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案例頻道 作者簡(jiǎn)介：張延軍，男，畢業(yè)于西安石油學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事重大化工項(xiàng)目的實(shí)施工作，發(fā)表論文多篇。
摘 要：該文介紹了和利時(shí)公司MACSV 控制系統(tǒng)在石化行業(yè)的應(yīng)用，具有推廣和借鑒價(jià)值。
關(guān)鍵詞：系統(tǒng)配置；控制站；網(wǎng)絡(luò)
1 系統(tǒng)概要
本系統(tǒng)包括山東昌邑石化公司30萬(wàn)噸/年氣體分餾、6萬(wàn)噸/年MTBE裝置、80噸/小時(shí)汽提、2萬(wàn)噸/年硫磺回收聯(lián)合裝置的DCS控制系統(tǒng)，四套裝置聯(lián)合布置，統(tǒng)一管理，分散控制，聯(lián)合操作，其DCS控制系統(tǒng)采用和利時(shí)公司MACSV 系統(tǒng)，完成對(duì)上述聯(lián)合裝置的檢測(cè)及控制，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，為該公司生產(chǎn)裝置的安全、穩(wěn)定和長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠的保障。
2 硫磺回收裝置生產(chǎn)工藝
氣分裝置是以液態(tài)烴為原料，設(shè)計(jì)處理能力為30萬(wàn)噸/年，液態(tài)烴經(jīng)分餾裝置后，可提供大于99.5%(V%)的丙烯作為聚丙烯的原料,裝置由液態(tài)烴脫硫和分餾部分組成。
MTBE裝置以氣分裝置生產(chǎn)的混合碳四中的異丁烯為原料與甲醇在酸性催化劑的作用下生成MTBE，裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為6萬(wàn)噸/年產(chǎn)品為純度99%以上的MTBE，辛烷值為109.5(MON+RON)用作汽油調(diào)和劑。
污水汽提裝置采用單塔常壓汽提新工藝，在0.1MPA的壓力下單塔處理酸性水經(jīng)脫氣除油后進(jìn)入汽提塔上部。塔底用1.0MPA蒸汽加熱汽提，酸性水中硫化氫、氨被汽提，自塔頂經(jīng)冷凝分液后酸性氣送至硫磺回收部分，塔底得到合格凈化水，凈化水可作為催化、常壓等生產(chǎn)裝置注水回用。
硫磺回收部分采用CLAUS部分燃燒法制硫工藝，在大于1250℃的溫度下將酸性氣中的氨全部轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退捎贸Ｒ?guī)SCOT（還原—吸收）工藝，總硫回收率可達(dá)99.8%以上。最后煙囪排放尾氣中SO2濃度為477.7MG/M3（4.99KG/H）完全滿足國(guó)家大所污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
工藝I/O 測(cè)點(diǎn)清單如下：
|
序 號(hào) |
類 型 |
數(shù) 量 |
備 注 |
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1 |
AI（4~20 mA） |
569 |
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2 |
AO（4~20 mA） |
167 |
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3 |
RTD（Pt100） |
117 |
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4 |
E-TC |
148 |
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5 |
DI （干觸點(diǎn)） |
169 |
|
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6 |
DO |
34 |
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總計(jì) |
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1204 |
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3 系統(tǒng)配制
3.1 系統(tǒng)配制圖
3.2 系統(tǒng)配置說(shuō)明
整套裝置DCS系統(tǒng)通常配置4個(gè)操作員站、2個(gè)工程師站、3臺(tái)冗余現(xiàn)場(chǎng)控制站及I/O 模塊。其中10#控制站完成對(duì)30萬(wàn)噸/年氣體分餾的控制與監(jiān)測(cè)；11#控制站完成對(duì)6萬(wàn)噸/年MTBE裝置、控制與監(jiān)測(cè)；12#控制站完成對(duì)2萬(wàn)噸/年硫磺回收和80噸/小時(shí)汽提裝置的控制與監(jiān)測(cè)。四臺(tái)操作員站分別完成對(duì)各個(gè)界區(qū)的監(jiān)控，工程師站負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的軟件維護(hù)，其中操作員站，服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)，電源冗余配置。
（l） 服務(wù)站主要負(fù)責(zé)對(duì)域內(nèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中管理和監(jiān)視，包括：報(bào)警、日志、等事件的捕捉和記錄管理，并為域內(nèi)其他各站的數(shù)據(jù)請(qǐng)求（包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、時(shí)件信息和歷史記錄）提供服務(wù)和為其他域的數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供服務(wù)。
（2） 工程師站（由操作員站兼任）完成組態(tài)修改及下裝，包括：數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形、控制算法、報(bào)表的組態(tài)，參數(shù)配置，操作員站、服務(wù)站、現(xiàn)場(chǎng)控制站及過(guò)程I/O模塊的配置組態(tài)，數(shù)據(jù)下裝和增量下裝等。
（3） 操作員站進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視和管理，包括：工藝流程圖顯示，報(bào)表打印，控制操作，歷史趨勢(shì)顯示，報(bào)警管理等。
（4） 現(xiàn)場(chǎng)控制站又稱I/O站，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制的重要站點(diǎn)，主要完成數(shù)據(jù)采集、工程單位變換、控制和聯(lián)鎖算法、控制輸出、通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到系統(tǒng)服務(wù)器等功能。
（5） 現(xiàn)場(chǎng)控制站由主控單元、智能I/O單元、電源單元和專用機(jī)柜四部分組成，在主控單元和智能I/O單元上，分別固化了實(shí)時(shí)控制軟件和I/O單元運(yùn)行軟件。
（6） 現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)部采用了分布式的結(jié)構(gòu)，與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連接的是現(xiàn)場(chǎng)控制站的主控單元，冗余配置。主控單元通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)（CNET）與各個(gè)智能IO單元實(shí)現(xiàn)連接。
（7） 系統(tǒng)采用FM1系列I/O模塊及DP主站組成現(xiàn)成控制站，采用ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，構(gòu)成先進(jìn)的、可靠的DCS分布式控制系統(tǒng)。I/O模塊和底座組成現(xiàn)場(chǎng)模塊單元（FMU），在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中成為DP從站。現(xiàn)場(chǎng)控制站主要由I/O模塊、底座、電源模塊、終端匹配器、DP主站接口卡組成。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上到下分為、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)二個(gè)層次，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工程師站、操作員站、打印服務(wù)站，現(xiàn)場(chǎng)控制站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與過(guò)程I/O模塊的通訊。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用可靠性高的雙冗余結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時(shí)可以保證在任何一條網(wǎng)絡(luò)失效的情況下都不影響系統(tǒng)通信。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型，中央節(jié)點(diǎn)為服務(wù)器。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(SNET)
由100M工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成，用于工程師站、操作站、系統(tǒng)服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制站、通信控制站的連接，完成現(xiàn)場(chǎng)控制站、通訊控制站的數(shù)據(jù)下裝，服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制站、通訊控制站之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。
控制網(wǎng)絡(luò)(CNET)
由PROFIBUS-DP總線構(gòu)成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程I/O模塊與現(xiàn)場(chǎng)控制站主控單元的通信，完成實(shí)時(shí)輸入、輸出數(shù)據(jù)的傳送。PROFIBUS-DP是專門為自動(dòng)控制系統(tǒng)與在設(shè)備級(jí)分散I/O之間進(jìn)行通訊而設(shè)計(jì)的。既可滿足高速傳輸，又有簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
4 主要控制回路
根據(jù)工藝要求，本裝置主要采用簡(jiǎn)單PID調(diào)節(jié)，復(fù)雜的控制回路有串級(jí)調(diào)節(jié)，分程調(diào)節(jié),比值控制等，現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹一下典型的控制方案
4.1 二級(jí)轉(zhuǎn)化器入口溫度分程控制TIC6114
HSP301A: HSCHARC:=(PS:=3,XX:=0,50,100,8(0),YY:=0,100,100,8(0));(*二級(jí)轉(zhuǎn)化器入口溫控分程控制A*)
HSP301B: HSCHARC:=(PS:=3,XX:=0,50,100,8(0),YY:=0,0,100,8(0));(*二級(jí)轉(zhuǎn)化器入口溫控分程控制B*)
4.2 酸性氣/空氣進(jìn)硫爐流量控制比值控制
各裝置來(lái)酸性氣流量FI6104，與進(jìn)制硫爐空氣流量FI6107進(jìn)行配比，以獲得良好的燃燒效果。
4.3 燃燒氣/空氣進(jìn)尾氣爐流量比值控制
進(jìn)尾氣爐燃料氣與風(fēng)機(jī)出口空氣流量進(jìn)行配比進(jìn)行調(diào)節(jié)，以降低能源損耗，提高燃燒效果，
4.4 脫丙烷塔頂壓力記錄和分程控制PIC151
當(dāng)PIC151輸出為0~50% ，PV151A壓控閥打開(kāi)（0~100%）；
當(dāng)PIC151輸出50~100% ，PV151B熱補(bǔ)償閥打開(kāi)（0~100%）.
遇到緊急情況，當(dāng)PV151A、PV151B兩個(gè)閥門都打開(kāi)，脫丙烷塔頂壓力仍然增加，就打開(kāi)瓦斯放空閥PV151C進(jìn)行手操進(jìn)行控制，以保證脫丙烷塔頂壓力穩(wěn)定。
5 尾氣爐\制硫爐聯(lián)鎖自保系統(tǒng)
在硫磺回收裝置中,尾氣爐和制硫爐是重要的工藝設(shè)備,所有重要的控制方案和操作都是為了保證這兩個(gè)燃燒爐的穩(wěn)定操作和安全進(jìn)行設(shè)計(jì)的。按照設(shè)計(jì)要求，所有的切斷閥都必須能夠?qū)崿F(xiàn)在達(dá)到連鎖條件的情況下，自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉，每個(gè)聯(lián)鎖條件都能夠滿足單獨(dú)投入或解除操作，在裝置解除連鎖的情況下，能夠?qū)γ總€(gè)閥門單獨(dú)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)操作。自保閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)在畫(huà)面進(jìn)行顯示。
5.1 尾氣焚燒爐聯(lián)鎖控制
當(dāng)尾氣焚燒爐的K-2621/1，2風(fēng)機(jī)都斷電的情況下，關(guān)閉進(jìn)燃燒爐的空氣自保閥，切斷供給燃料氣的自保閥，同時(shí)為安全考慮，打開(kāi)氮?dú)獯祾唛y，對(duì)燃燒爐進(jìn)行吹掃，為下次點(diǎn)爐做好準(zhǔn)備。
5.2 CFC語(yǔ)言聯(lián)鎖組態(tài)
5.3 制硫爐聯(lián)鎖控制
5.4 CFC語(yǔ)言聯(lián)鎖組態(tài)
當(dāng)制硫爐風(fēng)機(jī)斷電、風(fēng)機(jī)出口流量低于聯(lián)鎖值；或進(jìn)制硫爐酸性氣流量低低、進(jìn)酸性氣緩沖罐壓力低低，在以上兩個(gè)條件同時(shí)滿足的情況下，關(guān)閉酸性氣切斷閥、打開(kāi)酸性氣放空閥、切斷進(jìn)制硫爐空氣閥、打開(kāi)酸性氣緩沖罐放空閥，打開(kāi)酸性氣放火炬閥，同時(shí)為安全考慮，打開(kāi)氮?dú)獯祾唛y，對(duì)燃燒爐進(jìn)行吹掃，為下次點(diǎn)爐做好準(zhǔn)備。當(dāng)酸性氣緩沖罐壓力高高的情況下，及時(shí)打開(kāi)放空閥進(jìn)行放空。當(dāng)酸性氣壓力高高或低低的情況下，及時(shí)打開(kāi)酸性氣放火炬閥。
6 總結(jié)
自去年昌邑石化公司投產(chǎn)至今，DCS系統(tǒng)控制平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，為該廠帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為國(guó)內(nèi)同類裝置提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)，具有推廣價(jià)值。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)