趙彥偉 王 銳

(中國石油蘭州石化設(shè)備維修公司，蘭州 730060)

延遲焦化裝置焦炭塔控制系統(tǒng)的升級(jí)改造

趙彥偉 王 銳

(中國石油蘭州石化設(shè)備維修公司，蘭州 730060)

由于延遲焦化焦炭塔切換的工藝特點(diǎn)，在改動(dòng)相關(guān)流程時(shí)，受操作人員技術(shù)水平、熟練程度等人為因素的影響，存在流程改錯(cuò)導(dǎo)致事故發(fā)生的情況。為此，蘇丹煉廠焦化裝置保留焦炭塔原聯(lián)鎖系統(tǒng)，新加順序控制系統(tǒng)(簡稱CO_PCIS)。改造后的系統(tǒng)對操作步驟過程進(jìn)行全程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外操雙重確認(rèn)，系統(tǒng)雙重聯(lián)鎖。

順控系統(tǒng) 焦炭塔 CO_PCIS 聯(lián)鎖系統(tǒng) 延遲焦化

蘇丹煉廠延遲焦化裝置(年產(chǎn)2Mt)投產(chǎn)于2004年，采用兩爐四塔配置、加熱爐連續(xù)進(jìn)料、焦炭塔并聯(lián)切換操作。焦炭塔成對出現(xiàn)，一個(gè)處于生焦，另一個(gè)處理其他步驟。焦炭塔作為焦化裝置的反應(yīng)器需要從常溫提升到320℃以上才具備切換條件；生焦結(jié)束后又需從440℃逐步降低到80℃才能滿足水力除焦條件，這些處理步驟構(gòu)成了生焦周期。具體由切塔、小吹汽、大吹汽、給水冷焦、開蓋切焦、趕空氣汽密及引油氣預(yù)熱等步驟組成。一般18～24h進(jìn)行一次切換焦炭塔的操作。以往的操作模式均是通過操作人員現(xiàn)場開、關(guān)閥門來實(shí)現(xiàn)步驟的延續(xù)，受操作人員技術(shù)熟練程度、操作習(xí)慣等因素的影響，操作過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種失誤，使延遲焦化裝置成為煉油裝置中事故多發(fā)的裝置之一，造成焦炭塔頂蓋誤開發(fā)生火災(zāi)、焦炭塔底蓋誤開致人員燙傷、閥門誤開致高溫物料泄漏著火及閥門誤關(guān)致系統(tǒng)超壓泄漏著火等事故。因此，需要將實(shí)際操作步驟歸納優(yōu)化，建立一套安全性高、穩(wěn)定性好的順序聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，在特定的操作步驟內(nèi)只能開啟或關(guān)閉相應(yīng)的閥門，對操作人員進(jìn)行提示，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的操作。現(xiàn)場應(yīng)該動(dòng)作的閥門出現(xiàn)指示燈閃爍，提示操作人員進(jìn)行操作，不應(yīng)該動(dòng)作的閥門現(xiàn)場操作無效，避免因人為因素導(dǎo)致焦炭塔系統(tǒng)在流程切換過程中出現(xiàn)安全事故。

1 延遲焦化裝置焦炭塔改造前的現(xiàn)場

現(xiàn)有焦炭塔操作效率低、風(fēng)險(xiǎn)大、管理難。勞動(dòng)強(qiáng)度大，大部分閥門依靠手動(dòng)就地操作；人力成本大，對操作人員的技能要求高；監(jiān)控不力，很多閥門、工藝流程信息依靠人工傳遞；聯(lián)鎖保護(hù)不力，很多自控閥門沒有聯(lián)鎖或只有局部聯(lián)鎖。

1.1CO_PCIS的控制目標(biāo)

焦炭塔換塔流程按順序控制系統(tǒng)(簡稱CO_PCIS)執(zhí)行，每一個(gè)步驟的完成是下一個(gè)步驟開始的條件，條件不滿足時(shí)不能進(jìn)行下一步的動(dòng)作。每個(gè)步驟進(jìn)行后，外操和內(nèi)操需要進(jìn)行人工確認(rèn)。系統(tǒng)不能直接控制閥門的開關(guān)動(dòng)作，只能限定閥門動(dòng)作的條件，閥門的開關(guān)操作仍由外操執(zhí)行。CO_PCIS控制頂蓋機(jī)和底蓋機(jī)的電源而不控制它們的允許信號(hào)。系統(tǒng)設(shè)有單閥檢修功能，以方便在非正常工況下閥門有故障時(shí)進(jìn)行維修。

1.2CO_PCIS的控制方案

頂蓋機(jī)和底蓋機(jī)的聯(lián)鎖分信號(hào)聯(lián)鎖(該功能已經(jīng)在原水力除焦系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn))和電源聯(lián)鎖(該功能準(zhǔn)備在CO_PCIS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn))。當(dāng)頂、底蓋允許動(dòng)作時(shí)，首先CO_PCIS系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào)控制電氣配電回路給對應(yīng)的頂、底蓋機(jī)送上電源(電源聯(lián)鎖)，再由水力除焦系統(tǒng)發(fā)出允許信號(hào)(信號(hào)聯(lián)鎖)，現(xiàn)場頂、底蓋機(jī)控制盤才能對設(shè)備進(jìn)行操作，頂、底蓋機(jī)的回訊既進(jìn)入水力除焦也進(jìn)入CO_PCIS顯示監(jiān)控，必須同時(shí)具備信號(hào)聯(lián)鎖和電源聯(lián)鎖設(shè)備才能動(dòng)作。動(dòng)作完畢后，CO_PCIS系統(tǒng)切斷頂、底蓋機(jī)的電源，直到下次動(dòng)作前。CO_PCIS系統(tǒng)與水力除焦之間不需要信號(hào)聯(lián)系，它們同時(shí)監(jiān)控頂?shù)咨w機(jī)的狀態(tài)。CO_PCIS通過頂、底蓋機(jī)的電源控制來控制除焦的節(jié)點(diǎn)，通過監(jiān)控頂、底蓋機(jī)的狀態(tài)判斷除焦是否結(jié)束。

2 CO_PCIS的實(shí)現(xiàn)

CO_PCIS主要由Siemens S7-400H和SIMATIC WinCC 配置完成，系統(tǒng)由四大部分組成：主控制柜、現(xiàn)場操作柜、上位機(jī)操作站和電動(dòng)閥門(圖1)?，F(xiàn)場操作柜位于10、16、46m平臺(tái)，提供閥門狀態(tài)顯示和外操確認(rèn)反饋的功能。上位機(jī)操作站位于中央控制室，監(jiān)控系統(tǒng)和參與聯(lián)鎖的閥門的狀態(tài)。安全聯(lián)鎖系統(tǒng)通過控制延遲焦化工藝的相關(guān)閥門的電源通斷來確保每一操作步驟的安全平穩(wěn)運(yùn)行。需要?jiǎng)幼鞯拈y門和設(shè)備程序送電，不需要?jiǎng)幼鞯拈y門和設(shè)備程序斷電，最大限度地消除因人工誤操作產(chǎn)生的安全事故。

圖1 CO_PCIS網(wǎng)絡(luò)框架

開啟電腦進(jìn)入WinCC后，進(jìn)入CO_PCIS主畫面，主畫面有兩個(gè)，一個(gè)是C70101AB，一個(gè)是C70601AB?？梢杂卯嬅嫔系那袚Q按鈕在兩個(gè)畫面之間進(jìn)行切換，點(diǎn)擊用戶登錄，輸入用戶名和密碼。閥門紅色表示全關(guān)，綠色表示全開；灰色表示系統(tǒng)沒有給這個(gè)閥門送電，綠色表示系統(tǒng)給這個(gè)閥門送電。有8個(gè)閥門帶有模擬量回訊功能，在畫面上以百分比的形式顯示。

CO_PCIS的運(yùn)行包括：切四通階段、給汽給水試壓階段、放水除焦試壓階段和預(yù)熱階段。CO_PCIS啟動(dòng)后，整個(gè)操作過程如下：內(nèi)操點(diǎn)擊閃爍的按鈕，給需要?jiǎng)幼鞯拈y門送電；需要?jiǎng)幼鞯拈y門帶電，外操在現(xiàn)場開關(guān)閥門；外操動(dòng)作閥門后，去現(xiàn)場柜上進(jìn)行閥門位置確認(rèn)；外操確認(rèn)后，系統(tǒng)切斷這個(gè)閥門的電源以保證安全；然后電腦畫面上的另一個(gè)按鈕閃爍，內(nèi)操點(diǎn)擊后，系統(tǒng)給下一個(gè)需要?jiǎng)幼鞯拈y門送電。系統(tǒng)就這樣一步一步地循環(huán)運(yùn)行。

3 特殊操作

閥門電源旁路。單閥旁路送電時(shí)，一定要確認(rèn)工藝條件是否允許該閥門動(dòng)作，否則可能會(huì)引起危險(xiǎn)。在主畫面點(diǎn)擊閥門的位號(hào)，彈出小窗口，點(diǎn)擊電源旁路，可給閥門送電，點(diǎn)擊取消旁路，取消送電。

閥門信號(hào)旁路。當(dāng)閥門的回訊開關(guān)損壞，沒有回訊信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，可以使用信號(hào)旁路，使聯(lián)鎖系統(tǒng)運(yùn)行下去。條件旁路(溫度、壓力及液位等)在現(xiàn)場的溫度傳感器或者壓力傳感器損壞或數(shù)值不準(zhǔn)，可以使用條件旁路。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，若達(dá)不到設(shè)定的溫度壓力條件，但是經(jīng)過確認(rèn)不影響工藝生產(chǎn)的，可以使用條件旁路。例如暖塔時(shí)的溫度條件是350℃，若實(shí)際溫度349℃，內(nèi)操認(rèn)為可以進(jìn)行下一步切換四通閥操作而對工藝沒有影響的話，可使用條件旁路。

閥門遠(yuǎn)程操作。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)有部分閥門的遠(yuǎn)程控制功能，內(nèi)操可在中控室通過上位機(jī)進(jìn)行閥門的開操作和關(guān)操作。

控制方式。在主畫面點(diǎn)擊相關(guān)閥門的位號(hào)，彈出小窗口。點(diǎn)擊開，閥門將會(huì)打開；點(diǎn)擊開停止，閥門中斷開操作，停在當(dāng)前位置；如果不點(diǎn)擊開停止，閥門將會(huì)一直開，直至全開(100%)；點(diǎn)擊關(guān)，閥門將會(huì)關(guān)閉，點(diǎn)擊關(guān)停止，閥門中斷關(guān)操作，停在當(dāng)前位置；如果不點(diǎn)擊關(guān)停止，閥門將會(huì)一直關(guān)，直至全關(guān)(0%)。

特殊的外操確認(rèn)。平時(shí)，外操在開閥門或者關(guān)閉閥門后，通過查看該閥門的回訊狀態(tài)和現(xiàn)場的具體位置，就可以判斷閥門的最終位置是否滿足條件，從而進(jìn)一步確認(rèn)CO_PCIS的執(zhí)行情況。如果滿足要求外操再次確認(rèn)后系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行下一步操作，否則發(fā)出報(bào)警提示，需要人為排除故障。

4 改造后的應(yīng)用效果

首先，內(nèi)操通過CO_PCIS可以直接而清楚地觀察到焦炭塔相關(guān)閥門的狀態(tài)，進(jìn)行各步驟操作時(shí)內(nèi)、外雙重確認(rèn)，安全系數(shù)高；其次，采用電動(dòng)閥門，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)人機(jī)雙向監(jiān)控；最后，程序指導(dǎo)，監(jiān)督人工操作過程，人工對程序動(dòng)作結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，進(jìn)一步確保焦炭塔的生產(chǎn)的安全性。

5 結(jié)束語

延遲焦化裝置投運(yùn)CO_PCIS以來，工藝流程順序操作更加規(guī)范化和系統(tǒng)化。CO_PCIS涵蓋焦炭塔操作的整個(gè)操作周期和相關(guān)的所有閥門、設(shè)備的在線監(jiān)測，集成目前比較先進(jìn)的硬件設(shè)備，是比較全面的焦炭塔操作安全控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)需在滿足信號(hào)聯(lián)鎖和電源聯(lián)鎖的條件下，才能執(zhí)行下一步操作，能夠有效防止誤操作，真正做到確保人員和裝置本質(zhì)安全，提高了焦炭塔工藝系統(tǒng)操作的可靠性和安全性。

TH165+.2

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1000-3932(2016)05-0558-03

2016-04-11(修改稿)