过程控制

汽油加氢脱硫装置控制系统解决方案

前言

随着中国工业快速发展及民用汽车在中国的普及,汽油的消耗量也急剧增加。近两年来随着雾霾天数的增加及雾霾程度的加重,人们对治理环境环境污染的呼声也越来越高。空气中硫含量高是形成雾霾天气重要因素之一,而汽油中硫含量直接影响排放到空气中汽车尾气的硫含量,因些如何降低硫含量成为汽油生产过程中一个重要环节。本文将以大庆石化公司汽油脱硫装置为例介绍一套该装置控制系统解决方案。

 

装置及工艺简介

 

大庆石化公司炼油厂新建130 万吨/年催化汽油加氢脱硫装置,工艺包由华东设计院提供,大庆设计院负责基础设计及详细设计。选用中国石油自主研发的GARDES 工艺技术,满足十二五期间国IV 汽油质量升级要求,同时兼顾未来国V 质量要求。技术关键是脱硫、降烯烃和保持辛烷值。装置分为:预加氢反应单元、分馏单元、加氢脱硫及辛烷值恢复单元、循环氢脱硫单元和稳定单元五个单元。加氢脱硫及辛烷值恢复单元,本套装置的工艺重点,工艺示意图如下所示:


加氢脱硫及辛烷值恢复单元

控制方案

在控制系统选择上,从安全可靠,技术先进,充分满足工艺控制过程出发,DCS系统选择是的横河CENTUM VP 5.20系统。CENTUM-VP系统是横河公司98年推出的生产综合控制系统,适合大中型规模的生产控制对象,以其功能丰富、操作简便、运行安全、开放性好、综能力强等优点,在我国许多行业中得到了广泛地应用。

控制装置设有现场机柜室(FRR),DCS 控制系统的控制机柜和辅助机柜设置在现场机柜室内,通过冗余的光缆(一天一地)与炼油中心控制室进行通讯。装置的控制系统操作站设置炼油中心控制室(CCR),工程师站设置在现场机柜室(CCR)。为方便装置开工和维护,在现场机柜室的外操室也设有操作站。

GARDES 工艺中,一个重要的调控目标就是氢油比的控制。由于氢油比是按质量比计算,因此我们需要先根据氢体积流量通过温压补尝计算出质量流量。氢的调节目标是由氢气计算器根据汽油的实现流量计算后设定。调控回路图如下所示:

实施方案

为了保证控制系统能按装置生产工艺要求实现高效优质的自动化控制,同时制定了以下实施步骤:

  • 控制系统组态设计

控制系统组态设计被细分为系统组态设计、点组态设计、控制回路组态设计、逻辑控制组态设计和流程图画面组态设计等部分。

注意事项:在进行实际点组态之前,先检查一下各点的地址分配是否合理,这里主要检查《点组态数据表》中的点分配是否超出机柜的硬件配置范围。在进行实时数据据组态时,不仅需要掌握系统的组态软件,同时还应该掌握系统硬件配置、每个机柜的容量限制、每个卡件支持的具体点数。此外,应对照各回路用到的实际物理输入和物理输出是否都在一个机柜内。虽然控制系统支持控制站间数据传输,但在具体控制组态和物理点分配时,应尽可能将每个回路所用的点分配在一个控制站内,这样做不仅可以提高控制运算的速度,而且可以减少网络、系统负荷。

  • 实施组态及组态检查

组态实施过程是与设计过程相对应的,分为系统配置组态、I/O点组态、回路组态、联锁逻辑控制组态、流程图组态、操作员功能组态及及历史数据库组态等部分。在每部分实施完成后,都要根据设计图纸及系统要求、用户要求,认真检查、核对所组态内容,确认并修改完善。对于组态过程生成的文件要单独备份保存。

  • 安装、就位

此环节主要是针对控制室内盘柜、控制站及操作站的运输,开箱检验,设备入户,安装就位。安装内容有:控制柜、继电器柜、安全栅柜、电源柜、端子柜等。安装、就位过程要注意以下事项:

盘柜到货后检验要认真、细致;

盘柜运输和搬运过程中,不得有大幅度摆动,不得碰撞,不得大角度倾斜,要小心轻放;

各盘柜安装应整齐美观、固定牢靠、漆面完整无损伤。

  • 系统电缆、电源、接地线

系统电缆包括系统内部数据传输总线电缆、控制网网线;各控制站、操作站及附属设备的供电线;各机柜的接地线。通讯、电源、接地线柜内部分都已由生产厂家装配连接好,需要施工时对照图纸认真检查,柜间连接需由施工组完成。此部分实施时应注意以下事项:

网络连接、总线电缆之间的连接应符合系统设计要求,网线严禁打直角弯;

设备内部接地网不应构成回路;

电源线、地线两端应压接专用压线端子;

严禁踩、压网线,要特别注意网线的保护。

  • 设备上电、测试

电源电缆连接后,进行AC总电源检查,各设备加电前状态检查,然后逐个设备上电。上电后检查各设备运行状态是否正常,网络通讯是否正常,冗余设备是否能正常切换工作,附属设备是否正常工作,做系统功能测试。此部分实施时应注意以下事项:

通电前要认真检查,仔细测量,确保安全上电;

设备测试要仔细、认真;

严格执行上电程序;

如果上电,测试过程中出现问题,要及时与供货方沟通,系统存在问题要求供货方解决。

控制系统单调

单调是在入户电缆接线前,系统上电组态完善后,对I/O点进行的调试。调试逐个点进行,调试同时要有记录,调试结束后要进行统计,形成调试报告,对卡精度进行评定。

 

  • 盘间电缆敷设 接线

盘间电缆敷设是指在各机柜间铺设信号电缆,如控制柜与安全栅柜、与端子柜间的电缆。主要施工内容:检查电缆、导通与绝缘试验、预制电缆、电缆敷设、盘柜内配线、入户信号电缆及柜间信号电缆接线。  此部分实施过程注意事项:

电缆在槽盒中敷设严禁过松、过紧、打死弯、缠绕;

电缆分层敷设时应按照仪表信号、安全联锁、仪表供电顺序从上到下排列;

电缆两端余量要适量,两端标记要清晰牢固;

严禁在电缆敷设过程中损伤电缆。

  • 控制系统联调

控制系统联调是在施工后期进行,联调一般在中交前已经开始,到装置气密前结束,然后进入开工保镖阶段。联合调试要与现场仪表、电气、工艺协同工作,做开工前的准备。主要调试内容:点、回路、逻辑的联合调试。确认指示、调节、报警、联锁等动作的正确性,也要对系统内部控制的动作方向、时间、程序、系数及动作整定值进行调试和整定,以满足工艺操作的要求。联调过程注意事项:

调试过程中记录要准确、真实;

调试工作中,各项指标符合调试标准:

调试用仪器应检定合格,方可使用。

  • 工程收尾与开工保镖

工程收尾指工程进入施工末期,主要安装工程已结束,“三查四定”已进入整改阶段,主体装置已进行中交,各项工作转入开工为主,开工保镖指工程进入开工阶段,主体装置进入试压、吹扫、气密、引热载体、打通全流程、调整操作、出合格产品、开车成功。这一全过程的保镖。是检查施工整体质量的阶段,也是发现问题解决问题最好时机。工程收尾与开工保镖期间的施工内容主要是解决开工过程中出现的各种问题,及时按工艺开工要求修改工艺参数。包括对用户的有关人员进一步培训。

实际应用效果

   由于GARDES 工艺在国内还是一个较新的工艺过程,因此在开工和生产过程中都会有一些新的问题出现。在实际应用中本方案圆满解决了这些新情况,在保证装置安全运行情况,使各项参数都达到工艺要求,实现了脱硫、降烯烃和保持辛烷值目标。

 

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