遼化芳烴廠公用裝置泵控制系統(tǒng)的改造

李 平 任洪喜 劉立平

(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司芳烴廠，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

遼陽(yáng)石化分公司芳烴廠公用工程水汽裝置包括熱力站、冷凍站和循環(huán)水場(chǎng)3個(gè)單元。循環(huán)水場(chǎng)主要負(fù)責(zé)向各裝置提供壓力范圍為0.47±0.05MPa、溫度不大于32℃的循環(huán)冷卻水，以滿足各裝置的生產(chǎn)需要。熱力站分為除氧系統(tǒng)、凝水回收系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)和冷凍系統(tǒng)。除氧系統(tǒng)負(fù)責(zé)向各裝置提供中、低壓除氧水；凝水回收系統(tǒng)負(fù)責(zé)回收來自各裝置的蒸汽凝結(jié)水；采暖系統(tǒng)負(fù)責(zé)在采暖期向各用戶提供采暖用水；冷凍系統(tǒng)負(fù)責(zé)向中央空調(diào)等用戶提供符合要求的冷凍水。

該裝置于1994年開始投入使用，原設(shè)計(jì)采用的是北京和利時(shí)公司第一代實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品HS-1000 DCS控制系統(tǒng)。2004年對(duì)冷凍站3臺(tái)冷凍機(jī)進(jìn)行改造，增加一套GE的PLC控制。2006年熱力站增加兩臺(tái)高速泵P302-4、P302-5，也單獨(dú)由一套小型PLC控制。而原有的其他泵及與之相關(guān)的熱力站、循環(huán)水場(chǎng)仍采用北京和利時(shí)公司的HS-1000 DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。現(xiàn)如今該套系統(tǒng)已被淘汰，決定采用新系統(tǒng)(西儀橫河公司的CS-3000)DCS控制系統(tǒng)。

1 高速泵控制系統(tǒng)改造原因①

芳烴廠熱力站原有3臺(tái)多級(jí)鍋爐中壓給水泵(P302-1、P302-2、P302-3)，負(fù)責(zé)供應(yīng)芳烴聯(lián)合中壓鍋爐供水，且供水要求流量平穩(wěn)、壓力波動(dòng)不大，否則將造成下游鍋爐液位控制困難，出現(xiàn)燒壞或爆炸的危險(xiǎn)。

由于各種因素的影響，現(xiàn)有3臺(tái)多級(jí)泵的揚(yáng)程已經(jīng)大幅度降低，并且運(yùn)行過程中故障頻發(fā)，新建PX裝置也要由這個(gè)供水系統(tǒng)供水，這樣原供水系統(tǒng)已不能滿足芳烴廠的供水要求，因此增加了P302-4、P320-5兩臺(tái)高速泵，以滿足芳烴廠下游鍋爐的供水要求。另外，原系統(tǒng)由PLC和掛壁式液晶觸屏操作器組成，由于芳烴廠公用工程控制室搬遷改造，原PLC控制系統(tǒng)不能與搬遷到新控制室的操作系統(tǒng)進(jìn)行通信，并且原掛壁式液晶操作系統(tǒng)離操作員距離遠(yuǎn)，不利于操作。同時(shí)，為了規(guī)范管理，便于維護(hù)，并使控制室管理標(biāo)準(zhǔn)化，減少維護(hù)量，決定將三套系統(tǒng)整合改用一套DCS控制系統(tǒng)。因此，這里需將泵P302-4、P302-5的PLC控制改成DCS控制進(jìn)行重新組態(tài)，其他控制方案這里不加描述。為使改造任務(wù)順利完成，筆者詳細(xì)研究泵P302-4、P302-5的PLC控制方案。

2 高速泵流量控制及自啟動(dòng)控制原理

2.1 流量調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、壓力開關(guān)的信號(hào)及現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開關(guān)

每臺(tái)高速泵的油路上都裝有壓力開關(guān)PS，PSH為高壓信號(hào)，PSL為低壓信號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置輔助油泵電機(jī)、主泵電機(jī)的手動(dòng)開關(guān)。每臺(tái)高速泵的出口設(shè)置流量計(jì)，回流管線設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥。泵P302-4、P302-5進(jìn)、出口管線示意圖如圖1所示。

圖1 泵P302-4、P302-5進(jìn)、出口管線示意圖

2.2 泵的啟動(dòng)

主泵運(yùn)行前，需先打開冷卻水，進(jìn)行泵腔和泵進(jìn)、出口管路排氣，然后將泵出口手動(dòng)截止閥、回流管線截止閥全部打開。手動(dòng)啟動(dòng)輔助油泵，輔助油泵啟動(dòng)后，向控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，由控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，由控制系統(tǒng)回流管線流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整到5%～10%的開度。當(dāng)壓力表的油壓達(dá)到0.14MPa(G)以上時(shí)，手動(dòng)啟動(dòng)主泵。若壓力表油壓始終低于0.14MPa(G)，手動(dòng)停止輔助油泵，由控制系統(tǒng)關(guān)閉回流管線流量調(diào)節(jié)閥，并檢修輔助油泵。

主泵啟動(dòng)后，當(dāng)壓力開關(guān)PS油壓達(dá)到0.50MPa(G)以上時(shí)，給出信號(hào)PSH，自動(dòng)停止輔助油泵。主泵處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 泵的運(yùn)行

泵在運(yùn)行過程中，若壓力開關(guān)PS油壓降至低于0.14MPa(G)時(shí)，給出信號(hào)PSL，要求(電控)報(bào)警并(電控)停主泵，由控制系統(tǒng)關(guān)閉回流管線流量調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行全面檢修。當(dāng)流量計(jì)的流量大于35m3/h，由控制系統(tǒng)報(bào)警，關(guān)閉回流管線流量調(diào)節(jié)閥，并向下游裝置的操作人員詢問。

2.4 備用泵的自啟動(dòng)

泵P302-4工作時(shí)，P302-5的進(jìn)、出口截止閥打開，回流管線截止閥打開，回流管線流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整到5%～10%左右的開度，冷卻水常開，完成泵腔和管路的排氣工作。

泵P302-5的輔助油泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，若壓力開關(guān)PS處油壓降至低于0.14MPa(G)時(shí)，給出信號(hào)PSL，要求(電控)報(bào)警并(電控)停輔助主泵，由控制系統(tǒng)關(guān)閉泵出口流量調(diào)節(jié)閥及回流管線流量調(diào)節(jié)閥，檢修輔助油泵。

當(dāng)泵P302-4的流量小于9m3/h或P302-4壓力開關(guān)PS處油壓降至低于0.14MPa(G)時(shí)，(電控)報(bào)警并(電控)停止P302-4，關(guān)閉P302-4的回流管線流量調(diào)節(jié)閥，自動(dòng)啟動(dòng)P302-5。

泵P302-5啟動(dòng)后，當(dāng)壓力開關(guān)PS處油壓達(dá)到0.50MPa(G)以上時(shí)，給出信號(hào)PSH，自動(dòng)停止輔助油泵，完成備用泵的切換。

泵P302-5啟動(dòng)后，如果流量計(jì)的流量仍然小于9m3/h，控制系統(tǒng)自動(dòng)增加回流管線流量調(diào)節(jié)閥的開度，使泵的流量大于12m3/h。同時(shí)報(bào)警，并向下游裝置的操作人員詢問。

總之，泵P302-4、P302-5系統(tǒng)，每一個(gè)都是獨(dú)立的泵系統(tǒng)，但卻不是各自獨(dú)立地單獨(dú)運(yùn)行，即一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)熱備，一旦正在運(yùn)行的泵出現(xiàn)可引起另外一臺(tái)泵啟動(dòng)的變化后，應(yīng)立即啟動(dòng)另外一臺(tái)泵，而先期運(yùn)行的泵狀態(tài)視變化的因素而定，或繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，或停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 系統(tǒng)組態(tài)

鑒于以上控制方案，筆者對(duì)本系統(tǒng)一些簡(jiǎn)單的IOM卡的建立、控制組、趨勢(shì)圖、量程的選擇以及流程圖繪制等作簡(jiǎn)單的組態(tài)，這里不詳細(xì)描述。筆者只討論如何由橫河公司的CS-3000系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)泵P302-4/5的自動(dòng)控制。

第一步，建立功能控制塊(圖2)。

圖2 功能控制塊

圖3 泵P302-4自動(dòng)控制組態(tài)程序

圖4 泵P302-5自動(dòng)控制組態(tài)程序

圖5 計(jì)算塊

圖6 聯(lián)鎖控制程序

第六步，繪制泵P302-4、P302-5的操作站流程圖(圖7)。

圖7 泵P302-4、P302-5的操作站流程圖

第七步，組態(tài)完畢，進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)試。實(shí)現(xiàn)了由橫河公司的CS-3000系統(tǒng)改為泵P302-4/5的自動(dòng)控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

該程序經(jīng)過聯(lián)校、試運(yùn)后，實(shí)現(xiàn)一次開車成功，目前運(yùn)行平穩(wěn)，為整個(gè)芳烴廠生產(chǎn)的安、穩(wěn)、優(yōu)運(yùn)行提供了保證。同時(shí)證實(shí)了PLC控制改為DCS控制是完全可行。