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作者：王馳（1988-），男，山東人，工程師，碩士，現就職于中國石油大連石化分公司，從事儀表技術相關工作。

于淼謙（1989-），男，黑龍江人，助理工程師，本科，現就職于中國石油大連石化分公司，從事儀表技術相關工作。

李清源（1993-），男，遼寧人，助理工程師，本科，現就職于中國石油大連石化分公司，從事儀表維護相關工作。

摘要：文中簡述了中國石油大連石化分公司360萬噸/年加氫裂化裝置反應器床層溫度聯鎖的構成和改造原因，探討了床層溫度聯鎖改造的重要性及必要性，介紹了改造過程及改造效果，通過聯鎖可靠性提升改造，有效減少聯鎖誤動作發生，有效避免計劃外停車造成的經濟損失。

關鍵詞：床層溫度；聯鎖；可靠性；誤動作

Abstract: In this paper, the composition and revamping reasons of reactorbed temperature interlock in the 3.6 million tons/year hydrocrackingunit in Dalian Petrochemical Company of PetroChina has beensummarized. Not only the importance and necessity of bed temperatureinterlock transformation are discussed, but also the process and effectare introduced. Through the improvement of interlock reliability, theoccurrence of interlock misoperation is effectively reduced, and theeconomic loss caused by unplanned shutdown is effectively avoided.

Key words: Bed temperature; Interlock; Reliability; Misoperation

1、引言

中國石油大連石化分公司360萬噸/年加氫裂化裝置現共有2臺反應器同時在用，每臺反應器均設有用于測量反應器床層溫度的儀表和裝置緊急停車的單點聯鎖，以保證反應安全可靠運行。如果床層溫度聯鎖不可靠則會引起聯鎖誤動作，造成裝置聯鎖停車，影響裝置平穩生產。

2、反應器床層溫度聯鎖構成

360萬噸/年加氫裂化裝置安全儀表系統由洛陽石化工程公司設計，于2008年裝置投產時交付使用。安全儀表系統包括傳感器、邏輯運算器和最終執行元件，即檢測單元、控制單元和執行單元。反應器床層溫度聯鎖分別由反應器床層熱電偶，電壓信號中繼器，報警設定器，控制器，電磁閥和緊急泄壓放空閥組成。反應器床層熱電偶采用高思科生產的22點柔性鎧裝熱電偶和鎧裝T—bar三點熱電偶；電壓信號中繼器采用倍加福生產的KFD2-VR2-Ex1.50M，將mV信號從危險區傳遞到安全區；報警設定器采用摩爾工業自動生產的SPA2，一路模擬量輸出將輸入的mV信號轉換為4~20mA至DCS系統顯示，另一路通過自身內部電路實現聯鎖值比較，并通過內部繼電器輸出開關信號至SIS系統參與聯鎖控制；控制器采用的是康吉森的三重冗余系統TRICON；電磁閥采用阿斯卡生產的隔爆電磁頭系列電磁閥；緊急泄壓放空閥采用霍普金森生產的雙平行閘板閥。

由于加氫裂化是強放熱反應，其反應速度明顯受控于溫度，若溫度失控，將會造成催化劑床層“飛溫”的嚴重后果。因此加氫裂化裝置的操作運轉，務必防止反應器超溫事故的發生，避免人員傷亡、設備和催化劑損壞。在任何情況下，反應器內任何一點溫度不能超過正常值20℃，即床層溫度超過454℃，反應器床層溫度單點聯鎖，裝置緊急停車。

3、反應器床層溫度聯鎖改造原因

2016年1月27日23時36分，加氫裂化反應器R1701-2六床層下部溫度TSHH7330信號聯鎖動作，觸發裝置2.1MPa/min高速泄壓，裝置緊急停車。從SIS系統的時間序列記錄（SOE）上看，TSHH7330是觸發裝置停車聯鎖動作的首條報警信息記錄，該報警持續900ms后自動恢復正常。同時，在DCS系統的報警記錄上顯示該回路也出現了“IOP-”報警，持續1s后自動恢復正常。

從故障現象上分析基本認定這是一個虛假的溫度報警信息，DCS系統顯示報警設定器輸出的模擬量信號TI7330信號出現了“IOP-”故障報警（表示該輸入電流值低于3.8mA），但是SIS系統顯示報警設定器輸出的開關信號出現高高報警，從報警設定器的工作方式上看，這兩路輸出信號所代表的含義是矛盾的，即報警設定器的輸入信號處于正常情況或異常情況下都不應該導致報警設定器的二路輸出出現互相矛盾的判斷結果，因此可以排除報警設定器輸入側信號存在故障的可能，故障應該處于報警設定器本身。在針對報警設定器做進一步排查過程中，發現該報警設定器內部的繼電器頻繁異常動作，暴露出報警設定器在出現故障時輸出信號無法進行有效控制，會錯誤輸出聯鎖信號。此類故障將造成聯鎖誤動作，導致裝置計劃外停車，對裝置尤其是高壓裝置的安全、平穩運行產生嚴重影響。

反應器床層溫度共涉及164個單點聯鎖，任何一個聯鎖誤動作都直接導致裝置停車，由于加氫裂化裝置高溫高壓的特點，裝置開車過程一般不少于7天才能產出合格產品，所以聯鎖誤動作對本裝置和上下游裝置造成巨大損失。

4、反應器床層溫度聯鎖改造方案

針對加氫裂化裝置床層溫度聯鎖中報警設定器故障危害嚴重的問題，通過分析發現要提高聯鎖可靠性必須注意設備的選擇，需選擇性能穩定、質量可靠的設備及附件。報警設定器隨著使用年限的增加，內部電路逐漸老化耗損，故障率可能日益上升。通過以上分析，聯鎖可靠性的提升要考慮到系統中最薄弱的環節，即消除“短板”。確認取消床層溫度聯鎖中的報警設定器，可為生產裝置長期安全穩定運行提供保障，由于此次改造施工量較大且涉及聯鎖眾多，選擇裝置停車大檢修過程中進行項目實施，技術方案和具體實施內容如下：

更改聯鎖系統的構成，將現場熱電偶mV信號直接通過安全柵進行信號處理，并同時輸出二路信號，其中一路信號直接進入SIS系統，在控制器內部邏輯中進行聯鎖邏輯判斷；另一路信號輸送至DCS系統作為溫度指示，圖1為改造前后的聯鎖系統結構圖。

圖1 改造前后的聯鎖系統結構圖

首先將原有電壓信號中繼器進行換型，更換為一進二出溫度轉換式安全柵KFD2-UT2-Ex2，將mV信號轉換成與溫度成線性的4~20mA信號。溫度轉換式安全柵嚴格按照規格書進行量程組態，設置好兩路輸出功能和斷線檢查功能，共需拆除電壓信號中繼器和報警設定器各164臺，拆除原柜間電纜492根，重新安裝溫度轉換式安全柵164臺，重新敷設柜間電纜328根。

其次對SIS控制器硬件進行更換和軟件升級，將原有作為聯鎖輸入信號的DI卡3503E全部更換為AI卡3721。由于軟件系統版本較低，此次升級還將原TriStation1131（4.1.0）升級至TriStation1131（4.9.0），共升級CPU一塊，拆除DI卡6塊，安裝AI卡6塊，改造原報警設定器柜為AI卡端子板柜1面。

再對SIS控制器組態進行修改，保證原有聯鎖邏輯不變，將AI卡采集到的模擬量信號直接進行運算處理，通過軟件內部計算進行聯鎖值比較，直接通過中間變量代替原有DI卡采集到的開關信號；為了進一步消除溫度假信號的干擾，將反應器床層溫度聯鎖輸出信號增加2S延時確認。

最后對本次改造完成后的內容全部進行回路聯校及聯鎖測試，其中回路校驗164個，聯鎖測試164次，保證安全儀表系統投用萬無一失。

5、結論

提升聯鎖可靠性，是為了保證生產裝置人員的人身安全，是為了保證設備的安全運行，更是為了生產的安全、平穩、長效。因此，聯鎖的可靠性要求必然是極其重要的。針對加氫裂化裝置床層溫度聯鎖報警設定器故障危害嚴重的問題，通過分析取消報警設定器的方案，在相關煉化企業加氫裂化裝置尚無先例，按照此次改造方案，共減少164個單點聯鎖中的設備薄弱點，杜絕由報警設定器故障造成的聯鎖誤動作，大幅提升了床層溫度聯鎖的可靠性，達到了此次改造的目的，為加氫裂化裝置的長期安全穩定運行提供了有效保障。2017年4月改造完成投用至今，通過實際應用考驗，從未出現床層溫度聯鎖誤動作，設備運行情況良好，有效避免加氫裂化裝置計劃外開停車對本裝置和上下游裝置效益損失。

參考文獻：

[1] 李艷芝. 加氫裂化裝置反應器溫度測量[J] . 儀表技術與傳感器, 2010, (10) : 97 – 99.

[2] 郝報, 苗厚利. 石化裝置安全儀表系統可靠性探討[J] . 石油化工自動化. 2007, (06) : 11 – 13.

摘自《自動化博覽》2020年7月刊