黃興航

(中石化青島石油化工有限公司,山東 青島 266043)

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“三閥組聯(lián)鎖”在焦化裝置中的應(yīng)用

黃興航

(中石化青島石油化工有限公司,山東 青島 266043)

摘要：為有效避免焦炭塔四通閥切換過(guò)程中因誤操作引發(fā)的事故，必須使四通閥和進(jìn)料隔斷閥的動(dòng)作順序處于聯(lián)鎖狀態(tài)中。詳細(xì)介紹了根據(jù)焦炭塔工藝切換特點(diǎn)設(shè)計(jì)的PLC聯(lián)鎖系統(tǒng)、四通旋塞閥、進(jìn)料隔斷閥以及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，闡述了該系統(tǒng)的其他硬件組成、實(shí)現(xiàn)方法及應(yīng)用效果。該系統(tǒng)可有效防止人為誤操作,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障裝置長(zhǎng)期安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵字： 焦炭塔四通閥進(jìn)料隔斷閥聯(lián)鎖IQ執(zhí)行器

延遲焦化裝置是周期性操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境差，容易發(fā)生人為誤操作事故。該裝置周期性操作中的關(guān)鍵一步是焦炭塔的進(jìn)料切換，目前對(duì)如何確保安全切塔，有效預(yù)防因四通閥誤操作而引起切塔事故的探索仍在持續(xù)進(jìn)行中，國(guó)內(nèi)廠家尚無(wú)自己的產(chǎn)品，對(duì)國(guó)外技術(shù)仍過(guò)于依賴，筆者對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了討論、分析。

1裝置背景

某廠1.6 Mt/a延遲焦化裝置，設(shè)計(jì)循環(huán)比為0.3，生焦周期為24 h，采用“一爐兩塔”工藝流程和大型化焦炭塔，焦炭塔的進(jìn)料切換是整個(gè)操作周期中非常關(guān)鍵的一步，其簡(jiǎn)易流程如圖1所示，必須按照嚴(yán)格的步驟進(jìn)行，否則容易引發(fā)重大事故。例如，2013年某日，該廠焦炭塔B塔生產(chǎn)，A塔預(yù)熱結(jié)束，準(zhǔn)備由B塔切A塔。在切換A塔之前，操作工誤按了進(jìn)料隔斷閥SPV101B的關(guān)閥按鈕，且SPV101B的指示燈變黃，出現(xiàn)了預(yù)動(dòng)作，所幸發(fā)現(xiàn)及時(shí)，否則爐出口憋壓，可能造成非計(jì)劃停工，渣油一旦泄漏,近500℃的高溫還可能引發(fā)火災(zāi)事故。

圖1　焦炭塔進(jìn)料切換流程示意

2設(shè)計(jì)思路

正常生產(chǎn)過(guò)程中焦炭塔切換時(shí)相關(guān)閥門應(yīng)按照以下動(dòng)作順序進(jìn)行： 若A塔切B塔則先打開SPV101B，再翻轉(zhuǎn)四通閥SPV111由A塔到B塔，最后關(guān)掉進(jìn)料隔斷閥SPV101A。若B塔切A塔則先打開SPV101A，再翻轉(zhuǎn)SPV111從B塔指到A塔，最后關(guān)掉SPV101B。

SPV111與SPV101A/B現(xiàn)場(chǎng)有如下聯(lián)鎖邏輯關(guān)系： 當(dāng)A塔生產(chǎn)時(shí)，SPV111指向A塔，SPV101A全開，并處于鎖定狀態(tài)，而SPV101B是可以動(dòng)作的。當(dāng)B塔生產(chǎn)時(shí)，SPV111指向B塔，SPV101B全開，并處于鎖定狀態(tài)，而SPV101A是可以動(dòng)作的。當(dāng)SPV111由A塔切向B塔生產(chǎn)時(shí)，SPV101A和 SPV101B都處于鎖定狀態(tài)。而SPV111相互切換A塔和B塔的前提條件則是SPV101A和 SPV101B都處于全開的狀態(tài)。

1) SPV111在A塔位置時(shí)，SPV101A被鎖定，按動(dòng)按鈕也不能操作；而SPV101B未被鎖定，按動(dòng)按鈕可以操作該閥。

2) SPV111在B塔位置時(shí)，SPV101B被鎖定，按動(dòng)按鈕也不能操作；而SPV101A未被鎖定，按動(dòng)按鈕可以操作該閥。

3) SPV111在中間(MP)位置時(shí)，SPV101A/B都被鎖定，按動(dòng)按鈕也不能操作。

4) SPV111在旁路(BP)位置時(shí)，SPV101A/B都未被鎖定，按動(dòng)按鈕可以操作。

5) SPV111在切換過(guò)程中，SPV101A/B都被鎖定，按動(dòng)按鈕也不能操作。

6) 連續(xù)方式： SPV111從A塔到B塔及從B塔到A塔切換的前提條件均為SPV101A/B全開。

7) 中間方式： SPV111從A塔到MP、從MP到A塔、從B塔到MP及從MP到B塔切換的前提條件均為SPV101A/B全開。

8) 旁路方式(BYPASS)： SPV111從MP到A塔切換的前提條件為SPV101A全開，SPV111從MP到B塔切換的前提條件為SPV101B全開。

3硬件組成

該廠焦化裝置SPV111和SPV101A/B均采用POYAM閥門，其中SPV111為雙電動(dòng)頭提升式四通旋塞回座閥，SPV101A/B為單電動(dòng)頭旋塞回座閥，電動(dòng)頭均采用IQ系列執(zhí)行器?，F(xiàn)場(chǎng)操作控制盤由一個(gè)獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)組成，主要包括CPU、電源模塊、PLC I/O模塊、模塊連接器、端子排、輔助繼電器及其他附件。

IQ執(zhí)行器是對(duì)閥門進(jìn)行就地及遠(yuǎn)程電動(dòng)控制的非侵入式自控設(shè)備，包括電機(jī)，減速齒輪，現(xiàn)場(chǎng)控制反轉(zhuǎn)啟動(dòng)器，帶電子邏輯控制的力矩、限位和監(jiān)視裝置。使用非侵入式手持紅外線IQ設(shè)定器可對(duì)力矩、限位和可組態(tài)的指示觸點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定，初級(jí)設(shè)定包括行程末端限位、力矩作用、開關(guān)方式、力矩保護(hù)值、限位等；二級(jí)設(shè)定主要用于一些較復(fù)雜的控制、指示和備選裝置的功能?，F(xiàn)場(chǎng)控制在電氣控制端蓋上提供了非侵入式選擇器，包括1個(gè)可鎖定在就地/停止/遠(yuǎn)程位置的選擇器和1個(gè)開閥/關(guān)閥控制器；遠(yuǎn)程控制有6個(gè)控制輸入端： 開閥、關(guān)閥、停止/保持、緊急保護(hù)、開閥聯(lián)鎖和關(guān)閥聯(lián)鎖。開閥、關(guān)閥以及雙方向上的聯(lián)鎖可通過(guò)外部硬接線實(shí)現(xiàn),并可組態(tài)為禁止就地和遠(yuǎn)程操作，只有當(dāng)外部觸點(diǎn)閉合時(shí)，才可進(jìn)行操作。聯(lián)鎖電路可與任何遠(yuǎn)程控制電路疊加。聯(lián)鎖輸入操作使用獨(dú)立的電源公共端，以保證安全系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)之間的隔離。

4聯(lián)鎖功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程

圖2　現(xiàn)場(chǎng)控制盤與SPV101A/B及SPV111連接示意

整個(gè)三閥組聯(lián)鎖功能由閥門的IQ電動(dòng)頭、現(xiàn)場(chǎng)控制盤PLC系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)，接線如圖2所示。圖2中，SPV101A電動(dòng)頭聯(lián)鎖項(xiàng)37和38接線端通過(guò)端子排接點(diǎn)X1-24連接K12繼電器，開到位狀態(tài)端子連接K1繼電器，關(guān)到位狀態(tài)端子連接K2繼電器；SPV101B電動(dòng)頭聯(lián)鎖項(xiàng)37和38接線端通過(guò)端子排X1-25連接K13繼電器，開到位狀態(tài)端子連接K3繼電器，關(guān)到位狀態(tài)端子連接K4繼電器；SPV111提升頭的電動(dòng)頭聯(lián)鎖項(xiàng)37和38通過(guò)端子排X2-11連接K14，SPV111旋轉(zhuǎn)頭的電動(dòng)頭聯(lián)鎖項(xiàng)37通過(guò)端子排X2-13連接K15(A塔切B塔)，38通過(guò)端子排X2-12連接K16(B塔切A塔),開狀態(tài)則由35端子連接K20，關(guān)狀態(tài)由33端子連接K19。

A塔生產(chǎn)時(shí)，SPV111指向A塔， PLC首先接收來(lái)自SPV101A/B和SPV111各閥門的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)預(yù)先編好的程序發(fā)出指令，使K12繼電器處于斷開狀態(tài)(接端子排X1-24，電動(dòng)頭端子37和38)，K13處于吸合狀態(tài)(允許SPV101B動(dòng)作)，故SPV101A處于開啟并鎖定的狀態(tài)；此時(shí)若SPV101B處于全關(guān)， K14(接X(jué)2-11，提升頭開關(guān)鎖定)及K15(接X(jué)2-13，CCW逆時(shí)針鎖定)和K16(接X(jué)2-12，CW順時(shí)針鎖定)處于斷開狀態(tài)，則SPV111也處于鎖定狀態(tài)。

B塔生產(chǎn)時(shí)，SPV111指向B塔， PLC根據(jù)接收到的閥門狀態(tài)，由程序發(fā)出指令使K13(常開觸點(diǎn))處于斷開狀態(tài)，K12吸合，SPV101B開啟并鎖定；此時(shí)若SPV101A處于全關(guān)， K14及K15和K16(常開觸點(diǎn))處于斷開狀態(tài)，則SPV111也處于鎖定狀態(tài)。

5結(jié)束語(yǔ)

該廠1.6 Mt/a延遲焦化裝置焦炭塔三閥組聯(lián)鎖問(wèn)題自解決以來(lái)，應(yīng)用效果良好，在正常生產(chǎn)頻繁切換操作中,可以有效防止人為誤操作,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障裝置長(zhǎng)期安全生產(chǎn)。從裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益及相關(guān)問(wèn)題解決處理的角度出發(fā)，該技術(shù)值得推廣。

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中圖分類號(hào)：TP214

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1007-7324(2015)02-0061-03

作者簡(jiǎn)介：黃興航，男，2009年畢業(yè)于青島科技大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中石化青島石油化工有限公司，從事石油化工儀表自控相關(guān)設(shè)備及計(jì)量管理工作，任工程師。

稿件收到日期： 2014-10-13，修改稿收到日期： 2015-01-16。