延遲焦化裝置順序控制程序的深度應(yīng)用

朱天福(中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島 266500)

0 引言

延遲焦化工藝一般以渣油為原料，在高溫下進(jìn)行熱裂化和縮合反應(yīng)的一種熱加工過程，該工藝是一種既連續(xù)又間歇的工藝，對(duì)整個(gè)裝置來說是連續(xù)操作，對(duì)焦炭塔系統(tǒng)來說是間斷操作，焦炭塔生產(chǎn)過程包含趕空氣、蒸汽試壓、油氣預(yù)熱、換塔、生焦、小吹汽、大吹汽、給水、放水、除焦。在每天頻繁的切換生產(chǎn)過程中，需要改動(dòng)大量的閥門，因而需要一種安全可靠的控制程序。順序控制是工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的一種控制方式。如果一個(gè)控制系統(tǒng)可以分成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的生產(chǎn)運(yùn)行，則該控制系統(tǒng)就是順序控制系統(tǒng)[1]。延遲焦化裝置焦炭塔的操作正是一種順序的操作，順序控制系統(tǒng)完全滿足此條件。

1 焦炭塔操作順序邏輯開發(fā)

1.1 順控操作邏輯編寫

焦炭塔屬于間斷有序操作，從切換進(jìn)料后開始生產(chǎn)，待一定的生焦高度后，再次切至新塔并對(duì)老塔進(jìn)行冷焦操作。按此操作用文字詳細(xì)描述控制順序和方案，形成焦炭塔操作邏輯，并以此為基礎(chǔ)在DCS編寫控制程序。邏輯以換塔為例，如下，焦炭塔C-101B換塔至C-101A步驟子系統(tǒng)。

(1)條件(一)

① DCS判斷確認(rèn)為C-101A換塔步驟；

② TI-11103大于100℃& TI-11102大于120℃；

③ 環(huán)閥XV-11305全開；

④ 甩油罐液位LI-12401低于75% ；

⑤ 內(nèi)操換塔確認(rèn)。

(2)動(dòng)作(一)

① 允許關(guān)閉A塔甩油支閥XV-11315A、AB塔甩油罐入口總閥XV-12403、小預(yù)熱閥XV-11316A；

② 允許關(guān)閉A塔甩油隔斷閥XV-11309；

(3)條件(二)

① A塔甩油隔斷閥XV-11309關(guān)閉；

② A塔甩油支閥XV-11315A、小預(yù)熱閥XV-11316A、AB塔甩油罐入口總閥XV-12403關(guān)閉；

③ 吹汽放空閥XV-11101、溢流閥XV-11312A、呼吸閥XV-11313A、塔頂放空閥XV-11103，XV-11104關(guān)閉；

④ A塔油氣隔斷閥XV-11302全開；

⑤ A塔進(jìn)料隔斷閥XV-11307開啟。

(4)動(dòng)作(二)

① 允許切換四通閥XV-11306至C-101A(四通閥即可切向A塔也可切向B塔)；

② 提示外操執(zhí)行短管吹汽；

③ 如果XV-11306完全指向C-101A(不再允許切向B塔)；

④ 提示內(nèi)操切換溫控至C-101A(可根據(jù)閥門開度自動(dòng)切換)；

⑤ 外操確認(rèn)換塔結(jié)束；

⑥ 如果計(jì)時(shí)時(shí)間大于20 min，允許A塔急冷油隔斷閥XV-11102開；

⑦ 如果 A塔急冷油隔斷閥XV-11102全開，允許B塔急冷油隔斷閥XV-11202關(guān)閉；

⑧ 內(nèi)操確認(rèn)換塔結(jié)束；

⑨ DCS默認(rèn)換塔至C-101A步驟結(jié)束，轉(zhuǎn)至C-101B小吹汽步驟。

1.2 安全聯(lián)鎖功能

安全聯(lián)鎖功能主要避免在誤操作情況下確保安全，如焦炭塔頂?shù)咨w機(jī)開蓋安全聯(lián)鎖、換塔安全聯(lián)鎖等，安全聯(lián)鎖功能獨(dú)立于順控系統(tǒng)，即使焦炭塔操作步驟滿足順控操作條件，若不符合安全聯(lián)鎖要求，則閥門依然無法動(dòng)作。安全聯(lián)鎖以底蓋機(jī)開蓋為例，如表1所示。

表1 A塔底蓋機(jī)聯(lián)鎖

按照此邏輯編制的聯(lián)鎖如下圖，為避免開錯(cuò)蓋對(duì)焦炭塔頂壓力設(shè)置二取二、溫度五取三聯(lián)鎖條件，且必須先開頂蓋而后才能開底蓋。

2 單機(jī)單站試驗(yàn)和實(shí)際操作驗(yàn)證

在順控邏輯編寫完畢后，利用單機(jī)單站進(jìn)行系統(tǒng)模擬操作，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)整改，并再次試驗(yàn)確認(rèn)，單機(jī)單站模擬操作完畢后證明順控邏輯程序運(yùn)行無問題，而后進(jìn)行內(nèi)外操聯(lián)合試驗(yàn)，確保順控組態(tài)邏輯和現(xiàn)場動(dòng)作以及信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，全部試驗(yàn)完畢且校準(zhǔn)正常后，投入生產(chǎn)運(yùn)行。順控系統(tǒng)完成后DCS操作畫面，如圖1所示。

3 順控系統(tǒng)的操作

3.1 順控投用和解除

如圖1所示，在順控步驟畫面上選擇順控投入/順控解除按鈕，順控投入或者解除必須有管理員權(quán)限，順控投入后焦炭塔下一步操作步驟必須滿足順控要求，若未滿足順控要求則現(xiàn)場閥門遠(yuǎn)程和就地都無法動(dòng)作。在順控投入條件下，若需要打開或者關(guān)閉某個(gè)閥門，需要滿足順控的前置條件，若未滿足相關(guān)操作條件，則需要在管理員權(quán)限下強(qiáng)制給出閥門的允開允關(guān)信號(hào)。

圖1 焦炭塔順控步驟

3.2 順控系統(tǒng)的操作

順序控制系統(tǒng)要求滿足相關(guān)條件后，下一步需要?jiǎng)幼鞯拈y門給出允開允關(guān)信號(hào)，閥門允許動(dòng)作。在順控每個(gè)大步驟結(jié)束轉(zhuǎn)入下一個(gè)步驟前，外操需要檢查確認(rèn)并按確認(rèn)按鈕，內(nèi)操同樣需要檢查順控相關(guān)條件并點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，雙方確認(rèn)后進(jìn)入下一步。如下圖左側(cè)步驟18∶A塔給水，左側(cè)綠色方框內(nèi)所有條件和閥門狀態(tài)都達(dá)到后進(jìn)入外操確認(rèn)，外操確認(rèn)，然后轉(zhuǎn)入下一步驟。同時(shí)，在相關(guān)流程打通后，此條流程即變?yōu)榫G色，如圖2所示。

圖2 焦炭塔順控流程示意圖

4 基于順控程序上開發(fā)的應(yīng)用

4.1 一鍵禁用功能

焦炭塔順序控制程序?qū)嵤┩戤呥\(yùn)行正常后，吸取其他煉廠在開停工或者機(jī)械清焦期間閥門誤動(dòng)作的經(jīng)驗(yàn)，在此順控系統(tǒng)上開發(fā)出新功能一鍵禁用。

此功能主要在順控摘除、停工或者開工過程中啟用，啟用后所有在順控系統(tǒng)內(nèi)閥門不允許動(dòng)作，若要?jiǎng)幼黜樋叵到y(tǒng)必須在管理員權(quán)限下強(qiáng)制給出允開信號(hào)，從而避免停開工過程中的因操作過多造成人為失誤動(dòng)作閥門。

4.2 程序自動(dòng)控制模塊

焦炭塔給水操作中，冷焦水量根據(jù)焦炭塔頂壓力和放空塔冷后溫度和壓力而逐步變化，隨著冷焦的進(jìn)程給水量和相關(guān)參數(shù)存在一個(gè)定量的關(guān)系，根據(jù)此并利用順控系統(tǒng)開發(fā)出焦炭塔自動(dòng)給水程序。同理，在焦炭塔新塔油氣預(yù)熱中，預(yù)熱油氣去后路的速度決定了新塔預(yù)熱的速度，依據(jù)此利用順控系統(tǒng)開發(fā)出焦炭塔自動(dòng)預(yù)熱程序。實(shí)施后，焦炭塔給水冷焦操作不需人為干預(yù)，冷焦速度控制更平穩(wěn)，冷焦時(shí)間減少，放空氣體對(duì)后路系統(tǒng)影響減小。新塔預(yù)熱的溫升更合理，預(yù)熱期間對(duì)分餾系統(tǒng)的熱量影響減少。自動(dòng)給水控制趨勢如圖3所示，手動(dòng)給水控制趨勢如圖4所示。從實(shí)際調(diào)節(jié)過程中的工藝參數(shù)趨勢可以清晰看到，程控給水模塊的操作趨勢比手動(dòng)操作平滑、波動(dòng)更小，焦炭塔的放空氣體對(duì)火炬氣柜系統(tǒng)影響更小，對(duì)設(shè)備運(yùn)行有利。

圖3 自動(dòng)給水控制趨勢

圖4 手動(dòng)給水控制趨勢

5 結(jié)語

在焦化裝置焦炭塔的間歇操作中，實(shí)現(xiàn)順序控制操作，可以避免因人為誤操作閥門導(dǎo)致的生產(chǎn)事故。在目前開發(fā)的順控系統(tǒng)上已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)給水和自動(dòng)預(yù)熱的操作，未來可以實(shí)現(xiàn)更多的自動(dòng)化操作，操作員負(fù)責(zé)內(nèi)外操的檢查確認(rèn)，最終可將繁瑣的焦炭塔操作轉(zhuǎn)化為安全自動(dòng)的操作，實(shí)現(xiàn)后焦炭塔操作將更高效且各項(xiàng)參數(shù)波動(dòng)更平穩(wěn)對(duì)分餾及其他系統(tǒng)影響更小。