Honeywell PKS在重整芳烃抽提联合装置的应用.pdf

第1 2 期吴智贤等 H o n e y w e l lP K S 在重整芳烃抽提联合装置的应用 H o n e y w e l lP K S 在重整芳烃抽提联合装置的应用 吴智贤苏琦王东野 中国石油天然气股份有限公司大庆炼化公司机电仪厂 黑龙江大庆1 6 3 4 1 1 摘要结合某3 5 万t a 重整芳烃抽提联合装置的特点 介绍H o n e y w e l lP K S 在石油化工生产中的应 用 给出P K S 的硬件结构和组态方案 关键词H o n e y w e l lP K S 结构 组态 中图分类号T H 8 6 2 6文献标识码 B 文章编号1 0 0 0 3 9 3 2 2 0 1 3 1 2 1 5 4 5 0 5 中国石油天然气股份有限公司大庆炼化分公 司的3 5 万t a 催化重整装置 采用固定床半再生 重整技术 以常减压初常顶直馏汽油 加氢改质汽 油和异构脱蜡汽油为混合原料 采用铂铼催化剂 生产高辛烷值汽油 或为芳烃抽提装置提供原料 副产氢气供加氢改质装置使用 芳烃抽提装置采 用环丁砜抽提技术 年处理能力3 5 万t a 以重整 脱戊烷油为原料 生产苯和甲苯 副产非芳烃 重 组分汽油和重芳烃 催化重整原D C S 采用的是H o n e y w e l lT P S 经 多年运行 系统设备老化 故障较多 其操作系统 为M ic r o s o f tW in d o w sN T 4 0 操作站运行缓慢 死 机情况时有发生 芳烃抽提装置原D C S 为J x 3 0 0 X P 系统 此次系统改造 决定将两个装置的 D C S 合并 并选用H o n e y w e l lE x p e r io nP K S 控制 1 E x p e r io nP K S 控制系统简介 E x p e r io nP K S 过程知识系统 图1 将人员与 过程控制 经营和资产管理融合在一起 为用户提 供了远高于D C S 的功能 包括嵌入式决策支持和 诊断技术 安全组件保证系统独立于主控系统 提 高了系统的安全性和可靠性 图1 典型的E x p e r io nP K S 结构简图 收稿E t 期 2 0 1 3 0 4 2 2 修改稿 化工自动化及仪表 第4 0 卷 1 1 系统硬件 E x p e r io nP K S 硬件由服务器 操作站及C 3 0 0 控制器等组成 P K SS e r v e r 采用一对配置相同的 服务器 以主 备结构相互支持 主服务器故障时 备服务器自动转换为主服务器 并从控制器或远 程终端单元 R e m o t eT e r m in a lU n it R T U 中采集 数据 为操作站提供数据服务 正常情况下主服务 器通过冗余网络将数据库中所有数据处理信息传 到备服务器 使得主 备服务器之间的数据得以同 步 系统由C o n s o l e 操作站 C 站 组成 C 站内的 R T D B 数据库只存储过程数据 其他数据均来自 服务器 当两台服务器故障时 C 站可继续监控过 程数据 E x p e r io nP K S 设有两对冗余C 3 0 0 控制器 一 对监控催化重整装置的过程数据 一对监控芳烃 抽提装置的过程数据 两对控制器通过一对防火 墙C F 9 和两个交换机相连 通过程控制网F T E 容错以太网E t h e r n e t 服务器和操作站进行数 据通信 C 3 0 0 控制器通过两个本地I 0L in k 接 口和I O 卡件实现数据通信 1 2 系统组态软件 E x p e r io nP K S 组态工作室 C o n f ig u r a t io nS t u d io 是一种全新的系统工程组态环境 单一化 集 成化的组态工作室消除了由于在不同窗口中 采 用各种不同组态工具而导致的组态工作混乱和低 效的现象 在组态工作室中可以任意开启各种组 态工具 简单 方便地完成工程组态工作 2 应用 催化重整和芳烃抽提是高温高压 易燃易爆 有毒有害装置 加热炉系统设有燃料气快速切断 阀 在紧急情况和燃料气压力低低报警时联锁 用 以切断加热炉的燃料气 防止发生爆炸着火事故 根据两个装置的控制要求进行组态 根据系统监控要求 3 5 万t a 催化重整P K S 要检测和控制的I O 点包括 A I1 8 5 点 A O7 6 点 D I1 5 0 点 D O4 0 点和T C1 3 5 点 3 5 万t a 芳烃抽提P K S 要检测和控制的I O 点包括 A I8 1 点 A O6 3 点和T C6 5 点 两个装置共有控制回 路1 2 3 个 显示回路5 8 9 个 加热炉联锁回路9 个 根据I O 点数和装置的监控要求 再加上备 用余量 配置一对控制防火墙 两对冗余控制器 两个C 系I O 机柜 两个配电柜和3 个安全栅柜 一对冗余服务器 6 台E S C 操作站和两台C I S C O 交换机 P K S 配置如图2 所示 操作站操作站操作站操作站操作站操作站A 3 打印机A 4 打印机 冗余服务器 重整控制器抽提控制柜 2 面配电柜3 面安全栅柜 图2重整和抽提装置P K S 配置简图 3 系统组态 卡和C M 点 根据上述I O 硬件配置 在机柜中确认所有 该装置控制精度要求较高 具有多种复杂控 I O 卡件的位置和地址 分配好所有的I O 点通 制方案和联锁回路 这些方案都是在D C S 中实现 道 然后在C o n t r o lB u il d e r 程序中 创建两对C 3 0 0 的 现以几个典型组态方案进行说明 控制器 分别添加相应的I O 卡件 再将所有卡件 3 1 温度平均控制回路组态 分配到对应的控制器中 新建各种C M 然后将空冷A 3 1 0 3 A B 风机变频控制方案如图3 所 I O 通道块分配定位到I O 卡上 下装控制器 I O 示 用风机两路出口温度平均值控制风机转速 由 晤一啦 一蓐J 蓐皇目 一 霉一圆 圈巳 军 i 蟹巳 一 一 r 牡尉 第1 2 期 吴智贤等 H o n e y w e l lP K S 在重整芳烃抽提联合装置的应用 T I l l 0 6 T 1 1 1 0 6 A 2 经P I D 运算后控制两个风 机的变频器 该方案由3 个C M 块实现 T 1 1 1 0 6 D A C A P V 和T 1 1 1 0 6 A D A C A P V 分别组态两个 显示点 由两个输入通道A I C H A N N E L 和两个 D A T A A C Q 组成 两个温度相加除以2 后经P I D 块运算 输出至F A N O U T A 分程块分两路 经 A 3 1 0 3 A 和A 3 1 0 3 B 两个输出通道控制两个风机 变频器 其组态逻辑如图4 所示 图3空冷A 3 1 0 3 A B 风机变频控制方案 图4温度平均值控制组态逻辑 3 2 联锁逻辑组态 催化重整装置的每台加热炉都有燃料气快速 切断阀和进料泵联锁控制 其中加热炉F 3 1 0 1 逻 辑L O G 3 1 0 1 的组态如图5 所示 P S l 3 6 0 和 P I S l 3 6 9 为燃料气检测点 P S l 3 6 0 是压力开关 P I S l 3 6 9 是压力变送器 两个信号二取二 实现 燃料气压力低低联锁 F 1 1 1 0 5 为预加氢压缩机出 口流量 实现流量低低联锁 联锁后切断 X C V l 3 5 4 燃料气快速切断阀 P B l1 0 1 为流量低低 切除 P B l l 0 2 为压力低低切除 P B l l 0 3 为手动关 阀 P B l l 0 4 为手动复位 以上4 个点由F L A G 完 成 O R A 完成逻辑或运算 A N D A 完成逻辑与运 算 N O T A 完成逻辑非运算 S R A 完成置位优先 R S 触发器 图5加热炉F 3 1 0 1 逻辑L O G 3 1 0 1 组态 当两个燃料气压力同时低低时 O R A 或运算 输出低 A N D A 与运算输出低 N O T A 非运算输出 高 经S R A 触发器输出高 一路输出至D C l 3 5 4 D E V C T L A O I 0 另一路经N O T A 一1 非运算输出 低去D C l 3 5 4 D E V C T L A O I 1 设备控制点关阀 信号 当F 1 1 1 0 5 流量低低时 O R A l 或运算输出 低 一路经N O T A 一2 非运算输出高 经S R A 一1 触 发器输出高 经N O T A 一3 非运算输出低去停泵 D C P 3 1 0 4D E V C T L A O I 1 设备控制点 另一路去 A N D A 与运算后至D C l 3 5 4 D E V C T L A O I 1 设 备控制点关阀信号 在D C l 3 5 4 中 Z C l 3 5 4 0 5 为燃料气快速切断 阀关回讯 连接至D C l 3 5 4 的D I 1 输入端 Z 0 1 3 5 4 0 6 为燃料气快速切断阀开回讯 连接至 D C l 3 5 4 的D I 2 输入端 这两个信号只作为阀位 位置的显示 D O 1 是D C l 3 5 4 的输出 至 X C V l 3 5 40 7 通道控制快速切断阀 接收O I 0 和 O I 1 的信号翻转 3 3 流程图和联锁画面组态 在流程图X C V l 3 5 4 阀上添加色变 阀开为绿 色 阀关为红色 Z C l 3 5 40 5 关回讯对应设备控制 点D I 1 Z 0 1 3 5 4 0 6 开回讯对应设备控制点D I 2 在色变属性中 4 代表设备控点的D I 1 5 代表设备控点的D I 2 当关阀回讯为 O N 时变为红色 当开阀回讯为 O N 时变为绿色 图 6 在联锁操作画面中 图7 对应联锁逻辑设 有F 1 1 1 0 5 燃料气压力切除开关 当开关打到A 时为联锁状态 指针绿色 打到B 时为切除状态 指针红色 在组态中 以下脚本实现当联锁投入和切除 开关 燃料气阀手动开关按钮 复位按钮操作对话 1 5 4 8化工自动化及仪表 第4 0 卷 图6X C V l 3 5 4 阀开 关回讯的色变组态 图7 联锁操作画面 框的提示信息 以确认是否进行此项操作 以防止 误操作 具体代码如下 P B l l 0 1 流量低低切除 P B l l 0 2 压力低低切除相同 P B l l 0 1 改为P B l l 0 2 当点击画面上的指针时弹出对话框提示t oA U T O 或 t oB Y P A S S S u bg r o u p 012 一o n c l ic k I F G R O U P 0 1 2 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l l 0 1 P V O N T H E N l fM s g B o x A r ey o us u r ey o uw a n tt oA U T O 一 v b Y e s N o v b Y e sT h e n G R O U P 0 1 2 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l l 0 1 P V O F F E N DI F e l s e I fM s g B o x A r ey o us u r ey o uw a n tt oB Y P A S S 一 v b Y e s N o v b Y e sT h e n G R O U P 0 1 2 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l1 0 1 P V 0 N 1 e n dif E N DI E n dS u b 当P B l1 0 1 为O N 时为切除状态 B Y P A S S l 指 针可见 a u t o l 指针隐藏 P B l l 0 1 为O F F 时 B Y P A S S l 指针隐藏 a u t o l 指针可见 S u bg r o u p 0 1 2 一o n d a t a e h a n g e I F G R O U P 0 1 2 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l l 0 1 P V O N T H E N B Y P A S S l s t y l e v is ib il it y v is ib l e a u t 0 1 s t y l e v is ib il it y h id d e n e l s e B Y P A S S I s t y l e v is ib il it y h id d e n a u t 0 1 s t y l e v is ib il it y v is ib l e e n dif E n dS u b P B l l 0 3 为手动关阀 S u bo v a l 0 2 6 一o n c l ic k O NE R R O RR E S U M EN E X T I F O V A L 0 2 6 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l l 0 3 P V O N T H E N I fM s g B o x A r ey o us u r ey o uw a n tt oS T O P 一 v b Y e s N o v b Y e sT h e n O V A L 0 2 6 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l l 0 3 P V O F F E N DI F e l s e I fM s g B o x A r ey o us u r ey o uw a n tt oM A N U A LN O R M A L 一 v b Y e s N o v b Y e sT h e n O V A L 0 2 6 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l1 0 3 P V O N e n dif E N DI F E n dS u b P B l l 0 4 为手动复位 S u bo v a l 0 2 7 一o n c l ic k 0 NE R R O RR E S U M EN E X T I F O V A L 0 2 7 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l l 0 4 P V O N T H E N I fM s g B o x A r ey o us u r ey o uw a n tt oN O R M A L 一 v b Y e s N o v b Y e sT h e n O V A L 0 2 7 D a t a V a l u e L G 3 1 0 1 P B l1 0 4 P V O F F 下转第1 5 5 8 页 1 5 5 8 化工自动化及仪表第4 0 卷 图4 b 中 值输入区域设为F A T T 列的数 据 盖值输入区域设为z C R 1 列的数据 一般 设显著性水平为0 0 5 则置信度为9 5 输入区 域为设定放置回归结果的区域 其余按图4 b 点 选 得到的回归分析结果如图5 所示 图5回归分析结果 从图5 中可得F A T T 如与z C R 1 两个参数之 间的关系方程为 F A T T 5 0 一1 7 7 0 9 4 Z C R 1 该方法求出的方程不直观 可用插入图表的 方式进行线性回归分析 在菜单 插入 下选择 图表 打开 图表向导之图表类型 对话框 点 击X Y 散点图 选择平滑线散点图 在下一步出 现的图表源数据对话框中选择z C R 1 列数据为 行 F A l Y r 列数据为列 并在系列中设置x 值为z C R 1 列数据 下一步的图表选项对话框中选择 输入标题 横坐标为z C R 1 纵坐标为F A l l r l l 其余一些个性化的参数根据需要设置 下 步的 图表位置对话框选择合适的位置 或者默认系统 设置 将图表插入到现有工作表中 经过以上回归处理步骤 就可得到F A T T z C R 1 的基本图表 该图表所含信息量过少 需 再填加数据标记及趋势线等 选择图表中的任意散点 点击 更改数据标 签 在弹出的对话框中选择需要给散点增加的 标识 如本例中的 样号 则每个散点所属的样 号出现在散点旁边 选择任一散点 右击菜单栏 中选择 填加趋势线 在 填加趋势线 对话框中 选择合适的类型 如线性 选项中选择 显示公 式 和 显示R 平方值 确定后即可插人如图3 所示的表格 在该图中清晰地显示了F A T T 和 z C R 1 的关系和方程式 判定系数R 2 0 4 可 知两个参数相关程度显著 可以将该参数列为自 变量之一 这种方法是运用E x c e l 中的 图表向 导 制作标准曲线 仅需按照