柴油加氢装置反冲洗过滤器自动控制策略设计与DCS实现(修改后).doc

柴油加氢装置反冲洗过滤器自动控制策略设计与DCS实现 王国庆何若熙 黄健21.浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053；2.中石化高桥分公司捷派克，上海，200000摘 要： 原料油反冲洗工艺装置在柴油加氢装置中非常重要，本文针对浙江中控技术股份有限公司最新DCS控制系统ECS-700的系统特点，从DCS控制系统硬件设计、软件控制两个维度实现自动反冲洗工艺装置自动稳定运行。具有工艺稳定安全运行、工艺操作与监控方便等优点，推广价值大。关键字： 反冲洗 ECS-700 DCS 顺控ReverseFlushingFilerControlPhilosophyImplementedbyDCSforDieselhydrogenationPlant Wang Guoqing, He Ruoxi, Huang Jian2 1, Zhejiang SUPCON Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang, 310053; 2, Shanghai gaoqiao sgpec petrochemical engineering construction Co., Ltd.,shanghai,200000Abstract: The backwash equipment for row oil in the Diesel Oil Hydrogen Facility is quite important. In terms of the hardware design and the software control, this system, with the very traits of the latest distribution control system, ECS-700, of SUPCON Company, carrys out an automatic and stable operation of the backwash equipment. Proved to be operating effectively, simplify the instrument maintenance, facilitate the handling of operators, this new backwash control system is worthy of being popularized.Keywords: Backwash control, ECS-700, DCS, sequential control. 1. 引 言中石化股份有限公司高桥分公司260万吨/年柴油加氢联合装置是高桥分公司油品质量升级工程的重点装置之一，肩负着为上海产出第一滴国标准柴油的重任。装置总体设计开始于2011年，2012年7月一次开车成功，柴油品质获得了上海市政府的肯定。在2011年，中石化高桥分公司在柴油加氢处理装置筹建过程中，对国内加氢装置反冲洗过滤器的控制系统进行了调研。中石化北海炼油项目、中石化长岭分公司等同类装置均采用列管式过滤器，且都采用DCS实现。在此次柴油加氢联合装置设计中，中石化高桥分公司没有选用过滤器厂家自带的PLC，而是采用了中控技术公司DCS实现过滤器控制。2反冲洗过滤器结构和工作原理柴油加氢反冲洗过滤器分为四列，每列含五组过滤单元，由40个气动金属密封球阀、过滤桶组件、压力表和仪表接线箱组成。装置的过滤器采用机械分离原理，使用锲形缠绕丝网滤芯将原料油中杂质分离出来。当原料油流经装有滤芯的过滤桶时，颗粒物沉积并聚集在滤芯外表面形成滤饼。随着滤饼厚度的逐渐增加，过滤元件有效过滤面积减少，压差逐步增大。控制系统接收现场压差信号后，通过控制继电器吸合，电磁阀得电，接通控制气路控制球阀开关动作。反冲阀打开后，原料油的背压将滤饼卸下，全部排入污油管线，最终储存于污油罐。 (图1为反冲洗过滤器其中一组的工艺流程简图)图1 反冲洗过滤器工艺流程简图其过程如下：首先关闭该组的原料油过滤阀，接着快速打开反冲阀，利用干净滤液从过滤器顶部到底部形成的冲洗流，将滤芯表面的滤饼脱掉，并排入污油罐。最后快速关闭反冲阀，打开过滤阀，完成一组反冲洗。待该列的5组反冲洗一遍后，恢复正常过滤流程，再依次反冲洗另三列。通过控制继电器吸合时间，控制金属球阀打开或关闭，从而调节反冲洗过滤器的反冲周期。3. 反冲洗过滤器控制策略及DCS实现3.1基本配置柴油加氢装置的控制系统采用浙江中控技术股份有限公司自主研发的ECS-700系统。ECS-700 DCS 吸收了最新的网络技术、微电子技术成果，充分应用了信号处理技术、速网络通信技术、软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了系统性能，能适应广泛、复杂的应用要求。同时，作为一套全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统，ECS-700具备卓越的开放性，能轻松实现与多种现场总线标准和各种异构系统的综合集成。其中反冲洗过滤器DCS部分硬件具体配置如表1所列： 名称型号数量名称型号数量数字量输入卡DI711-S6块数字输出卡DO711-S3块主控卡FCU711-S2个输出继电器24VDC40个表1 反冲洗过滤器DCS部分硬件设备清单3.2 反冲洗控制逻辑与程序Visual Field是ECS-700系统研发的组态管理软件，除常用的PID控制功能外，还可以实现逻辑和顺控的功能，支持ST、SFC等多种语言编写顺控逻辑程序。此次采用ST语言为编程语言，配合图形化编程功能实现反冲洗过滤器的自动控制。通过分析过滤器厂家厂家提供的控制逻辑图(图2为反冲洗过滤器控制逻辑图)，我们进行了程序的设计。图2 反冲洗过滤器控制逻辑图为了实现过滤器系统的手动强制反冲、定时反冲以及压差自动反冲等功能，并在反冲过程中相互屏蔽，我们在HMI中设计并定义了不同功能按钮，如图3所示。“程序自动反冲”：点击按钮，程序进入定时反冲功能。此时按钮功能锁定，直到冲洗过程结束程序自动解除锁定。此功能可有效防止操作工因误操作导致反冲过程滞后，保证装置产量。“程序关闭”：点击按钮，强制程序停止。“程序强制反冲M1M4”：点击按钮，操作员可以有选择的，对指定的过滤器列进行多次反冲，达到预定工艺效果。图3 HMI自定义按钮面板“故障忽略”：当过滤器遇到问题时，例如开关回讯失效、功能块检测阀门运行故障等，程序暂停，按钮显示为红色。现场人员需确认故障后，点击此按钮继续程序运行。在用户自定义功能块中，我们增加了FCM、STEP等中间变量分别对反冲洗程序的功能和运行步序进行区分。当FCM=0时，程序实现自动反冲功能，当FCM=1时程序实现手动强制反冲功能。中间变量STEP记录了程序运行时，程序运行到的步序，有助于程序顺序控制。程序通过这样的设计，保证了过滤器独立的实现各个功能。为了简化自定义功能块的语句，特别设计了一个子程序，具有以下功能：1. 记录相应的反冲洗过滤器序号。2. 开关动作过滤器相应的阀门。3. 计时器时间达到后，判断相应位号的开关状态、运行状态或者故障状态后，所有正常则计时器清零，数组赋值，并且重新调用此程序。4. 若阀门有出现不正常状态后，在HMI上反馈当前过滤器序号，并且报警显示红色。程序暂停，直到操作员通知现场排查检修正常或确认现场不影响过滤器继续运行情况下，工艺员点击确认按钮，程序自动依次运行。4结束语如果将配套的原厂PLC做为独立的反冲洗控制系统，资金投用比在 DCS扩充要大，一套PLC有时甚至超过了过滤器的价格，而且界面风格与主装置DCS系统不统一，需要维护人员多屏操作，容易造成误操作。而我们在已有DCS系统上实现此套控制方案，硬件上只需要增加相应的I/O卡件，成本节约十分明显。同时HMI人机界面风格统一，易于操作人员及时应对现场情况。异构件通讯复杂，现场设备控制难度加大，参考文献1 ECS-700系统使用手册V3.3Z.杭州：浙江中控技术股份有限公司，2