基于PLC的自動反沖洗系統在航煤加氫裝置中的應用

董亞凱 陳 選 范立剛

(中國石油蘭州石化公司建設公司電儀安裝公司，蘭州 730060)

基于PLC的自動反沖洗系統在航煤加氫裝置中的應用

董亞凱 陳 選 范立剛

(中國石油蘭州石化公司建設公司電儀安裝公司，蘭州 730060)

介紹基于PLC的自動反沖洗系統在某航煤加氫裝置中的應用，分析了PLC的控制原理、系統參數的設定與面板設計方案，并介紹了針對系統故障和存在的不足之處進行的改造方案。

自動反沖洗系統 PLC邏輯 參數設定 故障與改進

自動反沖洗系統廣泛應用于冶金、化工、石油、造紙、醫藥、食品、采礦、電力和城市給水領域，是一種先進、高效且易操作的全自動過濾系統。近年來，煉油裝置生產中為確保介質進出設備能得到更好的過濾，也廣泛地應用了自動反沖洗系統。中國石油蘭州石化公司年產40萬t航煤加氫裝置就采用了自動反沖洗系統，該系統采用PLC控制，能夠有效減少雜質的含量為裝置提供合格原料[1]，實現了及時、自動反沖洗的目的。

筆者分析了PLC的控制原理、系統參數的設定與面板設計方案，并介紹了針對系統故障和存在的不足之處進行的改造方案。

1 反沖系統工藝流程①

中國石油蘭州石化公司年產40萬t航煤加氫裝置的自動反沖洗工藝流程如圖1所示，其中，PDT為壓差變送器；過濾閥和反沖洗閥根據介質流量大小可分為若干組，XV-01和XV-03為第一組過濾系統的原料進口閥，XV-05和XV-07為第二組過濾系統的原料進口閥，XV-09和XV-11為第三組過濾系統的原料進口閥，XV-02和XV-04為第一組過濾系統的污油排放閥，XV-06和XV-08為第二組過濾系統的污油排放閥，XV-10和XV-12為第三組過濾系統的污油排放閥。

圖1 自動反沖洗工藝流程

正常運行狀態下所有過濾閥打開，所有排污閥關閉，當介質從原料入口進入后經過各組過濾閥，在過濾器中過濾后通過原料出口進入其他設備。為了防止介質殘渣引起過濾器堵塞或者油污過多致使流通性不好，工藝要求定時對過濾器進行反沖洗。為了不影響生產，介質可以不間斷地進入裝置，各組要依次進行沖洗。排污時過濾閥關閉，排污閥打開，介質倒沖，經排污閥排出。為了更好地實現這個過程，系統采用PLC控制，以實現方便、快捷、有序地對系統進行反沖的功能[2]。

2 PLC控制原理

中國石油蘭州石化公司年產40萬t航煤加氫裝置的自動反沖洗系統中的PLC控制邏輯如圖2所示，其中T1是過濾閥閥關時間，T2是反沖閥閥開時間(大小可控制反沖時間)，T3是反沖閥閥關時間，T4是過濾閥閥開時間，T是反沖周期，M1是第一組強制反沖按鈕，M2是第二組強制反沖按鈕，M3是第三組強制反沖按鈕。

圖2 自動反沖洗系統PLC控制邏輯

從圖2可以看出，系統具有手動強制反沖、壓差自動反沖和DCS定時強制反沖功能，在反沖過程中互為屏蔽，系統在反沖過程中屏蔽壓差信號，在反沖完成后再恢復檢查狀態。當控制系統進行自動沖洗時，系統會根據PLC編程自動分組進行排污，如程序開始時，第一組過濾閥XV-01開始關閉，經過時間T1后XV-02閥開始打開，經過時間T2后XV-02開始關閉，再經過時間T3后XV-01開始打開，經過時間T4后XV-03開始關閉，經過時間T1后XV-04開始打開，經過時間T2后XV-04開始關閉，經過時間T3后XV-03開始打開，再經過時間T4后系統進行第二組沖洗，依次往后沖洗，直到最后一組沖洗完畢，系統回到初始狀態，所有過濾閥打開，所有排污閥關閉。

在系統投入使用前要根據工藝要求設置好反沖壓差點(壓差一旦達到該值就進行自動反沖)和反沖周期時間(一次反沖結束后到下一次反沖的時間間隔)；根據閥門的實際打開和關閉時間設置T1、T2、T3和T4[3]。

3 系統參數設定和面板設計

中國石油蘭州石化公司年產40萬t航煤加氫裝置的自動反沖洗系統的主畫面中設有手動方式和自動方式。系統在手動方式下，按自動按扭就可以取消手動方式進入自動方式；系統在自動方式下，按手動按鈕可取消自動方式進到手動方式。但是系統在自動運行時，必須先按停止鍵才能進行方式轉換。主界面中還有參數設置鍵和故障畫面，點擊各功能鍵就能進入相應的界面。系統操作界面如圖3所示，具體操作方法如下：

a. 系統處在自動方式，按啟動鍵就可以進行自動反沖洗。

b. 圖3中的閥開閥關，只有系統在手動操作時才有效，自動方式下按此鍵無效。

c. 系統在自動方式下按“人工強制反沖洗”鍵有效；當人工強制反沖洗有效時，系統只對當前畫界面有效；若要對其他組進行強制反沖洗，可以按左右鍵進入其他界面。

圖3 系統操作界面

參數設置界面如圖4所示，在參數設置中，根據現場實際閥門動作時間和工藝要求，輸入各參數。需要注意的是，系統只有在停止模式或者在過濾狀態下設置的參數才可以被系統重新使用[4]。

圖4 參數設置界面

4 故障與解決辦法

當系統停電故障時，過濾閥打開，其他閥門關閉，PLC控制面板會出現報警畫面；當系統中有閥位沒有反饋時，程序在報警的同時會關閉所有排污閥，打開所有過濾閥；當PLC有故障時，也會報警。

在正常工作時，蒸汽會一直流動，致使介質中的水分增加并影響介質的流動性，原料出口要增加脫氣或脫水設備。同時，同一組過濾器中當一個過濾器流過介質時，另一個過濾器反吹掃時會導致部分介質倒流。

解決上述問題的方案之一，是將自動反沖洗流程更改為如圖5所示的情況。改造后的自動反沖洗工藝中新增閥門有：HV-01和XV-03為第一組過濾系統的原料閥，HV-05和HV-07為第二組過濾系統的原料閥，HV-09和HV-11為第三組過濾系統的原料閥，HV-02和HV-04為第一組過濾系統的蒸汽閥，HV-06和HV-08為第二組過濾系統的蒸汽閥，HV-10和HV-12為第三組過濾系統的蒸汽閥。

圖5 自動反沖洗流程改造方案一

正常生產過濾時所有過濾系統閥開，蒸汽系統閥門關閉。當控制系統進行自動沖洗時，系統會根據PLC邏輯自動分組進行排污。如程序開始時，第一組閥XV-01和HV-01開始關閉，經時間T1后XV-02與HV-02 開始打開，經時間T2后XV-02和HV-02開始關閉，再經時間T3后XV-01與HV-01開始打開，經時間T4后XV-03和HV-03開始關閉，經時間T1后XV-04與HV-04開始打開，經時間T2后XV-04和HV-04開始關閉，經時間T3后XV-03與HV-03開始打開，再經時間T4后系統進行第二組沖洗，依次往后沖洗，直到最后一組沖洗完畢，系統回到初始狀態。

這個方案能夠很好地解決蒸汽竄入原料的問題，出口不用增加脫氣或脫水設備，而且每一組反吹掃時還是分開進行。唯一的缺點是增加閥門太多，增加了工程費用。

方案二對自動反沖洗流程更改為如圖6所示，設置XV-01和XV-02為第一組過濾閥，XV-05和XV-06為第一組過濾閥，XV-09和XV-10為第一組過濾閥，XV-03和XV-04為第一組反沖閥，XV-07和XV-08為第一組反沖閥，XV-11和XV-12為第一組反沖閥。

圖6 自動反沖洗流程改造方案二

正常運行時所有過濾閥打開，反沖閥關閉。當控制系統進行自動沖洗時，系統會根據PLC邏輯自動分組進行排污。如程序開始時，第一組閥XV-01和XV-02開始關閉，經過時間T1后XV-03與XV-04開始打開，經過時間T2后XV-03與XV-04開始關閉，再經過時間T3后XV-01和XV-02開始打開，再經過時間T4后系統進行第二組沖洗，依次往后沖洗，直到最后一組沖洗完畢，系統回到初始狀態。

方案二同樣能夠很好地解決蒸汽竄入原料的問題，出口不用增加脫氣或脫水設備，所用閥門很少，降低了工程費用。缺點是每一組反吹掃時不能分開進行，相對來說影響了原料流量。

5 結束語

中國石油蘭州石化公司年產40萬t 航煤加氫裝置采用了方案一中的基于PLC控制的自動反沖洗系統，實現了方便、快捷、準確的自動反沖洗，現場沒有工作人員也會準確有序地實現反沖，提高了裝置的運行效率，降低了操作人員的勞動強度。

[1] 侯志林.過程控制與自動化儀表[M].北京:機械工業出版社,2000.

[2] 馬天慶.利用PLC實施自動反吹控制系統改造[J].河南化工,2003,(9):49～50.

[3] 姚峰,張新來,陳章海,等.自動反吹洗過濾器在20萬航煤加氫裝置的應用[J].石油和化工設備,2009,12(10):27～28.

[4] 中國石化集團公司.石油化工設備維護檢修規程(儀表分冊)[M].北京:中國石化出版社,2004.

2016-04-27(修改稿)

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1000-3932(2016)07-0787-04