柴油加氢装置反冲洗控制系统的改造与实现

关键字：反冲洗 电磁阀 顺控表 CS3000 DCS 摘 要：本文简单阐述了反冲洗在柴油加氢装置中的重要性，主要介绍了自动反冲洗控制的设计和以横河的CS3000为控制平台实现方式。 1. 引 言： 我厂100万吨柴油加氢装置主要作用是以催化柴油为原料生产低硫、低芳烃、高辛烷值的新标准优质柴油，提高炼油厂柴油市场上的竞争力。因为催化柴油中含有固体杂质，这些杂质污染物如果被带入反应床层，会堵塞催化剂，过早造成反应器压降增加，催化剂活性下降，这样会使精制柴油性能下降，影响产品质量，同时增加压缩机的负荷，使成本增加。所以本装置采用了反冲洗过滤器。为了减少频繁的人工切换操作和繁重的过滤器清洗工作，避免不必要的停工，从而保护价格昂贵的催化剂，延长装置的操作周期，降低产品生产成本，提高效益，采用高效自动反冲洗过滤器是十分必要的。 柴油加氢装置在2000年开工时安装的是温州市某家的自动反冲洗过滤器。在开始运行一年多的时间里很好地实现了免维护控制功能，但在装置投用不到3年的时间里，该气动控制器就暴露出好多问题：差压控制器差压设定是根据标尺上的指针来设定，这就存在很大的误差，反冲洗差压只能大概设定在某个范围之内，不能给出具体值；步进信号控制器各信号线接头漏风严重，控制信号失真，现在其中一台控制器已经控制输出紊乱，无法投用；脉冲发生器的频率调节不方便，反冲洗时间设置比较麻烦；因为整个自动反冲洗控制器都是气动的，所以受环境影响比较大，维护极不方便。总之，此控制器已经不能实现自动反冲洗功能，只能每间隔2个小时去现场手动反冲洗一次，大大增加了操作人员的工作量，所以急需更换。 2．反冲洗的基本硬件结构和工作原理 原自动反冲洗控制过滤器由15个三通求阀和自动反冲洗控制器组成。因进，出料总管压差达到预定值而发来的反冲洗启动信号进入控制器后，推动二位五通气阀，接通了控制气路并分二路进入步进信号发生器：一路经脉冲发生器后向步进器发出整定好的等待时间间隔脉冲，另一路送入步进器中心输入孔。在两路气源的配合作用下，步进器环形输出即依次按整定的时间间隔发出各滤筒的反冲洗信号，经二位五通阀放大后送入三通球阀执行器的气缸，从而完成三通阀按即定时间依次旋转，实现了过滤器各滤筒的逐一反冲洗。基本结构和工作原理如图1所示： 仪表起源压力为0.4-0.8MPa, 控制器输出为：0.2-0.25MPa。 3. 反冲洗控制器的改造与实现 3.1控制方案的设计 由于气动控制器存在误差大,维护不便等因素,可以设想在DCS上实现反冲洗的控制。因为柴油加氢装置的控制系统是横河的CS3000,我们可以以CS3000为控制平台来实现反冲洗自动控制。CS3000控制系统里可以做顺控表,是否可以用顺控表来实现控制，然后用15路做去控制电磁阀，电磁阀再来控制气缸阀的风压信号。具体设计如下: 首先可以在进出反冲洗总管上安装一台差压变送器，来测量反冲洗的前后压差，并把差压值引入到室内DCS里，取代现场的反冲洗控制器上的差压控制器，用差压的报警值作为实现自动反冲洗的输入控制信号。这样差压值既作为操作监控反冲洗前后差压，又作为压力开关使用，不但很方便地进行调节反冲洗的压差值，而且会使精度提高4倍以上。 其次是利用CS3000的控制表来实现顺控，当差压值达到报警值时，让DCS的15路DO依次输出宽度为5秒的高电平 ,当压差低于报警值时，停止输出。为了安全考虑，可以用中间继电器把室内与现场隔开。DCS输出信号去控制继电器线圈，继电器的常开触点再去控制电磁阀的供电,让电磁阀来控制气缸阀的输入信号，以此来达到控制气缸阀的目的。另外可以在DCS里做手/自动切换开关，利用时间块来控制每个阀的反冲洗时间。这样一来，就可以完全实现自动反冲洗的控制要求。控制回路图如下所示: 3.2 控制方案所需硬件 进，出口总管上已经安装了差压变送器，并且信号已经进入DCS，所以除此之外还需要如下仪表设备，具体如下表： 名称 型号 数量 名称 型号 数量 数字量输入卡 ADM51C 1块 继电器 MY2NJ(24DV) 15个 减压阀 MC-II 15个 电磁阀 两位4通(24DV) 15个 3.3 控制方案的实现 因为CS3000控制系统主要是用来实现PID控制的，很少用来进行逻辑联锁控制，所以该系统对逻辑和顺控来说功能相对来说不是很强。可以用顺控表实现一些简单的逻辑控制。要以该系统为平台实现自动反冲洗控制,就必须使用顺控表来实现。 3.3.1创建I/O点 I/O地址统里首先定义我/O点,用来作为15路数字量输出，以便 DCS控制输出到继电器。 我/O地址 对应气缸阀 I/O地址 对应气缸阀 %Z035201 1#气缸阀 %Z035202 2#气缸阀 %Z035203 3#气缸阀 %Z035204 4#气缸阀 %Z035205 5#气缸阀 %Z035206 6#气缸阀 %Z035207 7#气缸阀 %Z035208 8#气缸阀 %Z035209 9#气缸阀 %Z035210 10#气缸阀 %Z035211 11#气缸阀 %Z035212 12#气缸阀 %Z035213 13#气缸阀 %Z035214 14#气缸阀 %Z035215 15#气缸阀 3.3.2 创建顺控表 在CS3000的系统里，要实现各种控制要求，它的控制基本单元就是控制功能块，我们要做顺控表，同样需要一个顺控功能块，系统规定ST16块即为顺便控表功能块。然后我们还需要16个时间块作为顺控表的顺控元素和2个系统内部开关分别作为每个气缸阀的反冲洗的手/自动切换开关。在功能块功能图里所需的功能块如下图所示： 其中TM块为时间块，ST01为顺控表编辑块，PDI101为进，出反冲洗过滤筒的前后总管压差在DCS里的指示块，%Z015101为差压变送器进入DCS的我/O地址。 在功能图里双击功能块ST01即可进入顺控表编辑窗口。顺控表编辑窗口分上下两部分，上半部分为逻辑条件，下半部分为逻辑输出。每一列为一个顺控语句，顺控表以列为单位由左往右依次执行。 在第一列里，我们可以用PDI101的高高报警值作为顺控逻辑的条件，当差压PDI101达到报警值时，就让第一个DO通道置1，同时让第一个时间块TM01启动计时；当TM01计时时间到时，再以TM01的计时状态为条件去击活第二个计时器TM02，同时让第一个做通道置0，让第二个做通道置1。就这样依次执行到最后一个做输出，每一个做通道依次输出宽度为5秒的高电平。 3.3.3 循环执行顺控表的实现 因为当条件具备时，顺控表从左往右依次执行，只执行一次，当报警没有解除前并不循环执行。所以要让程序循环执行，必须需要一个中间变量作为循环的条件，即SW1。当第一次启动运行程序时，可以先人为把SW1值1，SW1.PV与PDI101.HH都为ON时，启动第一个DO输出和TM01.OP;然后再以TM01.BSTS为条件启动第二个DO输出和TM02.OP，就这样依次执行到最后一个做输出。当TM15.BSTS为CTUP时，把SW1值0，同时启动TM16，当TM16.BSTS为CTUP时，并且PDI101.HH依然存在的话，就把SW1.PV置1；如果没有报警，就把SW1置0。在报警存在的情况下，程序会循环执行，直到报警解除。 3.3.4 手/自动开关的实现 如果在没有报警的情况下，想反冲洗过滤器，就要增加手动冲洗开关SW2。在程序的第二列可以添加一条语句，如果SW1.PV=0,并且SW2.PV=1(开关拨到手动)时，让程序依次执行一遍。当程序执行完后再把SW2.PV置0，这样手动开关置一次ON，该程序自动执行一次，然后手动开关自动复位。 该顺控表保存下装到控制器以后，程序就会按要求执行，完全可以取代现场的气动控制器。 4．结论 用顺控表取代现场的气动控制器后，主要有以下几点优点： A． 减少仪表维护工作量 因为原来气动控制器漏风严重，控制点漂移，所以平时要经常对该控制器进行阀芯动作灵活检查，要定期向油雾器中注入润滑油。使用顺控表以后，这些工作都可以减去。平时只对电磁阀进行简单维护。 B． 精度大大提高 现场的差压开关因为是机械仪表，误差都在1%以上，如果更换成差压变送器，误差就会降到0.25%以下。 C． 反冲洗时间设置方便 顺控表可以很方便地通过修改计时器计时时间来分别对每一台气缸阀的反冲洗时间进行修改。 D． 方便工艺人员操作与监控 操作工避免了去现场手动反冲洗，在控制室内就可以对现场的气缸阀进行手自动切换，并且可以单独任意开启某个气缸阀。 我厂反冲洗过滤器不止柴油加氢一套，所以如果在全厂或者是燕化公司具备条件的装置进行推广，必将会为降低成本，提高效益产生深远影响。 参考文献 1． YOKOGANA CENTUMCS3000 Instruction Manual 4/8 2． 柴油加氢精制装置 工艺技术规程岗位操作法 2001 3． ZL-75B自动反冲洗过滤器说明书 附：顺控表和工艺流程图 联系方式:北京燕山石化炼油厂计电部 陈坤 邮编:102503 电话:13691134753 69341746(办)