
优选地，所述液位变送器包括第一液位变送器、第二液位变送器和第三液位变送器，所述第一液位变送器、第二液位变送器和第三液位变送器分别与所述液位运算模块相连接。
优选地，所述第一液位调节阀为侧进底出或底进侧出式角阀，所述第二液位调节阀为侧进底出或底进侧出式多级降压型角阀。
本发明解决上述第二个问题所采用的技术方案为：一种合成气洗涤塔液位控制系统的控制方法，其特征在于：首先设置第一液位调节阀在不同压力工况下的第一切换压力、设置第二液位调节阀在不同压力工况下的第二切换压力，其中第一切换压力与洗涤塔设计操作压力的比值、以及第二切换压力与洗涤塔设计操作压力的比值均为60％～75％，且第一切换压力值大于第二切换压力值；
当洗涤塔的压力低于第二切换压力时，第二液位控制器和第二液位调节阀处于自动控制状态，第二液位控制器控制第二液位调节阀的开度以控制工艺水的流量，第一液位控制器和第一液位调节阀处于关闭状态；
当洗涤塔的压力高于第一切换压力时，第一液位控制器和第一液位调节阀处于自动控制状态，第一液位控制器控制第一液位调节阀的开度以控制工艺水的流量，第二液位控制器和第二液位调节阀处于关闭状态；
在洗涤塔升压过程中，当洗涤塔的压力升高到第一切换压力时，第二液位控制器和第二液位调节阀仍然维持自动控制状态，同时将第一液位控制器和第一液位调节阀切换为手动控制模式；然后逐渐调大第一液位调节阀的开度，同时第二液位控制器控制第二液位调节阀逐渐关小直至全关，然后将第二液位控制器和第二液位调节阀切换为关闭状态，再将第一液位控制器和第一液位调节阀切换为自动控制模式；
或者由上位监控机DCS系统控制完成第二液位控制器和第二液位调节阀工作到第一液位控制器和第一液位调节阀的工作的自动联锁切换；
在洗涤塔降压过程中，当洗涤塔的压力下降到第二切换压力时，第一液位控制器和第一液位调节阀维持自动控制状态，同时将第二液位控制器和第二液位调节阀切换为手动控制模式；然后逐渐调大第二液位调节阀的开度，同时第一液位控制器控制第一液位调节阀逐渐关小直至全关，然后将第一液位控制器和第一液位调节阀切换为关闭状态，再将第二液位控制器和第二液位调节阀切换为自动控制模式；
或者由上位监控机DCS系统控制完成第一液位控制器和第一液位调节阀工作到第二液位控制器和第二液位调节阀的工作的自动联锁切换。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该合成气洗涤塔液位控制系统采用第一液位调节阀和第二液位调节阀分别在高压工况和低压工况下进行工作，从而分别对应和第一液位控制器和第二液位控制器形成两个独立的简单控制回路，同时利用该合成气洗涤塔液位控制系统的控制方法能够方便快捷的实现第一液位调节阀和第二液位调节阀在高压工况和低压工况下的切换工作，大大减小了第一液位调节阀的工作压差，消除了工作过程中出现的气蚀现象。同时该控制方法使得合成气洗涤塔液位控制系统的液位自动控制投用率高，使得洗涤塔液位控制更加稳定、可靠，从而煤气化装置能够更加安全、稳定的运行。另外该切换操作便捷，操作员劳动强度低。此外，第一液位调节阀采用侧进底出或底进侧出式角阀，能够抵御工艺水介质中固体颗粒的冲刷和磨蚀。而第二液位调节阀为侧进底出或底进侧出式多级降压型角阀，能够消除在低压工况下阀门前后高压差导致的气蚀现象。如此有效避免了液位调节阀门的损坏，提高了洗涤塔液位控制的稳定性和可靠性，减少装置非计划停车，降低装置运行成本，减少维护工作量。
附图说明
图1为本发明实施例中合成气洗涤塔液位控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的合成气洗涤塔液位控制系统，包括液位变送器2、液位运算模块3、液位指示模块8、第一液位调节阀4、第一液位控制器6、第二液位调节阀5、第二液位控制器7、压力变送器91和压力指示模块92。
其中液位变送器2包括连接在洗涤塔1上的第一液位变送器21、第二液位变送器22和第三液位变送器23，第一液位变送器21、第二液位变送器22和第三液位变送器23分别与所述液位运算模块3相连接，在工作时，第一液位变送器21、第二液位变送器22和第三液位变送器23分别采集洗涤塔1内的实时液位数据，并将液位数据送入到液位运算模块3中，液位运算模块3采用三取中的计算方法获取当前的液位数据。
液位指示模块8与液位运算模块3相连接，并且与上位监控机通讯连接，液位指示模块8读取液位运算模块3中经过运算后的液位数据，同时上传到上位监控机中，则工作人员自上位监控机中即可获取洗涤塔1的实时液位情况。
第一液位调节阀4和第二液位调节阀5并联连接在工艺水注入洗涤塔1的管道上，用于调节工艺水的流量。即第一液位调节阀4和第二液位调节阀5的两端分别连接洗涤塔1和工艺水的出水口。
第一液位调节阀4选用侧进底出或底进侧出式角阀，以抵御工艺水介质中固体颗粒的冲刷和磨蚀，从而避免阀门损坏。该第一液位调节阀4工作于洗涤塔1的高压工况下，第一液位控制器6与第一液位调节阀4相连接，用于控制第一液位调节阀4的开度，从而控制自第一液位调节阀4流入洗涤塔1中工艺水的流量。
第一液位控制器6为PID控制器，在使用前，工作人员在第一液位控制器6中输入控制目标设定值，则在使用时，液位运算模块3将获取的当前液位数据传送到第一液位控制器6中，作为第一液位控制器6计算过程中的过程测量值。则经过第一液位控制器6的PID运算过程，能够实现高压工况下对第一液位调节阀4开度的精确控制。
第二液位调节阀5选用侧进底出或底进侧出式多级降压型角阀，以消除在低压工况下阀门前后高压差导致的气蚀现象，从而避免阀门损坏。该第二液位调节阀5工作于洗涤塔1的低压工况下，第二液位控制器7与第二液位调节阀5相连接，用于控制第二液位调节阀5的开度，从而控制自第二液位调节阀5流入洗涤塔1中工艺水的流量。
第二液位控制器7同样采用PID控制器，在使用前，工作人员在第二液位控制器7中输入控制目标设定值，则在使用时，液位运算模块3将获取的当前液位数据传送到第二液位控制器7中，作为第二液位控制器7计算过程中的过程测量值。则经过第二液位控制器7的PID运算过程，能够实现低压工况下对第二液位调节阀5开度的精确控制。
压力变送器91连接在洗涤塔1上以获取洗涤塔1内的压力数据，压力指示模块92与该压力变送器91相连接，并且压力指示模块92还与上位监控机通讯连接，则压力指示模块92将自压力变送器91中获取的压力数据信息上传到上位监控机中以供工作人员远程获取洗涤塔1中的压力情况。
本实施例中的合成气洗涤塔液位控制系统的控制方法如下：首先设置第一液位调节阀4在不同压力工况下的第一切换压力、设置第二液位调节阀5在低压工况和高压工况下的第二切换压力，其中第一切换压力与洗涤塔1设计操作压力的比值、以及第二切换压力与洗涤塔1设计操作压力的比值均为60％～75％，且第一切换压力值大于第二切换压力值，本实施例中，第一切换压力与洗涤塔1设计操作压力的比值为70％，第二切换压力与洗涤塔1设计操作压力的比值为65％。
在洗涤塔1的开车过程中，洗涤塔1内的压力是逐渐升高的过程，洗涤塔1中的压力达到标准运行过程的压力需要经过一段比较长的时间。相应地，在洗涤塔1的停车过程中，洗涤塔1内的压力是逐渐下降的，其也需要一段时间才能够完成停车。
在洗涤塔1的工作过程中，监控人员可以根据压力指示模块92传送的压力数据，实时监控洗涤塔1内的压力情况。
当洗涤塔1的压力低于第二切换压力时，使得第二液位控制器7和第二液位调节阀5处于自动控制状态，第二液位控制器7控制第二液位调节阀5的开度以控制工艺水的流量，而第一液位控制器6和第一液位调节阀4处于关闭状态。
当洗涤塔1的压力高于第一切换压力时，使得第一液位控制器6和第一液位调节阀4处于自动控制状态，第一液位控制器6控制第一液位调节阀4的开度以控制工艺水的流量，第二液位控制器7和第二液位调节阀5处于关闭状态。
在洗涤塔1开车的升压过程中，当洗涤塔1的压力升高到第一切换压力时，第二液位控制器7和第二液位调节阀5仍然维持自动控制状态，同时将第一液位控制器6和第一液位调节阀4切换为手动控制模式；然后逐渐调大第一液位调节阀4的开度，同时第二液位控制器7控制第二液位调节阀5逐渐关小直至全关，然后将第二液位控制器7和第二液位调节阀5切换为关闭状态，再将第一液位控制器6和第一液位调节阀4切换为自动控制模式。如此在低压工况转至高压工况的情况，第一液位调节阀4和第二液位调节阀5可以顺利完成切换，且不影响洗涤塔1的正常工作。同时在此过程中，大大减小了第一液位调节阀4所承受的工作压差，避免了气蚀现象，而第二液位调节阀5为侧进底出或底进侧出式多级降压型角阀，可以消除大工作压差可能造成的气蚀，有效的保护了第一液位调节阀4和第二液位调节阀5，增加了第一液位调节阀4和第二液位调节阀5的使用寿命，提高洗涤塔1液位控制的稳定性和可靠性，减少因零件损坏引起的非计划停车，降低整个洗涤塔1的运行成本，减少维护工作量。
在洗涤塔1停车的降压过程中，当洗涤塔1的压力下降到第二切换压力时，第一液位控制器6和第一液位调节阀4维持自动控制状态，同时将第二液位控制器7和第二液位调节阀5切换为手动控制模式；然后逐渐调大第二液位调节阀5的开度，同时第一液位控制器6控制第一液位调节阀4逐渐关小直至全关，然后将第一液位控制器6和第一液位调节阀4切换为关闭状态，再将第二液位控制器7和第二液位调节阀5切换为自动控制模式。如此顺利完成第一液位调节阀4和第二液位调节阀5的切换，同样保护了第一液位调节阀4和第二液位调节阀5，增加了第一液位调节阀4和第二液位调节阀5的使用寿命，提高洗涤塔1液位控制的稳定性和可靠性，减少因零件损坏引起的非计划停车，降低整个洗涤塔1的运行成本，减少维护工作量。
上述过程，监控人员可以通过上位机上显示的液位和压力信息手动操作完成。上述过程还可以通过上位监控机DCS系统控制第一液位控制器6和第二液位控制器7，从而实现第一液位调节阀4和第二液位调节阀5的自动联锁切换，而自动联锁切换程序可以选用现有技术中的自动联锁切换方法程序，以实现第一液位调节阀4和第二液位调节阀5切换的自动控制。
Claims (4)
1.一种合成气洗涤塔液位控制系统，包括连接在洗涤塔(1)上的液位变送器(2)、与所述液位变送器(2)相连接的液位运算模块(3)，其特征在于：还包括有在高压工况下工作的第一液位调节阀(4)、在低压工况下工作的第二液位调节阀(5)、第一液位控制器(6)和第二液位控制器(7)；
所述第一液位调节阀(4)和第二液位调节阀(5)并联连接在工艺水注入洗涤塔(1)的管道上，用于调节工艺水的流量；
所述第一液位控制器(6)分别与第一液位调节阀(4)和液位运算模块(3)相连接，用于控制第一液位调节阀(4)的开度；
所述第二液位控制器(7)分别与第二液位调节阀(5)和液位运算模块(3)相连接，用于控制第二液位调节阀(5)的开度。
2.根据权利要求1所述的合成气洗涤塔液位控制系统，其特征在于：所述第一液位控制器(6)和第二液位控制器(7)均为PID控制器。
3.根据权利要求1所述的合成气洗涤塔液位控制系统，其特征在于：所述第一液位调节阀(4)为侧进底出或底进侧出式角阀，所述第二液位调节阀(5)为侧进底出或底进侧出式多级降压型角阀。
4.一种应用如权利要求1～3任一权利要求所述的合成气洗涤塔液位控制系统的控制方法，其特征在于：首先设置第一液位调节阀(4)在不同压力工况下的第一切换压力、设置第二液位调节阀(5)在不同压力工况下的第二切换压力，其中第一切换压力与洗涤塔(1)设计操作压力的比值、以及第二切换压力与洗涤塔(1)设计操作压力的比值均为60％～75％，且第一切换压力值大于第二切换压力值；
当洗涤塔(1)的压力低于第二切换压力时，第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)处于自动控制状态，第二液位控制器(7)控制第二液位调节阀(5)的开度以控制工艺水的流量，第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)处于关闭状态；
当洗涤塔(1)的压力高于第一切换压力时，第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)处于自动控制状态，第一液位控制器(6)控制第一液位调节阀(4)的开度以控制工艺水的流量，第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)处于关闭状态；
在洗涤塔(1)升压过程中，当洗涤塔(1)的压力升高到第一切换压力时，第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)仍然维持自动控制状态，同时将第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)切换为手动控制模式；然后逐渐调大第一液位调节阀(4)的开度，同时第二液位控制器(7)控制第二液位调节阀(5)逐渐关小直至全关，然后将第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)切换为关闭状态，再将第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)切换为自动控制模式；
或者由上位监控机DCS系统控制完成第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)工作到第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)的工作的自动联锁切换；
在洗涤塔(1)降压过程中，当洗涤塔(1)的压力下降到第二切换压力时，第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)维持自动控制状态，同时将第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)切换为手动控制模式；然后逐渐调大第二液位调节阀(5)的开度，同时第一液位控制器(6)控制第一液位调节阀(4)逐渐关小直至全关，然后将第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)切换为关闭状态，再将第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)切换为自动控制模式；
或者由上位监控机DCS系统控制完成第一液位控制器(6)和第一液位调节阀(4)工作到第二液位控制器(7)和第二液位调节阀(5)的工作的自动联锁切换。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |