智能儀表溫控系統(tǒng)在煉油廠的應(yīng)用

摘 要：智能儀表溫控系統(tǒng)在大慶石化公司煉油廠應(yīng)用非常廣泛，如煉油廠控制鍋爐、換熱器、加氫精致等。該系統(tǒng)具有穩(wěn)定度高、精度高和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，并且可以在工業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸給控制終端的能力。

關(guān)鍵詞：智能儀表；恒溫；PID控制

1 引言

大慶石化公司煉油廠于1960年籌建，是大慶石油會(huì)戰(zhàn)重要組成部分。擁有生產(chǎn)裝置29套，輔助生產(chǎn)裝置27套，原油加工能力1000萬噸。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)為主體的自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為化工行業(yè)的行業(yè)趨勢(shì)，煉油廠也如此，隨著煉化企業(yè)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化的提高，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬輸入/輸出等組成的信息技術(shù)，提高了煉化企業(yè)的生產(chǎn)效率。

在信息時(shí)代，煉油化工行業(yè)也緊隨時(shí)代的步伐，大量應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中溫度控制就是其中一個(gè)重要項(xiàng)目，而且要求同時(shí)監(jiān)測(cè)和控制多個(gè)實(shí)時(shí)溫度參數(shù)，并且將數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)傳輸?shù)娇刂平K端，是操作人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，以確保裝置穩(wěn)定平穩(wěn)的生產(chǎn)。隨著智能溫控儀表的普及以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線集中控制技術(shù)的不斷完善，大慶石化公司煉油廠的生產(chǎn)能力大大提高，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，為國(guó)家創(chuàng)造了更高的收益。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

采用分散控制系統(tǒng)（DCS），通過DCS對(duì)工藝過程進(jìn)行集中控制、監(jiān)測(cè)、記錄和報(bào)警，并且在DCS系統(tǒng)上設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)接口。裝置的主要操作參數(shù)均引入控制室，由DCS進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成數(shù)據(jù)采集、信息處理、過程控制、安全報(bào)警等系統(tǒng)功能，對(duì)影響裝置正常操作或產(chǎn)品質(zhì)量的工藝參數(shù)在中央控制室內(nèi)均設(shè)置越線報(bào)警。本系統(tǒng)主要由單片機(jī)HT461t232、DCS、溫度傳感器AD590、信號(hào)輸入、信號(hào)輸出以及串口通信組成。

該DCS系統(tǒng)采用橫河-西儀公司CENTUM CS-3000技術(shù)，包括10各操作站，1個(gè)工程師站，4個(gè)控制站，1個(gè)供電分配柜，11個(gè)安全柵，繼電器柜、端子柜、火炬系統(tǒng)機(jī)柜共8個(gè)，3臺(tái)打印機(jī)，共38臺(tái)設(shè)備。控制站包括CPU卡、電源卡、VL網(wǎng)適配器和I/O模件等，控制站FCS采用冗余控制方式，控制器和操作站的CPU負(fù)荷不超過60%，硬盤容量負(fù)荷不超過30%，電源負(fù)荷不超過60%；操作站HIS采用高分辨率彩色純平顯示器，配置操作員鍵盤、工程師鍵盤、鼠標(biāo)；工程師站采用了鏡像硬盤，還配置了ZIP驅(qū)動(dòng)器；采用冗余的局域通訊網(wǎng)，連接所有的控制、檢測(cè)和操作設(shè)備，通訊總線負(fù)荷不超過50%；電源規(guī)格為單相220VAC、50HZ不間斷電源（UPS）。

3 工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本裝置的大部分控制回路采用單回路定值控制和串級(jí)控制，由DCS控制系統(tǒng)完成。原料油緩沖罐、濾后原料油緩沖罐、反應(yīng)產(chǎn)物注水罐及分餾塔均設(shè)壓力分程控制。反應(yīng)部分是全裝置的核心，為確保反應(yīng)器正常操作，兩個(gè)反應(yīng)器除各設(shè)一臺(tái)床層總壓降指示外，重要的還分別各設(shè)一臺(tái)床層壓降指示，可通過在現(xiàn)場(chǎng)切換手閥實(shí)現(xiàn)各床層壓力降指示。兩個(gè)反應(yīng)器各床層溫度進(jìn)行四點(diǎn)溫度切換控制。熱高壓分離器設(shè)有雙套的液位/界位控制和指示報(bào)警，液位采用分程控制反應(yīng)生成油至液力透平和低壓分離器的流量。為確保裝置安全，高壓分離器至低壓分離器液位和界位調(diào)節(jié)閥均設(shè)雙套調(diào)節(jié)閥，可切換使用。加熱爐（共二臺(tái)）的出口溫度與燃料氣流量組成串級(jí)控制。新氫壓縮機(jī)返回量為選擇控制，正常時(shí)由循環(huán)氫壓縮機(jī)入口壓力控制，當(dāng)新氫壓縮機(jī)入口分液罐壓力低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)由新氫壓縮機(jī)入口分液罐壓力進(jìn)行控制。

4 入口溫度控制

該裝置由反應(yīng)器由2層催化劑床層組成，混氫油在加熱爐的出口溫度即為加氫精制反應(yīng)器的入口溫度。如果入口溫度太低不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，溫度太高又會(huì)導(dǎo)致床層超溫。對(duì)于第二床層，如果注入急冷氫不當(dāng)，將導(dǎo)致床層溫度嚴(yán)重超溫，甚至損壞催化劑及設(shè)備。因此，由溫度調(diào)節(jié)TIC3115、TIC3116和加熱爐燃料氣流量調(diào)節(jié)FIC3108、FIC3109組成兩個(gè)串級(jí)控制反應(yīng)器入口溫度，以克服來自燃料方面的干擾。

加氫裂化裝置的反應(yīng)進(jìn)料加熱爐與一般的爐子有所不同，它具有兩個(gè)輻射室，反應(yīng)進(jìn)料分兩股進(jìn)入各自的輻射室進(jìn)行加熱，在達(dá)到反應(yīng)要求的溫度后，離開各自的輻射室后在匯集成一股物料進(jìn)入精制反應(yīng)器。而它的對(duì)流室內(nèi)加熱的是分餾的進(jìn)料。

反應(yīng)器入口溫度調(diào)節(jié)器TIC3115/3116為主調(diào)節(jié)器，它的輸出值是燃料氣流量調(diào)節(jié)器FIC3108/3109（副調(diào)節(jié)器）的給定值。當(dāng)入口溫度偏離給定值時(shí)，則溫度調(diào)節(jié)器TIC3115/3116的輸出值發(fā)生變化，即燃料流量調(diào)節(jié)器FIC3108/3109的給定值變化，因此調(diào)節(jié)器FIC3108/3109的輸出改變，燃料氣調(diào)節(jié)閥FV3108/3109的開度相應(yīng)變化，進(jìn)入爐子燃料氣流量變化，使反應(yīng)器入口溫度達(dá)到給定值。當(dāng)燃料氣流量變化時(shí)，即流量調(diào)節(jié)器FIC3108/3109的測(cè)量值發(fā)生變化，而此時(shí)的給定值未變（即溫度調(diào)節(jié)器的輸出未變化），因此流量調(diào)節(jié)器的輸出變化，調(diào)節(jié)閥開度相應(yīng)改變而維持流量不變。從此看出，當(dāng)燃料氣流量變化（即干擾），還未引起爐出口溫度（反應(yīng)器入口溫度）變化之前已由副回路流量調(diào)節(jié)器進(jìn)行了修正。在調(diào)節(jié)過程中，副回路具有先調(diào)、快調(diào)、粗調(diào)的特點(diǎn)；主回路則相反，具有后調(diào)、慢調(diào)、細(xì)調(diào)的特點(diǎn)。主、副回路相互配合，大大改善調(diào)節(jié)過程的品質(zhì)。

5 反應(yīng)產(chǎn)物與混氫油換熱器的溫度控制

加氫裂化反應(yīng)器出口溫度為370～410℃，反應(yīng)產(chǎn)物需要冷卻到210℃進(jìn)入熱高壓分離器，進(jìn)行油、氣分離。利用反應(yīng)產(chǎn)物的熱量，在換熱器中升高混氫油的溫度到310℃左右，再進(jìn)入加熱爐升溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過換熱器后的溫度，在工藝上是必須嚴(yán)格控制的一個(gè)參數(shù)。反應(yīng)產(chǎn)物中含有大量的銨鹽（主要為NH4HS），這些銨鹽不溶于油，在低溫時(shí)結(jié)晶析出，阻塞設(shè)備及管路。據(jù)有關(guān)資料介紹，銨鹽結(jié)晶溫度為192.4℃，如果溫度低于192.4℃的話，銨鹽就會(huì)在熱高分里面產(chǎn)生大量結(jié)晶，影響油、氣分離效果。如果溫度過高的話，也會(huì)對(duì)工藝過程產(chǎn)生不良的影響。因?yàn)椋瑹岣叻值撞砍鰜淼挠徒?jīng)過液力透平和熱低壓分離器后直接進(jìn)入脫氣塔，如果溫度過高的話，就會(huì)使脫除的氣態(tài)烴增多并且組成變重，從而影響成品油的收率以及會(huì)對(duì)制氫裝置的催化劑產(chǎn)生不良的影響。因此，換熱后進(jìn)入熱高壓分離器的反應(yīng)產(chǎn)物溫度在工藝上是必須嚴(yán)格控制的一個(gè)指標(biāo)。

6 結(jié)束語

經(jīng)過50年的發(fā)展建設(shè)，煉油廠繼續(xù)發(fā)揚(yáng)大慶鐵人精神，充分發(fā)揮煉化一體優(yōu)勢(shì)，通過智能儀器儀表打開了新的天地。

進(jìn)入2l世紀(jì)，在綜合使用PID和智能模糊算法、DCS的基礎(chǔ)上，采用單片機(jī)和CPLD協(xié)同工作的模式，依據(jù)實(shí)際工程需要，設(shè)計(jì)了總線溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，性能穩(wěn)定，可靠性較高。在化工領(lǐng)域都閃爍著智能儀器儀表的光輝！